Molnupiravir, nirmatrelvir ve favipiravir’in eşzamanlı UV spektrofotometrik tayini için biyolojik esinli kemometrik yöntemler: farmasötik formülasyonlar ve çevresel örnekler

COVID-19 haplarını ve suyu test etmenin önemi

Molnupiravir, nirmatrelvir ve favipiravir gibi COVID-19 tedavileri yaygınlaştıkça yeni bir zorluk ortaya çıktı: bu ilaçların doğru üretildiğini ve kalan ilaç kalıntılarının su kaynaklarını kirletmediğini hızlı, ucuz ve güvenli şekilde kontrol etmek. Geleneksel laboratuvar teknikleri doğru olabilir, ancak genellikle yavaş, maliyetli ve büyük miktarda kimyasal atık üretir. Bu çalışma, ağır donanım yerine basit ışık ölçümleri ve akıllı bilgisayar algoritmaları kullanarak üç ilacı aynı anda ölçmenin daha çevreci ve daha uygun maliyetli bir yolunu sunuyor.

Üç antiviral ilaç, artan tek bir analitik problem

Molnupiravir, nirmatrelvir (Paxlovid’in temel bileşeni) ve favipiravir koronavirüse farklı şekillerde saldırır ve bazen kombinasyon tedavileri olarak birlikte incelenir. Ayrıca hastane atık sularında birlikte kirletici olarak bulunabilirler. Kalite kontrol laboratuvarları aynı üretim hatlarını paylaşan birden çok ürünü çapraz kirlenmeyi önlemek için test etmelidir; çevre bilimciler ise bu ilaçların suya ne kadar karıştığını izlemek ister. Ancak bu çalışmadan önce, üç ilacı tek bir çalışmada aynı anda belirleyebilen basit bir ultraviyole (UV) tabanlı yöntem yoktu. Mevcut yaklaşımların çoğu, pahalı cihazlar, uzman operatörler ve çok miktarda organik çözücü gerektiren ileri düzey sıvı kromatografisi ve kütle spektrometrisine dayanıyordu.

Çakışan ışık sinyallerini net yanıtlara dönüştürmek

Bir örneğin ne kadar ışık emdiğini ölçen UV spektrofotometri ucuz, hızlı ve yaygın olarak erişilebilirdir. Ancak bu üç antiviral, UV ışığı benzer bölgelerde absorbe eder ve spektral eğrileri yoğun biçimde örtüşür. Bu nedenle ham sinyalden her bir ilacın miktarını doğrudan okumak imkânsızdır. Yazarlar bunu, UV ölçümlerini veri kaynaklı desen tanıma olan kemometriyle birleştirerek çözdü. En bilgi verici dalga boylarını seçmek için biyolojik esinli iki bilgisayar arama stratejisini karşılaştırdılar—evrime gevşek şekilde benzeyen genetik algoritmalar ve parlak flaşlara yönelen ateşböceklerinin hareketinden ilham alan ateşböceği algoritması—. Bu dikkatle seçilmiş dalga boyları daha sonra kısmi en küçük kareler regresyonu ile işlendi; bu yöntem sinyaller birbirine karıştığında bile her ilacın katkısını ayırabilir.

Ateşböcekleri mi yoksa genetik mi: hangi algoritma kazandı?

Modellerini oluşturup test etmek için araştırmacılar her bir ilacın bilinen miktarlarını içeren onlarca karışım hazırladı ve gerçekçi konsantrasyon aralıklarını kapsadı. Hem genetik algoritma tabanlı modelleri hem de ateşböceği tabanlı modelleri eğittiler, ardından her birinin yeni ve görülmemiş karışımlardaki ilaç düzeylerini ne kadar iyi tahmin edebildiğini kontrol ettiler. Ateşböceği yaklaşımı daha az dalga boyu kullanan, daha az iç parametre gerektiren ve yine de daha iyi tahmin doğruluğu sağlayan daha basit modeller üretti. Üç antiviral için de ateşböceği modelleri, tahmin edilen ve gerçek değerler arasındaki korelasyonda çok yüksek değerler (R² 0,996’nın üzerinde) ve düşük tahmin hataları elde etti. Tahminlerin gerçekte ne kadar sapma gösterdiğini ortaya koyan artık (residual) grafikleri ateşböceği yönteminde daha sıkı ve rastgele dağılım gösterdi; bu da daha güvenilir davranış ve daha az gizli önyargı olduğunu işaret ediyor.

Gerçek tabletler, gerçek su ve daha yeşil bir ayak izi

Ateşböceği tabanlı yöntem uluslararası kılavuzlara göre ayarlanıp doğrulandıktan sonra ekip bunu gerçek dünya örneklerine uyguladı. Üç antiviralin her birini içeren ticari ürünleri analiz ettiler ve sonuçlarının doğruluk ve hassasiyet açısından yayımlanmış bir yüksek performanslı sıvı kromatografisi yönteminin sonuçlarıyla uyumlu olduğunu buldular. Ayrıca musluk suyuna bilinen miktarlarda ilaç ekleyip basit bir ekstraksiyon adımının ardından ekledikleri miktarın yaklaşık %95 ile %104 arasında geri kazanıldığını gösterdiler; bu da yöntemin çevresel bir ortamda çalıştığını ortaya koyuyor. Çevresel etkisini değerlendirmek için yazarlar çözücü kullanımı, enerji talebi, atık, uygulanabilirlik ve genel sürdürülebilirlik gibi ölçütleri dikkate alan birkaç “yeşil” puanlama sistemi kullandı. Bağımsız birçok metrikte yöntem, sürekli organik çözücü akışından kaçınması ve düşük güçlü, yaygın olarak erişilebilen ekipman kullanması sayesinde “iyi” ile “mükemmel” arası puanlar aldı.

Laboratuvarlar ve çevre için ne anlama geliyor

Bu çalışma, akıllıca seçilmiş dalga boyları ve biyolojik esinli veri işleme ile bir temel UV spektrofotometrenin, hem ilaçlarda hem de sularda önemli COVID-19 ilaçlarını izlemek için daha karmaşık cihazlarla rekabet edebileceğini gösteriyor. Ateşböceği tabanlı yaklaşım doğru ölçümler sunuyor, maliyetleri düşük tutuyor ve kimyasal atığı azaltıyor; bu da ileri kromatografi ve kütle spektrometrisinin erişilemediği kaynak kısıtlı ortamlarda ve rutin kalite kontrol için cazip hale getiriyor. Günlük ifadeyle çalışma, akıllı algoritmalarla basit ışık ölçümlerinin antiviral hapların doğru üretildiğinden ve artıklarının çevremizde sessizce birikmediğinden emin olmaya yardımcı olabileceğini gösteriyor.

Atıf: Abdelzaher, A.M., Al kamaly, O. & Rahman, M.A.A. Bio-inspired chemometric methods for simultaneous UV spectrophotometric determination of molnupiravir, nirmatrelvir, and favipiravir in pharmaceutical formulations and environmental samples. Sci Rep 16, 12590 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-49288-3

Anahtar kelimeler: COVID-19 antiviral ilaçları, UV spektrofotometri, kemometrik analiz, yeşil analitik kimya, çevresel izleme