20.500.12556/DKUM-99564 Preučevanje mehanizma oksidacije pomožnih snovi v proteinskih formulacijah Investigating the oxidation mechanism of excipients in protein formulations Pomožne snovi imajo v farmaciji ključno vlogo pri zagotavljanju stabilnosti, varnosti in ustrezne oblike končnega zdravila. Ena izmed pogostejših pomožnih snovi je aminokislina histidin, ki se uporablja kot pomembna puferska pomožna snov za stabilizacijo bioloških zdravil. Vendar pa lahko prisotnost sledov prehodnih kovinskih ionov v formulaciji povzroči kovinsko katalizirano oksidacijo histidina, kar vodi do degradacije pufra in posledično agregacije zdravilne učinkovine. V diplomskem delu smo s pomočjo jedrske magnetne resonance (NMR) preučevali kinetiko oksidacije histidina ter primerjali katalitični vpliv železovih, bakrovih in nikljevih ionov (Fe(II), Cu(II), Ni(II)) ter kontrolnega vzorca brez dodanih kovin v raztopini 50 mM histidina in 0,2 M vodikovega peroksida pri vrednosti pH 6. S spremljanjem časovne spremembe integriranih površin NMR signalov za protona Hε in Hδ na imidazolnem obroču histidina smo ocenili konstante reakcijskih hitrosti za posamezne kovine. Analiza NMR spektrov je razkrila izrazite razlike v kinetiki oksidacije v odvisnosti od uporabljene kovine. Prisotnost železovih ionov je pospešila oksidativno razgradnjo imidazolnega obroča, medtem ko je le-ta v prisotnosti Cu(II) potekala bistveno počasneje. Ioni Ni(II) so se izkazali za redoks neaktivne, saj v izbranem časovnem okviru oksidativna razgradnja histidina ni potekla. Ugotovili smo, da je stabilnost histidina kot pomožne snovi močno odvisna od prisotnosti prehodnih kovin, kar je ključnega pomena pri zagotavljanju varnosti in stabilnosti zdravilne učinkovine. Poznavanje kinetike razgradnje omogoča natančnejše napovedovanje roka uporabnosti proteinskih formulacij ter utemeljuje potrebo po strogi kontroli kovinskih nečistoč v proizvodnih procesih in v produktih. Excipients play a crucial role in pharmacy by ensuring the stability, safety, and appropriate dosage form of the final medicinal product. One of the more common excipients is the amino acid histidine, which is used as an important buffering excipient to stabilize biological drugs. However, the presence of trace transition metal ions in the formulation can cause metal-catalyzed oxidation of histidine, leading to buffer degradation and subsequently the aggregation of the active pharmaceutical ingredient. In this study, we investigated the kinetics of histidine oxidation using nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and compared the catalytic effect of iron, copper, and nickel ions (Fe(II), Cu(II), Ni(II)) alongside a metal-free control sample in a solution of 50 mM histidine and 0.2 M hydrogen peroxide at pH 6. By monitoring the time-dependent changes in the integrated areas of the NMR signals for the Hε and Hδ protons on the imidazole ring of histidine, we estimated the reaction rate constants for individual metals. Analysis of the NMR spectra revealed distinct differences in oxidation kinetics depending on the metal used. The presence of iron ions accelerated the oxidative degradation of the imidazole ring, whereas in the presence of Cu(II), this process proceeded significantly slower. Ni(II) ions proved to be redox-inactive, as no oxidative degradation of histidine took place within the selected timeframe. We established that the stability of histidine as an excipient depends heavily on the presence of transition metals, which is of critical importance for ensuring the safety and stability of the active ingredient. Understanding the degradation kinetics allows for more accurate shelf-life predictions of protein formulations and justifies the need for strict control of metal impurities in production processes and final products. pomožne snovi histidin kovinsko katalizirana oksidacija NMR spektroskopija namizni NMR spektrometer excipients histidine metal-catalyzed oxidation NMR spectroscopy benchtop NMR true true false Slovenski jezik Angleški jezik Diplomsko delo/naloga 2026-08-19 22:46:58 2026-09-09 14:51:50 2026-09-10 03:10:13 0000-00-00 00:00:00 2026 0 Maribor 0 0000-00-00 NiDoloceno NiDoloceno NiDoloceno 0000-00-00 0000-00-00 0000-00-00 UN_Matves_Sanja_2026.pdf UN_Matves_Sanja_2026.pdf 1 A75644DB6AA2851E5FD38D8B0D4B66BC eebe74460cce2f742fa437e459310a4cc3c4384dc9bb71265f23bdf900619922 25cc2304-9feb-11f1-ab9d-00155d0001be https://dk.um.si/Dokument.php?lang=slv&id=210355 Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo 0 0 0