NIR spektrometrija farmacinėje analizėje. Ramano ir NIR spektroskopija NIR spektrometrijos problemos ir kaip jas spręsti

GYVŪNŲ IR VETERINARIJOS

UDC 636.087.72:546.6.018.42 NIR SPEKTROSKOPIJOS TAIKYMAS NEORGANINIŲ IR ORGANINIŲ JUNGINIŲ KIEKUI PAŠARUOSE NUSTATYTI

S.I. Nikolajevas, žemės ūkio mokslų daktaras I.O. Kulago, chemijos mokslų kandidatas S.N. Rodionovas, žemės ūkio mokslų kandidatas

Volgogrado valstybinis agrarinis universitetas

Šiame darbe nagrinėjamos NIR spektroskopijos ekspresinio metodo galimybės neorganinių ir organinių junginių kiekiui pašaruose nustatyti. Atlikus tyrimą, sukonstruotų kalibravimų našumas buvo patikrintas naudojant „grūdų – bischofito“ pavyzdinį mišinį, siekiant kiekybiškai įvertinti biologinių mėginių mineralinę sudėtį. Rezultatai rodo, kad kalibravimo duomenys gali būti naudojami pašarų mišinių mineralinei sudėčiai įvertinti.

Raktažodžiai: NIR metodas, kalibravimo modelis, bischofitas.

NIR metodas pagrįstas mėginių atspindžio arba perdavimo spektro matavimu vandens, baltymų, riebalų, skaidulų, krakmolo ir kitų svarbių mėginių komponentų molekulių komponentų dažnių ir pagrindinių vibracijos dažnių pasireiškimo spektriniame diapazone. tiriamas, po to apskaičiuojama indikatoriaus vertė naudojant analizatoriuje įmontuotą kalibravimo modelį. NIR spektrinė sritis apima bangų ilgių diapazoną 750-2500 nm (0,75-2,5 µm) arba bangų skaičių diapazoną 14000-4000 cm-1. Spinduliuotė šioje spektrinėje srityje turi didelę prasiskverbimo galią ir tuo pačiu yra visiškai saugi biologiniams objektams. Dėl to galima analizuoti įvairių kultūrų nesmulkintus grūdus nepažeidžiant mėginio. Pagrindiniai NIR analizatorių privalumai: greitas matavimas, mėginio paruošimo ir reagentų trūkumas. Pats analizės procesas trunka 2-3 minutes.

Viena iš naujų NIR metodo taikymo sričių tiriant biologinius objektus – vandeninių tirpalų sudėties tyrimai.

Iš literatūros žinoma, kad druskų tirpalai yra tiesiogiai neaktyvūs NIR srityje, o signalo registracija pagrįsta vandenilinių ryšių tarp druskų pokyčiais.

Tipiškas medžiagos „nespektrinių savybių“ matavimo, naudojant infraraudonųjų spindulių spektroskopiją, pavyzdys yra jūros vandens druskos sudėties nustatymas. Šiuo atžvilgiu IR poslinkio agento koncepcija tampa reikšminga. Natrio chloridas keičia vandens struktūrą modifikuodamas vandenilio ryšius, o tai atsispindi spektruose artimoje IR srityje.

Pastarųjų metų mokslo raidoje svarbi vieta skiriama įvairių mineraliniuose prieduose esančių makro ir mikroelementų poveikio gyvūnų ir paukščių organizmo medžiagų apykaitos procesams bei šių priedų įtakos kokybinei ir kiekybinei tyrimams. pagamintos produkcijos rodikliai.

Kaip rodo Ba11oi'^ pašarų aminorūgščių ir energijos trūkumas

paprastai lemia tik svorio prieaugio sumažėjimą ir pašarų išmokų pablogėjimą, tuo tarpu

kaip mineralų ir vitaminų trūkumas gali sukelti įvairias ligas ir net ūkinių gyvūnų mirtį.

Pagrindinis mineralų šaltinis ūkiniams gyvūnams yra augaliniai pašarai (su tam tikromis išimtimis), kurie į racioną įvedami kaip mineraliniai papildai (gyvūnams laižoma druska, kreida, kiautai naminiams paukščiams ir kt.). Mineralinė pašarų sudėtis skiriasi priklausomai nuo jų kokybės, augalų augimo sąlygų, jų žemės ūkio technologijos lygio ir daugelio kitų veiksnių, įskaitant vadinamąją biogeocheminę provinciją.

Kadangi gyvūnai mineralinės mitybos elementus gauna su maistu ir iš dalies vandeniu, šiame darbe buvo atlikti druskų (natrio chlorido ir magnio chlorido) ir kai kurių organinių junginių (cukraus, aminorūgščių) vandeninių tirpalų tyrimai, naudojant šiuolaikinius spektrinius metodus su registracija. signalų NIR (artimo IR) srityse.

Bischofito vandeninių tirpalų koncentracijoms matuoti naudojant NIR metodą buvo sukurtas kalibravimo modelis:

1) matavimai atlikti 4 taškuose (kiuvetės padėtyse);

2) kiekvienas taškas buvo nuskaitytas dvidešimt keturis kartus;

3) matavimai pradėti nuo mažiausios bischofito koncentracijos (1%);

4) kiekvienas mėginys buvo matuojamas tris kartus, pirmus du kartus su tuo pačiu kiuvetės užpildymu, trečią kartą kiuvetė buvo užpildyta iš naujo;

5) mėginiai buvo atrinkti taip, kad apibūdintų tris koncentracijos diapazonus.

Dėl to buvo gautas kalibracinis modelis bischofito koncentracijai vandenyje nustatyti, kurios koreliacijos koeficientas yra 0,99 (1 pav.).

SEC J SECV I SEV ] MD | Mėginiai, kurių cheminė analizė bloga | Sąskaitos | Spektras, apkrovos | Chem. krovinys | Bendras spektras: 99

Numatoma vertė

;-N" rk- RP. u.

Etaloninė vertė

Emisijos kontrolės kriterijai: 12"00001

Išskirti pasirinktus spektrus

Atšaukti visus pakeitimus

SEC R2sec indikatorius

Kiekis 0,432567 0,999078

Pikantiška tendencija y = 0,0175+0,9991 x

1 pav. Bischofito kalibravimo modelis

1 paveiksle parodytas bischofito, pagaminto remiantis bischofito tirpalais, kurių koncentracija yra nuo 1% iki 10%, nuo 18% iki 28%, nuo 32% iki 42%, kalibravimo modelis.

Kalibravimo modelis Kiekybinis

SEC SECV | SEV J MD | Prastos chemijos mėginiai Bendri spektrai: 48

analizė) Sąskaitos | Spektras, apkrovos | Chem. i

Numatoma vertė

aš. . 0 5 . . , . . . . 1 . . . . , . 10 15 20

Etaloninė vertė

Indeksas:

|Kiekis

Rodyti duomenis kaip: | Tvarkaraštis

Emisijos kontrolė

Kriterijus: I 2-0000< *SECV Обновить |

Išskirti pasirinktus spektrus

Atšaukti visus pakeitimus

SECV indikatorius R2secv F Trend line

Kiekis 0,092000 0,999799 72877,753658 y = -0,0027+ 0,9996 X

2 pav. – natrio chlorido kalibravimo modelis

Ta pačia seka buvo sukurtas natrio chlorido kalibravimo modelis, skirtas lyginamajam vertinimui. Modelio koreliacijos koeficientas buvo 0,99.

2 paveiksle parodytas natrio chlorido tirpalo, kurio koncentracija yra nuo 1 % iki 10 %, nuo 18 % iki 20 %, kalibravimo modelis.

Norint nustatyti distiliuotame vandenyje ištirpusio cukraus koncentraciją, aukščiau pateikta seka buvo sukurtas kalibravimo modelis. Modelio koreliacijos koeficientas buvo 0,99 (3 pav.).

Kalibravimo modelis Kiekis

BES 5ES\/ | BEU) MO | Mėginiai su prastu cheminiu PG Bendras spektras: 107

m | Sąskaitos ] Spektras, apkrovos | Chem. krovinys |

Numatoma vertė 60-

Etaloninė vertė

Kiekis

Rodyti duomenis kaip: | Tvarkaraštis

Emisijos kontrolė

Kriterijai: | 2-0000 („BESU atnaujinimas |

Išskirti pasirinktus spektrus

Atšaukti visus pakeitimus

BESU indikatorius (ggees/ P Tiesioginė tendencija

Kiekis 0,218130 0,999851 230092,131072 y = 0,0114 + 0,9996 x

3 pav. Cukraus kalibravimo modelis

3 paveiksle parodytas cukraus tirpalo, kurio koncentracija yra nuo 1% iki 10%, nuo 18% iki 28%, nuo 40% iki 45%, kalibravimo modelis.

Kalibravimo modelis Kokybiškas

4 pav. Kalibravimo modelių pasiskirstymas: 1) P-alaninas, 2) cukrus,

3) bischofitas, 4) natrio chloridas vienoje koordinačių sistemoje Norint įvertinti gautus modelius dviejų pagrindinių komponentų koordinatėse, atliktas kokybinis kalibravimo modelių pasiskirstymo taškų palyginimas: 1) P-alaninas, 2) cukrus. , 3) bischofitas, 4) natrio chloridas.

Naudojant šiuos kalibravimus, buvo atlikti šie tyrimai. Bischofito tirpalai buvo ruošiami su 2%, 4%, 10% ištirpusios medžiagos masės dalimi, kuria buvo drėkinami grūdai (kviečiai, miežiai, avižos). Matuojant bischofito tirpalo koncentraciją NIR metodu, kuriuo buvo drėkinami grūdai (kviečiai, miežiai, avižos), gauti tokie duomenys (1 lentelė).

1 lentelė. Bischofito koncentracija

Bischofito tirpalo koncentracija prieš drėkinant grūdus (kviečiai, miežiai, avižos) Bischofito tirpalo koncentracija sudrėkinus grūdus (kviečių, miežių, avižų)

kvietinių miežių avižos

10 % 10,1 10,2 10,3

Drėkinant grūdus (kviečių, miežių, avižų) skirtingų koncentracijų bischofito tirpalu (2%, 4%, 10%), pakito bischofito tirpalo spalva.

Kiekvienu atveju bischofito tirpalas, kuriuo buvo sudrėkinti grūdai, buvo spalvotas, galbūt dėl ​​grūdų organinių medžiagų (pigmentų), ir vizualiai tirpalo spalva buvo labiau prisotinta, kai bischofito koncentracija buvo 2%; koncentracija padidėjo. bischofito tirpalo, tirpalo, kuriuo buvo drėkinami grūdai, spalvos intensyvumas sumažėjo.

Iš 1 lentelės rezultatų analizės matyti, kad bischofito tirpalo (2%, 4%, 10%), kuriuo buvo drėkinami grūdai (kviečiai, miežiai, avižos), koncentracija praktiškai nekito. Grūdai sugėrė šiek tiek skysčio. Po to nepanaudotas tirpalas nusausinamas ir išmatuotas jo tūris. Galima daryti prielaidą, kad ant grūdų (kviečių, miežių, avižų) likęs druskos kiekis ištirpo suvartotame bischofito tūryje.

Skaičiavimai parodė, kad sudrėkinus 1000 g sveriančius kviečių grūdus bischofito tirpalu, kurio koncentracija (2%, 4%, 10%), ant grūdų (kviečių, miežių, avižų) turi likti 2 lentelėje nurodytas magnio ir chloro kiekis. ).

2 lentelė. Apskaičiuotas magnio katijonų ir chloro anijonų kiekis grūduose _______ (kviečiai, miežiai, avižos), po apdorojimo bischofito tirpalu_______

Magnio kiekis g, likęs ant 1000 g sveriančio grūdo, sudrėkinto bischofitu.

2 % 4 % 10 % 2 % 4 % 10 %

Kviečių grūdai 2,4 5,0 11,2 7,1 14,8 33,2

Miežių grūdai 2,0 4,2 10,6 6,1 12,6 31,6

Avižų grūdai 4,8 9,8 21,2 14,2 29,2 62,8

Bischofito tirpalu (2%, 4%, 10%) apdorotų grūdų (kviečių, miežių, avižų) magnio katijonų ir chloro anijonų kiekiui nustatyti taikytas kapiliarinės elektroforezės (CEP) metodas. Tyrimai atlikti Kapel 105 analizatoriumi, naudojant sukurtą katijonų nustatymo metodą pašaruose M 04-65-2010 (LUMEX LLC), anijonų nustatymo metodą pašarų M 04-73-2011 ryškaluose (LUMEX LLC). Tirėme grūdus (kviečių, miežių, avižų), suvilgytus bischofito tirpalu (2%, 4%, 10%). Tyrimo rezultatai pateikti 3 lentelėje.

3 lentelė. Katijonų ir anijonų kiekis grūduose (kviečių, miežių, avižų).

Magnio kiekis, g Chloro kiekis, g

1000 g grūdų 1000 g grūdų

Be bischofito Bischofite 2% o4 4 t and & o sh ir B Bischofite 10% Be bischofite o4 2 t and & osh ir B o4 4 t and & o sh ir B Bischofite 10%

Kviečių grūdai 2,8 4,5 6,7 11,4 3,3 8,5 12,G 22,7

Miežių grūdai 2,4 3,9 5,6 16,G 4,5 5,6 1G,4 26,G

Avižų grūdai 2,3 6,2 11,6 36,G 4,1 1G.G 26,G 44,G

1. Tradiciškai vertinant vandens ir pašarų kokybę įprasta atsižvelgti į konkretaus mineralo kiekį vandenyje ir pašaruose, šiuo atveju susidūrėme su mineralo įtaka fizinei ir chemines vandens savybes ir galbūt pašarų mišinį.

2. Dviejų kalibravimo modelių (natrio chlorido ir magnio chlorido tirpalų) palyginimas parodė, kad natrio chlorido kalibravimo modelis pagrįstas spektriniu diapazonu nuo 10400 iki 10900 cm-1, o bischofito (magnio chlorido) – nuo ​​10100 iki 10600. cm-1. Iš literatūros žinoma, kad druskų tirpalai yra tiesiogiai neaktyvūs NIR srityje, o signalo registracija pagrįsta vandenilinių ryšių tarp druskų pokyčiais.

Todėl natrio chlorido poveikis vandenilio jungtims druskos ir vandens sistemoje skiriasi nuo magnio chlorido poveikio vandenilio jungtims toje pačioje sistemoje.

3. Vienoje koordinačių sistemoje organiniai ir neorganiniai komponentai buvo paskirstyti tam tikra seka, nesimaišant.

4. Skaičiuojamas magnio kiekis, kuris turėjo likti ant grūdų (kviečių, miežių, avižų) beveik visiškai sutampa su tikru magnio kiekiu, nustatytu naudojant kapiliarinę elektroforezės sistemą Capel-105.

Chloro kiekis yra žymiai mažesnis nei apskaičiuotas.

5. 3 lentelės analizė rodo, kad duomenis, gautus naudojant NIR metodo kalibravimą, patvirtina CEF tyrimai.

6. Atlikus tyrimą, sukonstruotų kalibravimų veikimas buvo patikrintas naudojant modelinį „grūdų – bischofito“ mišinį, siekiant kiekybiškai įvertinti biologinių mėginių mineralinę sudėtį. Rezultatai rodo, kad kalibravimo duomenys gali būti naudojami pašarų mišinių mineralinei sudėčiai įvertinti.

Bibliografija

1. Georgievskis, V.I. Magnio kiekio maiste įtaka viščiukų broilerių augimui ir vystymuisi [Tekstas] / V.I. Georgievskis, A.K. Osmanjanas, I. Citsijevas // Chemija žemės ūkyje. - 1973. - Nr 10. - P. 68-71.

2. Šeptunas, V.L. Įvadas į spektroskopijos metodą artimųjų infraraudonųjų spindulių srityje [Tekstas]: metodinis vadovas / V.L. Šnabždesys. - Kijevas: Infraraudonųjų spindulių spektroskopijos metodų centras LLC "Analit-Standard", 2005. - 85 p.

3. Schmidt, V. Optinė spektroskopija chemikams ir biologams [Tekstas] /V. Schmidtas. -M.: Technosfera, 2007. - 368 p.

KAS YRA NEAR IR?

Elektromagnetinio spektro artimųjų infraraudonųjų spindulių (NIR) sritis tęsiasi nuo 800 nm iki 2500 nm (12 500 iki 4 000 cm-1 ) ir yra tarp vidutinio IR srities su ilgesniais bangos ilgiais ir matomos srities su trumpesniais bangos ilgiais. Vidutinis ir artimas diapazonas gali būti naudojamas virpesių spektroskopijai. Nors vidutiniai IR spektrai daugiausia registruoja atominius virpesius daugumos molekulių atskiruose cheminiuose ryšiuose, atitinkami NIR spektrai rodo vadinamuosius obertonus ir Ramano juostas.

Bangos skaičių skalėje (žr-1 ) šie obertonai atrodo kaip kažkas mažesni už pagrindinių vibracijų sudedamuosius dažnius. Pavyzdžiui, pagrindinė trichlormetano molekulės (CHCl3) CH jungties (n) vibracija vyksta 3040 cm-1 , pirmieji trys obertonai (2n, 3n ir 4n) stebimi ties 5907 cm-1, 8666cm -1 ir 11338cm -1 atitinkamai.

Tuo pačiu metu, didėjant obertonų skaičiui, sugerties geba mažėja, pavyzdžiui, šių CHCl3 verčių serija yra 25 000, 1620, 48,

1,7 cm-1 /mol atitinkamai.

Dėl staigaus aukštesnių obertonų intensyvumo sumažėjimo NIR spektrus paprastai slopina persidengiantys obertonai ir struktūriškai lengvesnių grupių (pvz., C-H, N-H ir OH) Ramano juostos. Šiuose NIR spektruose yra reikšmingos informacijos apie tiriamo mėginio molekulinę struktūrą ir šią informaciją galima išgauti šiuolaikiniais duomenų apdorojimo metodais.

NIR spektroskopijos privalumai

Greitis (dažniausiai 5–10 s)

Nereikia ruošti mėginio

Lengva išmatuoti

Didelis analizės tikslumas ir atkuriamumas

Jokios taršos

Procesų valdymo

Galimybė išmatuoti per stiklo ir plastiko pakuotės

Matavimų automatizavimas

Metodo perkėlimas iš vieno įrenginio į kitą

Fizinių ir cheminių savybių analizė

Palyginti su skysčių cheminės analizės metodais, NIR spektroskopinė analizė yra greitesnė, paprastesnė ir tikslesnė. Matavimai gali būti atliekami labai greitai, paprastai analizės laikas yra tik 5-10 sekundžių. Išankstinio mėginio ruošimo ar specialaus personalo mokymo nereikia. Šiuose spektruose gali būti informacijos apie fizines medžiagos savybes, tokias kaip dalelių dydis, terminis ir mechaninis išankstinis apdorojimas, klampumas, tankis ir kt.

IR SPEKTROSKOPIJOS PALYGINIMAS

artimas ir vidutinis diapazonas

Mėginio paruošimo laiko sutrumpinimas yra vienas iš pagrindinių artimojo IR privalumų, palyginti su vidutiniu IR. Taip yra visų pirma dėl santykinai mažo daugumos NIR diapazono medžiagų sugerties koeficiento. Vidutinio diapazono miltelių pavidalo mėginių matavimai tradiciškai atliekami difuziniu atspindžiu arba suspaudžiant mėginius į tabletes ir matuojant spektrus perdavimo režimu. Abiem atvejais mėginius pirmiausia reikia sumalti į smulkius miltelius ir tada sumaišyti su nesugeriančia medžiaga, tokia kaip KBr. Milteliai, susmulkinti ir sumaišyti su KBr, dedami į formą ir aukštu slėgiu hidrauliniu arba rankiniu presu suspaudžiami į tabletes. Atliekant difuzinio atspindžio matavimus, susmulkintas mėginys, sumaišytas su KBr, dedamas tiesiai į mėginio taurę, mėginio paviršius išlyginamas, o po to įvedamas į difuzinio atspindžio priedą matavimams. Šie mėginių paruošimo metodai yra plačiai ir sėkmingai naudojami, tačiau turi trūkumų, tokių kaip ilgesnis mėginio paruošimo laikas, didesnis mėginio užteršimo pavojus, galimas sumažėjęs mėginio atkuriamumas tarp mėginių ir vartotojo atkuriamumas dėl skirtumų ruošiant mėginius ir KBr skiediklio kaina.

Be to, NIR spektroskopijos pranašumas yra tas, kad kietiems ir skystiems mėginiams matuoti naudojamas gana nebrangus optinis pluoštas. Palyginamus mid-IR priedus riboja jų fizinis pasiekiamumas arba jie yra trapūs ir sunkiai valdomi. Visa tai daro NIR spektroskopiją daug patrauklesnę naudoti gamybos procese.

BIR PALYGINIMAS spektroskopija

ir išsklaidymo prietaisus

Furjė spektrometrai artimo IR diapazone labai skiriasi nuo dispersinių spektrometrų artimo IR diapazone spektro gavimo būdu. Dispersiniai prietaisai naudoja siaurą plyšį ir skleidžiantį elementą, pavyzdžiui, grotelę, kad šviesą paverstų spektru. Šis spektras projektuojamas ant jutiklio arba jutiklių masyvo, kur nustatomas šviesos intensyvumas kiekviename bangos ilgyje. Dispersinių įtaisų spektrinė skiriamoji geba nustatoma pagal fiksuotą plyšio plotį, dažniausiai 6-10 nm (nuo 15 cm-1 iki 25 cm -1 , esant 2000 nm). Programinėje įrangoje raiškos pasirinkti negalima, o norint padidinti skiriamąją gebą, reikia siauresnio plyšio ir susilpninti gaunamą signalą. Taigi visiems dispersiniams įrenginiams kyla problemų dėl skiriamosios gebos ir signalo ir triukšmo santykio pasirinkimo.

Furjė transformacijos spektrometras, priešingai, naudoja interferometrą šviesos bangų ilgių deriniams, kylantiems iš plataus artimojo infraraudonųjų spindulių šaltinio, nuskaityti ir siunčia šiuos derinius į vieną detektorių.

Kiekvieno interferometro nuskaitymo metu duomenys renkami interferogramos pavidalu, kurioje signalo intensyvumas koreliuojamas su judančios interferometro dalies poslinkiu. Šis interferometro poslinkis yra tiesiogiai susijęs su bangos ilgiu, o matematinė transformacija (Furjė transformacija) nubrėžiama signalo intensyvumui kaip bangos ilgio funkcijai, pagal kurią apskaičiuojamas spektrinės sugerties arba spektrinio pralaidumo matas.

Tuo pačiu metu HeNe lazerio spindulys praeina per interferometrą ir nukreipiamas į savo detektorių. Interferometro poslinkis lemia šio lazerinio detektoriaus signalo maksimumus ir minimumus, kurie atsiranda tiksliai apibrėžtais intervalais, kurie yra lazerio bangos ilgio kartotiniai. Kai šis signalas praeina per nulį, jis naudojamas kaip NIR detektoriaus signalo skaitmeninimo taškai. Taigi, dėl skaitmeninės konversijos valdymo FTIR spektrometras turi žymiai didesnį bangos ilgio tikslumą nei bet kuris kitas dispersinis prietaisas. Šis ilgio tikslumas turi tiesioginės įtakos Furjė sistemose sukurtų kalibravimo modelių stabilumo sąlygoms, taip pat galimybei perkelti kalibravimo modelį į kitus Furjė prietaisus, kurie bus aprašyti toliau.

Furjė spektrometrų spektrinė skiriamoji geba nustatoma pagal interferometro mobilumo laipsnį, kuris valdomas programine įranga, leidžiančia žymiai padidinti skiriamąją gebą, palyginti su dispersiniu spektrometru, ir programinės įrangos pagalba pasirinkti skiriamąją gebą. tyrimų metu. Be to, FTIR plačiajuostis artimųjų infraraudonųjų spindulių spindulys nukreipiamas per dideles apskritas angas, o ne siaurą stačiakampį plyšį, naudojamą dispersiniame dokumente, apšviečiant didesnį mėginio plotą ir padidinant šviesos intensyvumą detektoriuje. Dėl šio našumo pranašumo FTIR spektrometruose yra didesnis signalo ir triukšmo santykis, palyginti su dispersiniais instrumentais. Dėl geresnio signalo ir triukšmo santykio žymiai sutrumpėja aptikimo laikas ir dėl to gaunami aukštesnės kokybės Furjė instrumento spektrai esant bet kokiai spektrinei raiškai.

FOURIER – NEAR IR SPEKTROSKOPIJOS kokybinei ir kiekybinei analizei

Šiandien daugelis gamintojų siekia ne tik tiekti aukščiausios kokybės galutinį produktą, bet ir pagerinti gamybos efektyvumą laboratoriniais tyrimais ir gautus rezultatus panaudojant gamyboje. Griežtesnė technologijų kontrolė leidžia optimizuoti medžiagų naudojimą, pridedant arba pašalinant jas tam tikriems produktams gaminti, taip sumažinant platinimo ar perdirbimo išlaidas.

NIR yra spektroskopinė technika, idealiai tinkanti matavimų apdorojimui, nes ji gali greitai atlikti nuotolinius matavimus naudojant didelio našumo kvarcinį optinį pluoštą. Signalo slopinimas tokiuose pluoštuose yra labai mažas (pvz., 0,1 dB/km), o NIR šviesolaidiniai kabeliai ir jutikliai yra tvirti, palyginti nebrangūs ir plačiai prieinami. Apdorojimo jutikliai gali būti išdėstyti šimtus metrų nuo spektrometro, o keli jutikliai gali būti prijungti prie vieno spektrometro.

NIR MATAVIMO METODAI

Kietųjų medžiagų NIR mėginių ėmimo metodai yra pagrįsti difuziniu atspindžiu arba paprastais perdavimo matavimais. Difuzinio atspindžio matavimai daugiausia atliekami naudojant šviesolaidinį jutiklį arba integruojančią sferą.

Fig. 2 paveiksle parodytas Furjė transformacijos NIR spektrometras MPA (gamintas Bruker Optik GmbH, Vokietija), turintis 2 šviesolaidinio jutiklio prievadus ir atskirą mėginių skyrių, leidžiantį naudoti tiesioginio perdavimo metodą.

Šioje nuotraukoje parodytas įprastas atspindžio jutiklis, naudojamas analizuoti miltelių mėginius mėgintuvėliuose.

Mėginiai analizuojami kontaktuojant jutiklį su mėginio medžiaga. Analizės užbaigimą rodo šviečiantys šviesos diodai.

Integruojanti sfera (3 pav.) leidžia rinkti spektrinius duomenis iš nevienalyčių medžiagų, pavyzdžiui, mišrių miltelių, grūdelių, polimero granulių ir kt. Gauti spektrai parodo visos medžiagos, esančios apskritame matavimo lange (25 mm skersmens), erdvinį vidurkį.

Norint geriau apskaičiuoti vidurkį, galima naudoti besisukantį puodelį ir automatinius mėginių ėmiklius.

BIC REVOLUTION

FARMACINĖJE

INDUSTRIJA.

KOKYBĖS VERTINIMO KLAUSIMAI

Farmacijos pramonė yra žinoma kaip viena labiausiai reguliuojamų pramonės šakų pasaulyje, o „Bruker“ gamina vaistų vartotojams skirtus kokybės tikrinimo instrumentus, kurie leidžia vartotojams patikrinti, ar jų vaistai atitinka keliamus reikalavimus. OPUS programinės įrangos paketas valdo visas spektrometro funkcijas. Šis programinės įrangos paketas apima išsamų programinės įrangos ir aparatinės įrangos rinkinio testą. OPUS visiškai patikrins, ar tinkamai veikia, paspausdami mygtuką. Tai apima spektrometre įmontuoto vidinio bandymo įrenginio testavimą.

Programinė įranga gali būti paleista slaptažodžiu apsaugotu „GLP“ režimu, visiškai administruojant vartotojo prieigą prie meniu, nustatymų ir pasirinktinių makrokomandų programų. Duomenų blokas užtikrina visišką ir automatinį visų su spektrais atliekamų veiksmų kontrolę. Į programinę įrangą integruota piktogramomis pagrįsta programavimo kalba, skirta automatizuoti sudėtingas procedūras. Dėl to padidėja pakartojamumas ir sumažėja galimų klaidų.

Bruker yra ISO9000 įmonė, o visai programinei ir techninei įrangai taikoma griežta kokybės kontrolė, atliekami keli galutinio testavimo ir patikrinimo etapai prieš pristatymą klientui. Įrenginio montavimą kliento vietoje atlieka mūsų patyrę technikos inžinieriai, kurie klientui pristato veikiantį įrenginį, o vėliau – nepertraukiamai per visą įrenginio eksploatavimo laiką.

ŽALIAVOS IDENTIFIKACIJA

Vienas iš pirmųjų žingsnių gaminant bet kokį farmacinį produktą – nustatyti ir patikrinti, ar įvairios gaunamos žaliavos atitinka būtinus reikalavimus. NIR spektroskopija naudojant šviesolaidinius jutiklius greitai tampa standartiniu šio atitikties patikrinimo metodu, suteikiančiu precedento neturintį greitį identifikuojant ir kietas medžiagas, ir skysčius.

Norint atlikti tokio tipo analizę, turi būti sukurtas kalibravimo modelis, apimantis dominančias medžiagas. Pirma, kiekvienai žaliavai reikia gauti kelis spektrus, atsižvelgiant į galimus pokyčius. Paprastai tai apima žaliavų rūšis, gautas iš skirtingų pardavėjų, iš skirtingų vietų ir pan. Išmatavus spektrus, sukuriamas kiekvienos medžiagos vidutinis spektras ir sukuriama visų tokių vidutinių spektrų biblioteka kartu su statistiškai nustatytais priimtinais kriterijais (arba slenksčiais) visoms bibliotekoje esančioms medžiagoms.

Tada biblioteka patvirtina, kad visa medžiaga yra unikaliai identifikuota. Dabar biblioteka gali būti naudojama naujoms nežinomoms medžiagoms identifikuoti, lyginant jų spektrus su bibliotekos spektrais ir nustatant kiekvienos bibliotekoje esančios medžiagos atitikimo kokybę. Jei ši atitikties kokybė yra mažesnė už vienos medžiagos ribą ir didesnė už visų kitų medžiagų slenkstį, nežinoma medžiaga identifikuojama.

Atpažintini skysčiai gali būti matuojami arba matuojant pralaidumą mėginio skyriuje (kaip parodyta 1 paveiksle), arba naudojant panardinamąjį pluošto zondą. Bet kokiu atveju mažesni NIR sugerties koeficientai (palyginti su vidutiniu IR) leidžia naudoti daug ilgesnius mėginio kelio ilgius (t. y. 1–10 mm). Dėl šio kelio ilgio skirtumo matavimai mėginio skyriuje tampa naudingesni, nes tai leidžia naudoti standartinius nebrangius stiklinius vamzdelius vietoj tikslių elementų, todėl sumažėja matavimų sąnaudos ir trukmė.

VEIKLIŲJŲ MEDŽIAGŲ KIEKYBINĖ ANALIZĖ

Kita svarbi kokybinės/kiekybinės analizės dalis farmacijos pramonėje yra kiekybinė koncentruotų veikliųjų medžiagų analizė. Atliekant tokio tipo analizę dažnai reikia atlikti išsamų laboratorinį bandymų metu sunaikintų mėginių atspaudų tyrimą. Priešingai, FTIR suteikia laiko taupantį ir neardomąjį būdą atlikti kiekybinę koncentratų analizę miltelių ar skystų medžiagų mišiniuose, taip pat jau pagamintose farmacinėse tabletėse ir kapsulėse.

VEIKSMINGAS MĖGINIŲ ĖMIMAS

Pagrindinis kiekybinės analizės FTIR sėkmės veiksnys yra mėginių ėmimo metodo pasirinkimas, dažnai automatinio ir rankinio mėginių ėmimo derinys. Bruker gamina mėginių ėmimo priedus specialiai farmacijos pramonei. Pavyzdžiui, automatinį mėginių ėmimo įrenginį (5 pav.) galima sumontuoti bet kurio Bruker FTIR spektrometro mėginių skyriuje.

Šiame priede yra pritaikomas pavyzdinis diskas, kuriame gali būti iki 30 pavyzdžių. Vartotojas apdoroja planšetinio kompiuterio lizdus ir disko judėjimą naudodamas OPUS programinę įrangą arba vartotojo apibrėžtą makrokomandą ir (arba) ryšį su centralizuota paskirstyta valdymo sistema gamybos įmonėje.

VEIKLIŲJŲ INGREDIENTŲ ANALIZĖS PAVYZDŽIAI

Pagamintame farmaciniame produkte esančio veikliosios medžiagos koncentrato kiekybinės analizės, atliekamos naudojant Furjė transformacijos infraraudonųjų spindulių (NIR), pavyzdys yra acetilsalicilo rūgšties (ASA) koncentracijos aspirino tabletėse nustatymas. Šiai analizei atlikti buvo naudojamas mažiausiųjų kvadratų metodas (OLS), skirtas apdoroti spektrus, gautus iš aspirino tablečių su žinoma ASA koncentracija. ASR koncentracija mėginiuose svyravo nuo 85% iki 90%. Be ASR, tabletėse buvo dviejų rūšių krakmolo 0–10 %.

Norėdami įdiegti OLS modelį šiai daugiakomponentei sistemai, kurios skiriamoji geba yra tik 8 cm-1 Užregistruoti 44 spektrai. Optimalus ASA diapazonas buvo nustatytas naudojant OPUS-Quant/2 programinės įrangos paketą (abipusis patvirtinimas). Vidutinė kvadratinė paklaida buvo 0,35%, o neatitikimas R 2 – 93,8 proc. Ši klaida buvo kliento nurodytose ribose. Tikrųjų ir apskaičiuotų koncentracijų grafikas parodytas 6 paveiksle.

MĖGINIŲ ĖMIMAS PER PAKAVIMĄ

Be to, kaip parodyta 7 paveiksle, buvo parodytas aspirino tablečių veikliosios medžiagos koncentracijos nustatymas per skaidrios pakuotės plastikines medžiagas, naudojant šviesolaidinį difuzinį atspindžio jutiklį. Gauti spektrai parodė išgaubtus diapazonus nuo polimerinės medžiagos skaidri pakuotė, bet du atskiri regionai (6070-5900 cm-1 ir 4730-4580cm -1 ), kuriuose yra aspirino smailių, vis dar matomi ir buvo naudojami kalibravimo modeliui sukurti.

Tikrųjų ir rastų koncentracijų grafikas parodytas 8 paveiksle). Vidutinė kvadratinė paklaida buvo 0,46%, o neatitikimas R 2 - 91,30%, šios vertės vėl yra kliento nurodytose ribose. Šiame pavyzdyje gauti spektrai parodyti 9 paveiksle.

DIDĖJANČIOS RAIŠKOS PRIVALUMAI

SPEKTRINĖJE ANALIZĖJE

Iki šiol dauguma paskelbtų NIR spektroskopijos rezultatų buvo gauti naudojant mažos skiriamosios gebos dispersinius prietaisus, kurių spektrinė skiriamoji geba svyravo nuo 6 iki 10 nm (nuo 15 cm).-1 iki 25 cm -1 , esant 2000 nm). FT-NIR spektrometrų atsiradimas lėmė didelę didelės raiškos (geresnės nei 2 cm) pažangą.-1 ) NIR spektroskopija.

NIR spektrams dažniausiai būdinga didelė spektrinė absorbcija, kuriai nereikia didelės skiriamosios gebos. Tuo metu dažnai pasitaiko situacijų, kai nepavyksta sukurti norimo kalibravimo modelio iš mažos raiškos spektrų. Be to, didelė skiriamoji geba tiesiogiai veikia prietaiso bangos ilgio tikslumą, taigi ir rezultatų stabilumą bei kalibravimo modelių „gabenamumą“.

Eksperimentiniu būdu, siekiant parodyti didėjančios skiriamosios gebos reikšmę spektrinėje analizėje, buvo išmatuoti 5 tablečių su įvairiomis mažomis veikliosios medžiagos koncentracijomis NIR spektrai. Spektrai buvo matuojami 8 cm skiriamąja geba-1 ir 2 cm -1 , po to naudojant OPUS buvo sukurtas planšetinių kompiuterių identifikavimo modelis. Su 2 cm skiriamąja geba-1 , modelis galėjo atskirti tik placebą ir tabletes su veikliosiomis medžiagomis, o didesnė – 8 cm skiriamoji geba-1 , visos koncentracijos yra aiškiai atskiriamos.

10a paveiksle pavaizduoti pirmųjų dviejų pagrindinių matavimų 8 cm komponentų spektrai ir grafikas-1 . 10b paveiksle pavaizduoti spektrai ir diagrama, gauta atliekant pirmuosius du pagrindinius matavimų komponentus 2 cm atstumu-1 . 5 sritys paskutinėje diagramoje rodo, kad didesnės skiriamosios gebos modelis gali aiškiai atskirti 5 veikliosios medžiagos koncentracijos lygius.

DENGIMO sluoksnio STORIS NUSTATYMAS

FTIR spektroskopija taip pat buvo sėkmingai naudojama farmacinių tablečių sluoksnio storiui nustatyti. Šiame tyrime buvo atlikti keli bandymai, įskaitant eksperimentus su netiesiniais ryšiais tarp šviesos sugerties matavimo ir sluoksnio storio, šerdies ir dangos medžiagos sudėties panašumo ir pakankamo kalibravimo mėginių trūkumo standartiniam LSM kalibravimui. Aukščiausia 7184 cm-1 , kuris skiria šerdies medžiagą nuo dangos medžiagos, buvo nustatytas, kai buvo surinkti didelės skiriamosios gebos NIR spektrai (2 cm-1, 0,4 nm ties 7184 cm-1 ) Furjė-NIR spektrometru IFS-28/N iš Bruker (žr. 11 pav.).

Tyrimai rodo, kad sluoksnio storis gali būti modeliuojamas kaip polinominis atitikimas tos imties smailės smailės sričiai (žr. 12 pav.), o tų pačių duomenų kalibravimas mažiausių kvadratų būdu neįmanomas dėl to, kad nėra pakankamai kalibravimo mėginių. Be to, šis kalibravimas buvo sėkmingai naudojamas daugeliui granulių, tačiau yra nepriimtinas optinio pluošto difuzinio atspindžio matavimams dėl nepakankamo pluošto įsiskverbimo į šerdį.

PERDAVIMO KALIBRAVIMAS

Stabilaus ir patikimo kalibravimo modelio sukūrimas yra labai daug darbo reikalaujanti, daug resursų reikalaujanti užduotis, kurios metu standartiniu metodu paruošiamas ir analizuojamas didelis mėginių skaičius, o vėliau jie analizuojami Furjė-NIR metodu. Taigi svarbu, kad būtų sukurtas kalibravimo modelis, kurį būtų galima naudoti laikui bėgant ir kuriam nesvarbu koks prietaisas, šaltinių tipas, detektoriai, jutikliai ir pan.

Be to, keli veiksniai turi įtakos kalibravimo perkėlimui iš vieno prietaiso į kitą. Tai apima, pavyzdžiui, įvairių prietaisų bangos ilgį ir fotometrinį tikslumą. Todėl visiems kalibravimo modeliams, perkeliamiems iš vieno prietaiso į kitą, būtina iš naujo išmatuoti bent pirminį naujojo prietaiso kalibravimo rinkinį (arba visą kalibravimo rinkinį), kad būtų nustatyti pataisos koeficientai, kurie leistų modeliui dirbti su nauju instrumentu.

Kartais tai sukelia sunkumų perduodant kalibravimo modelį, o kartais, kai kalibravimo pavyzdžiai yra reti arba keičiasi, toks perkėlimas išvis neįmanomas.

Paprastai kalibravimo modelio perdavimo sunkumas yra šių dviejų prietaisų bangos ilgio tikslumas. Stabilios bangos ilgio ašies nebuvimas yra veiksnys, labai ribojantis galimybę perkelti kalibravimo modelį tarp dispersinių instrumentų. Todėl „Brooker“ didelės skiriamosios gebos prietaisų FT-NIR spektrometro gamybos linija turi didelį pranašumą naudojant bangos ilgio ašį kaip kalibravimo metodą.

Norėdami tai padaryti, atsižvelgiama į siaurą atmosferos vandens garų spektro sritį su žinomu pastoviu bangos ilgiu, kuris naudojamas kaip bangos ilgio standartas. Tai leidžia FT-NIR spektrometrams (gamintiems Bruker Optik GmbH, Vokietija) užtikrinti daug didesnį bangos ilgio tikslumą nei bet kuris dispersinis prietaisas. Dėl to galimas tiesioginis kalibravimo perkėlimas iš vieno Furjė-NIR prietaiso į kitą. Negalima nuvertinti šios funkcijos, kuri leidžia išvengti brangaus pakartotinio kalibravimo, taupant laiką, pinigus ir pastangas, pranašumų.

Vienas iš tokių spiritinių gėrimų alkoholio kiekiui nustatyti skirto kalibravimo modelio perdavimo pavyzdžių parodytas 1 lentelėje. Kalibravimas atliktas spektrometru IFS-28/N Brooker su imersiniu zondu A, o vėliau perkeltas į Vector 22/N. Brooker spektrometras su panardinamuoju zondu B. Po perdavimo palyginkite R 2 o standartinio nuokrypio paklaidos parodė tiesioginio kalibravimo perdavimo sėkmę. Papildomi bandymai parodė, kad sėkmingas tiesioginis kitų kalibravimo modelių perkėlimas iš prietaiso į prietaisą, taip pat tiesioginis modelių perkėlimas į vieną instrumentą, pakeitus visus pagrindinius sistemos komponentus, įskaitant NIR šaltinį, HeNe lazerį, detektorių, jutiklius ir elektroniką.

ATITIKTIES BANDYMAS

Dažnai reikia nustatyti, ar galutinis produktas atitinka tam tikrą standartą. Tai lengva padaryti naudojant Bruker spektrometrus, naudojant atitikties testą . Kelių atrinktų kiekvienos medžiagos mėginių spektrų serija išmatuojama ir bus patikrinta pagal standartiniu metodu nepriklausomai nustatytus spektrus. Kiekvienai medžiagai kartu su standartinio nuokrypio spektru sukuriamas vidutinis spektras. Tada analizuojami nauji medžiagos mėginiai, jų spektrai lyginami su saugomu vidutiniu spektru ir įvertinama, ar naujasis spektras atitinka standartinio nuokrypio spektro ir kliento reguliuojamo koeficiento nustatytas priimtinas ribas. Tipinė atitikties bandymo ataskaita parodyta 13 paveiksle.

MIŠINIO ANALIZĖ

Daugelyje farmacijos procesų dažnai būtina analizuoti dviejų ar daugiau komponentų maišymo procesą. Mišinio analizė atlieka svarbų vaidmenį maišant miltelius, kai mėginiai pasižymi nevienalytiškumu. Optimalus santykis mišinyje lemia galutinį produktą. Maišymo procesas turi būti patikrintas realiu laiku naudojant FTIR spektroskopiją. Spektrai paimami iš teisingų etaloninių mišinių, tada apskaičiuojamas vidutinis spektras ir standartinio nuokrypio spektras. Po to maišymo metu imami spektrai, apdorojami ir lyginami su vidutiniu spektru. Maišymo procesas sustabdomas, jei gaunamas spektras nukrenta žemiau vartotojo nustatytos norimo mišinio vidutinio spektro slenksčio.

IŠVADA

FT-NIR spektroskopija yra greitas, lengvai naudojamas ir patikimas kokybės užtikrinimo ir kokybės kontrolės įrankis farmacijos pramonėje. Pažangus Furjė transformacijos technologijos veikimas leidžia atlikti sudėtingesnius tyrimus ir tiesiogiai perduoti kalibravimą. Be to, tokie metodai kaip žaliavos identifikavimas ir kokybės tikrinimas, veikliųjų medžiagų koncentracijos nustatymas, galutinių produktų atitikties tikrinimas, produktų mišinių analizė yra paplitę tarp vartotojų farmacijos pramonėje.

Kaip rankraštis

DOLBNEVAS DMITRIJUS VLADIMIROVIČIUS

VAISTŲ IDENTIFIKAVIMAS ARTI IR INFRAUDONŲJŲ SPEKTROSKOPIJU

2002-04-14 – farmacinė chemija, farmakognozija

disertacijos akademiniam laipsniui gauti

farmacijos mokslų kandidatas

Maskva – 2010 m

Darbas buvo atliktas Valstybinėje aukštojo profesinio mokymo įstaigoje Pirmajame Maskvos valstybiniame medicinos universitete

Moksliniai vadovai:

Farmacijos mokslų daktaras, Rusijos medicinos mokslų akademijos akademikas, profesorius

Farmacijos mokslų daktaras, profesorius

Oficialūs varžovai:

Vadovaujanti organizacija:

Visos Rusijos mokslinis biologiškai aktyvių medžiagų saugos centras (VSC BAV)

Gynimas vyks „___“_________________________2010 m. ____ val. Disertacijų tarybos posėdyje (D 208.040.09) Pirmajame Maskvos valstybiniame medicinos universitete Maskvos vardu, Nikitsky bulvaras, 13.

Disertaciją galima rasti Maskvos valstybinio medicinos universiteto vardo bibliotekoje. Maskva, Nakhimovsky prospektas, 49.

Disertacijos mokslinė sekretorė

taryba D 208.040.09

farmacijos mokslų daktaras,

Profesorius

Tyrimo temos aktualumas. Per pastaruosius 15 metų artimųjų infraraudonųjų spindulių (NIR) spektroskopija sparčiai vystėsi ir buvo pritaikyta įvairiose pramonės šakose. NIR spektroskopija žinoma kaip efektyvus kokybinės ir kiekybinės analizės metodas. Šis metodas plačiai taikomas žemės ūkyje (dirvų kokybei, baltymų, riebalų ir kt. kiekiui maisto produktuose nustatyti), pramonėje (naftos produktų sudėčiai, tekstilės gaminių kokybei ir kt. nustatyti), medicinoje (riebalams, deguoniui kraujyje nustatyti, navikų vystymosi tyrimai). Šiuo metu NIR spektroskopija tampa vienu iš procesų kontrolės metodų farmacijos pramonėje Europoje ir JAV.

Jis naudojamas tikrinant įvesties žaliavas, maišymo vienodumą, granuliavimo pabaigos tašką, džiovinimo drėgmės kiekį, tabletės vienodumą ir dangos storio matavimą.

NIR spektroskopijos metodas aprašytas Europos farmakopėjoje ir JAV farmakopėjoje, tačiau farmakopėjoje jis vis dar naudojamas gana retai: daugiausia nustatant vandens kiekį preparatuose, gautuose iš kraujo.

Šiuo atžvilgiu labai svarbu sukurti vieningus farmacinių medžiagų ir vaistų analizės metodus, skirtus tolesniam jų naudojimui farmakopėjoje.

Šis klausimas ypač svarbus paskelbus 12-ąjį Rusijos Federacijos valstybinės farmakopėjos leidimą.

Taip pat būtina atkreipti dėmesį į nuolatinę padirbtų vaistų problemą, kurios vienas iš sprendimo būdų yra greitosios analizės metodų kūrimas.

Atsižvelgiant į tai, aktuali problema yra vieningų medžiagų ir preparatų analizės bei padirbtų vaistų identifikavimo metodų kūrimas naudojant NIR spektroskopijos metodą.

Tyrimo tikslas ir uždaviniai. Tyrimo tikslas – NIR spektroskopijos metodu sukurti vieningus medžiagų ir preparatų analizės bei padirbtų vaistų identifikavimo metodus.

Norint pasiekti šį tikslą, buvo išspręstos šios užduotys:

– ištirti galimybę gauti medžiagų, tablečių ir kapsulių NIR spektrus naudojant šviesolaidinį jutiklį ir integruojančią sferą;

– palyginti medžiagų ir vaistų NIR spektrus;

– palyginti skirtingų veikliosios medžiagos kiekių vaistų NIR spektrus;

– ištirti galimybę naudoti NIR spektroskopiją konkrečių gamintojų medžiagų ir preparatų autentiškumui nustatyti, taip pat identifikuoti padirbtus vaistus;

– sukurti elektroninę medžiagų ir vaistų NIR spektrų biblioteką.

Tyrimo rezultatų mokslinis naujumas. Pirmą kartą buvo įrodyta, kad NIR spektroskopijos metodas gali būti naudojamas tiek farmacinių medžiagų, tiek gatavų vaistinių preparatų (tablečių ir kapsulių) autentiškumui nustatyti. Įrodyta, kad apskritai medžiagų ir vaistų NIR spektrai skiriasi. Spektrai gali būti gaunami naudojant šviesolaidinį jutiklį ir integruojančią sferą. Įrodyta, kad jei kapsulės apvalkalas arba tabletės pakuotė (lizstinė plokštelė) yra skaidri, spektrą galima gauti neišimant kapsulių ar neišimant tablečių iš pakuotės. Įrodyta, kad padirbtiems vaistams identifikuoti galima naudoti NIR spektroskopijos metodą, jei palyginami originalių ir bandomųjų vaistų spektrai. Medžiagų ir vaistų spektrai gali būti saugomi kaip elektroninė biblioteka. Nustatyta, kad norint patikimiau palyginti tiriamojo vaisto ir standartinio spektro spektrą, reikia naudoti matematinį duomenų apdorojimą.

Praktinė darbo reikšmė. Farmacinių medžiagų, tablečių ir kapsulių pavidalo vaistų autentiškumui nustatyti siūlomi sukurti vaistų analizės metodai, naudojant NIR spektroskopiją. Technika leidžia naudoti integruojančią sferą ir šviesolaidinį jutiklį („pistoletą“).

Sukurti metodai taip pat gali būti naudojami greitam padirbtų vaistų identifikavimui bei farmacijos įmonių įvežamų ir išvežamų farmacinių medžiagų ir tarpinių produktų kontrolei. Metodai kai kuriais atvejais leidžia atlikti neardomąją kokybės kontrolę neatidarant pirminės pakuotės.

Sukurta NIR spektrų biblioteka gali būti naudojama medžiagoms, tabletėms ir kapsulėms identifikuoti naudojant šviesolaidinį jutiklį („pistoletą“) ir integruojančią sferą.

Darbo rezultatai buvo išbandyti ir panaudoti kokybės kontrolės skyriuje.

Darbo aprobavimas. Pagrindinės disertacinio darbo nuostatos buvo praneštos ir aptartos XII Rusijos nacionaliniame kongrese „Žmogus ir medicina“ (Maskva, 2005), Tarptautiniame analitinės chemijos kongrese ICAS (Maskva, 2006) ir XIV Rusijos nacionaliniame kongrese „Žmogus ir medicina“. “ (Maskva, 2007). Darbas buvo išbandytas moksliniame ir praktiniame Farmacinės chemijos katedros susitikime su Maskvos valstybinio medicinos universiteto Farmacijos mokslų fakulteto toksikologinės chemijos kursu. 2010 m. kovo 22 d

Publikacijos. Disertacijos tema išleisti 5 spaudiniai.

Mokslinių tyrimų susiejimas su farmacijos mokslų probleminiu dizainu. Disertacijos darbas buvo atliktas pagal Maskvos valstybinio medicinos universiteto Farmacinės chemijos katedros kompleksinę temą. „Vaistų kokybės kontrolės tobulinimas (farmaciniai ir aplinkosaugos aspektai)“ (valst. registracijos Nr. 01.200.110.54.5).

Disertacijos struktūra ir apimtis. Disertacija pateikta 110 puslapių spausdinto teksto, susideda iš įvado, literatūros apžvalgos, 5 eksperimentinių studijų skyrių, bendrųjų išvadų, literatūros sąrašo, taip pat atskirai yra 1 priedas. Disertacinis darbas iliustruotas 3 lentelėmis ir 54 paveikslais. Literatūros sąraše yra 153 šaltiniai, iš kurių 42 užsienio.

Gynybos nuostatos:

– medžiagų, tablečių ir kapsulių NIR spektrų gavimo galimybės naudojant šviesolaidinį jutiklį ir integruojamąją sferą tyrimo rezultatai;

– medžiagų ir vaistų NIR spektrų, taip pat vaistų, turinčių skirtingą veikliosios medžiagos kiekį, NIR spektrų lyginamojo tyrimo rezultatai;

– NIR spektroskopijos panaudojimo galimybės konkrečių gamintojų medžiagų ir preparatų autentiškumui nustatyti, taip pat padirbtiems vaistams nustatyti tyrimo rezultatai.

1. Tyrimo objektai

Buvo ištirtos daugelio vaistų medžiagos ir preparatai. Iš viso tyrime buvo panaudotos 35 medžiagos: aliuminio hidroksidas, amikacino sulfatas, askorbo rūgštis, natrio askorbatas, natrio varfarinas, vitaminas B12, gemfibrozilis, magnio hidroksidas, glurenormas, D-biotinas, geležies gliukonatas, zopiklonas, kalcio D pantenoatas, klindamicinas. fosfatas, lidokaino hidrochloridas, metoprololio tartratas, nikotinamidas, paracetamolis, piridoksino hidrochloridas, piperacilinas, ranitidino hidrochloridas, riboflavinas, tiamino mononitratas, tirotricinas, famotidinas, folio rūgštis, cefadroksilis, natrio chlorido druska, cefazolinftas cianokoblaminas, įvairių gamintojų ir 59 įvairių gamintojų vaistai, kurių sudėtyje yra: izoniazido, meloksikamo, omeprazolo, ranitidino hidrochlorido, rifampicino, famotidino, ciprofloksacino, ezomeprazolo, etambutolio, taip pat 2 falsifikuoti mėginiai (OMEZ 20 mg, Dr. Reddy`s Lab. ir rifampicinas,150 mg) .

2. Įranga ir bandymo sąlygos

Darbe naudotas MPA įrenginys – artimojo infraraudonųjų spindulių Furjė spektrometras (Bruker Optics GmbH, Vokietija). Įrašymo parametrai: spektrinis diapazonas nuo 800 nm iki 2500 nm (cm-1 iki 4000 cm-1), nuskaitymų skaičius 16, spektrinė skiriamoji geba 4 cm-1. Prietaisas buvo valdomas ir gauti spektrai apdoroti naudojant OPUS 6.0 programinį paketą (Bruker Optics GmbH, Vokietija). NIR spektrai buvo gauti dviem būdais:

1) naudojant šviesolaidinį jutiklį ("pistoletą"),

2)

Abu metodai buvo naudojami medžiagų, tablečių ir kapsulių NIR spektrams gauti.

Šviesolaidinis jutiklis („pistoletas“) leidžia matuoti tik atspindį, o integruojanti sfera leidžia atlikti ir atspindžio, ir perdavimo matavimus. Šiame darbe buvo gauti NIR atspindžio spektrai.

2.1. NIR spektrų gavimo būdai:

naudojant šviesolaidinį jutiklį („pistoletą“).

2.1.1. Medžiagos . Miltelių pavidalo medžiaga buvo supilta į skaidrią kiuvetę, kurios sluoksnio storis nuo 1 iki 3 cm. Tada šviesolaidinis jutiklis buvo prispaustas statmenai miltelių paviršiui. Spektro registravimo procedūra buvo pradėta paspaudus šviesolaidinio jutiklio mygtuką. Norint gauti statistiškai patikimus analizės rezultatus, spektrų matavimas iš skirtingų sričių buvo kartojamas 3–5 kartus.

2.1.2. Tabletės išimtos iš lizdinės plokštelės . Šviesolaidinis jutiklis buvo paspaustas statmenai planšetei. Spektro registravimo procedūra buvo pradėta paspaudus šviesolaidinio jutiklio mygtuką. Norint gauti statistiškai patikimus analizės rezultatus, spektrų matavimas buvo kartojamas 3–5 kartus iš skirtingų planšetinio kompiuterio vietų.

2.1.3. Tabletės lizdinėse plokštelėse . Jei lizdinė plokštelė yra skaidri, matavimas buvo atliktas taip, šviesolaidinis jutiklis buvo paspaustas statmenai lizdinėje plokštelėje esančios tabletės paviršiui. Spektro registravimo procedūra buvo pradėta paspaudus šviesolaidinio jutiklio mygtuką. Norint gauti statistiškai patikimus analizės rezultatus, spektrų matavimas buvo kartojamas 3–5 kartus iš skirtingų lizdinėje plokštelėje esančios tabletės vietų. Jei lizdinė plokštelė buvo nepermatoma arba aliumininė, tabletė pirmiausia buvo išimama iš lizdinės plokštelės ir tada buvo gautas NIR spektras.

2.1.4. Kapsulės . Jei kapsulės apvalkalas yra skaidrus, matavimas buvo atliktas taip: šviesolaidinis jutiklis buvo prispaustas statmenai lizdinėje plokštelėje esančios kapsulės paviršiui. Spektro registravimo procedūra buvo pradėta paspaudus šviesolaidinio jutiklio mygtuką. Norint gauti statistiškai patikimus analizės rezultatus, spektrų matavimas buvo kartojamas 3–5 kartus iš skirtingų lizdinėje plokštelėje esančios kapsulės dalių. Jei kapsulės apvalkalas nebuvo skaidrus, pirmiausia kapsulė buvo atidaryta, o tada stiklo kiuvetėje matuojamas turinio spektras.

2.2. NIR spektrų gavimo būdai:

naudojant integruojančią sferą.

NIR spektrų gavimas atspindžio režimu

2.2.1. Medžiagos . Miltelių medžiaga buvo supilta į skaidrią kiuvetę, kurios sluoksnio storis nuo 1 iki 3 cm, tada kiuvetė buvo dedama ant integruojančios sferos optinio lango. Matavimo procesas buvo pradėtas kompiuteryje naudojant OPUS programą arba tiesiai pačiame įrenginyje (mygtukas „Pradėti“). Norint gauti statistiškai patikimus analizės rezultatus, spektrų matavimas kartojamas 3–5 kartus.

2.2.2. Tabletės išimtos iš lizdinės plokštelės . Tabletė buvo įdėta į specialų laikiklį. Integruojančios sferos optinio lango viršuje buvo sumontuotas laikiklis su planšete. Matavimo procesas buvo pradėtas kompiuteryje naudojant OPUS programą arba tiesiai pačiame įrenginyje (mygtukas „Pradėti“). Norint gauti statistiškai patikimus analizės rezultatus, spektrų matavimas buvo kartojamas 3–5 kartus iš skirtingų planšetinio kompiuterio vietų.

2.2.3. Kapsulės . Jei kapsulės apvalkalas yra skaidrus, matavimas buvo atliktas taip: kapsulė buvo įdėta į specialų laikiklį. Ant integruojančios sferos optinio lango buvo sumontuotas laikiklis su kapsule. Matavimo procesas buvo pradėtas kompiuteryje naudojant OPUS programą arba tiesiai pačiame įrenginyje (mygtukas „Pradėti“). Norint gauti statistiškai patikimus analizės rezultatus, spektrų matavimas iš skirtingų kapsulės dalių buvo kartojamas 3–5 kartus. Jei kapsulės apvalkalas nebuvo skaidrus, pirmiausia kapsulė buvo atidaryta, o tada matuojamas stiklo elemento turinio spektras, pastatant ląstelę ant integruojančios sferos optinio lango.

3. NIR spektrų matematinis apdorojimas.

Matematinis gautų spektrų apdorojimas buvo atliktas naudojant OPUS IDENT programą, įtrauktą į OPUS 6.0 programinį paketą (Bruker Optics GmbH, Vokietija). Nežinomas spektras buvo lyginamas su etaloninės bibliotekos spektru, apskaičiuojant spektrinį atstumą. IDENT identifikuoja tuos palyginamuosius spektrus, kurie yra arčiausiai analizuojamo spektro ir nustato šių spektrų ir analizuojamo spektro nuokrypius. Tai leidžia IDENT identifikuoti nežinomas medžiagas ir įvertinti, kiek medžiaga atitinka pamatinį standartą.

Naudojome du NIR spektrų matematinio apdorojimo metodus: 1) identifikavimo analizę, kuri koreliuoja spektrą ir konkrečią medžiagą, ir 2) klasterinę analizę, koreliuojančią spektrą ir medžiagų grupę.

Išmatavus spektrus, sukuriamas kiekvienos medžiagos vidutinis spektras ir sukuriama visų tokių vidutinių spektrų biblioteka kartu su statistiškai nustatytais visų bibliotekoje esančių medžiagų priėmimo kriterijais (arba slenksčiais). Bandymo spektras buvo lyginamas su visais etaloniniais spektrais, esančiais elektroninėje bibliotekoje. Spektrų A ir B palyginimo rezultatas baigiasi spektrinio nuotolio D išvestimi, kuri IDENT programoje vadinama „atitikties kokybės faktoriumi“. Spektrinis atstumas rodo spektrinio panašumo laipsnį. Du spektrai, kurių spektrinis atstumas lygus nuliui, yra visiškai identiški. Kuo didesnis atstumas tarp dviejų spektrų, tuo didesnis spektrinis atstumas. Jei spektrinis atstumas yra mažesnis už vienos medžiagos slenkstį ir didesnis už visų kitų medžiagų slenkstį, nežinoma medžiaga identifikuojama.

Klasterinė analizė leidžia ištirti NIR spektrų panašumą ir suskirstyti panašius spektrus į grupes. Šios grupės vadinamos klasėmis arba klasteriais. Šio tipo analizė buvo atlikta siekiant patogesnio duomenų pateikimo grafine forma.

Hierarchiniai klasterių algoritmai atliekami pagal šią schemą:

Pirmiausia apskaičiuokite spektrinius atstumus tarp visų spektrų,

· tada du didžiausią panašumą turintys spektrai sujungiami į klasterį,

· apskaičiuoti atstumus tarp šio klasterio ir visų kitų spektrų,

· du trumpiausio atstumo spektrai vėl susilieja į naują klasterį,

· apskaičiuoti atstumus tarp šio naujojo klasterio ir visų kitų spektrų,

· du spektrai susijungia į naują klasterį

Ši procedūra kartojama tol, kol lieka tik vienas didelis klasteris.

4 . Tyrimo rezultatai

Buvo ištirta galimybė naudoti NIR spektroskopijos metodą daugelio vietinių ir užsienio gamintojų medžiagoms ir vaistams identifikuoti.

Tyrimo metu buvo sukurtos šešios skirtingos elektroninės NIR spektrų bibliotekos:

1) kapsulės turinio NIR spektrai, gauti naudojant šviesolaidinį jutiklį ("pistoletą"),

2) kapsulės turinio NIR spektrai, gauti naudojant integruojančią sferą,

3) planšetinių kompiuterių NIR spektrai, gauti naudojant šviesolaidinį jutiklį („pistoletą“),

4) tablečių NIR spektrai, gauti naudojant integruojančią sferą,

5) medžiagų NIR spektrai, gauti naudojant šviesolaidinį jutiklį („pistoletą“),

6) Medžiagų NIR spektrai, gauti naudojant integruojančią sferą.

4.1. Medžiagų ir preparatų NIR spektrų priklausomybė nuo paruošimo būdo (naudojant „pistoletą“ ir integruojančią sferą).

Fig. 1 paveiksle pavaizduoti ranitidino hidrochlorido medžiagos iš Vera Laboratories (Indija) NIR spektrai, gauti naudojant „pistoletą“ ir integruojančią sferą. Paveikslėlyje parodyta, kad spektrai skiriasi sugerties juostų intensyvumu, tačiau pačios sugerties juostos sutampa bangų skaičiaus reikšmėmis.

Pagrindinis skirtumas tarp NIR spektroskopijos ir vidutinio diapazono IR spektroskopijos yra tas, kad spektrų negalima lyginti vizualiai. Faktas yra tas, kad apskritai NIR spektre yra nepakankamas juostų skaičius, o daugelio juostų intensyvumas yra mažas (ypač antrasis ir trečiasis obertonai), todėl reikalingas matematinis spektrų apdorojimas.

https://pandia.ru/text/78/375/images/image003_173.jpg" width="624" height="388">

Ryžiai. 2. Ulfamid 40 mg tablečių, KRKA (Slovėnija) NIR spektro IDENT analizės rezultatas, gautas naudojant „pistoletą“, naudojant elektroninę NIR spektrų biblioteką, gautą naudojant integruojančią sferą.

Ryžiai. 3. Ulfamid 40 mg tablečių, KRKA (Slovėnija) NIR spektro IDENT analizės rezultatas, gautas naudojant integruojančią sferą, naudojant elektroninę NIR spektrų biblioteką, gautą naudojant „pistoletą“.

4.2. Veikliosios medžiagos identifikavimas pagal šios medžiagos turinčių preparatų NIR spektrą.

https://pandia.ru/text/78/375/images/image008_152.gif" width="648" height="234"> .gif" width="648" height="244">.jpg" width="649" height="235 src=">

Ryžiai. 7. Ciprofloxacin 250 mg tablečių NIR spektro IDENT analizės rezultatas, Cypress Pharmaceutical Inc. (JAV), naudojant biblioteką, susidedančią iš įvairių medžiagų NIR spektrų.

Taigi nustatėme, kad esant dideliam veikliosios medžiagos kiekiui (ne mažiau kaip 40%) vaiste, galima nustatyti vaisto autentiškumą pagal medžiagos NIR spektrą.

4.3. Vaistų su skirtingomis dozėmis identifikavimas naudojant NIR spektrus.

Trečioje tyrimo dalyje išsiaiškinome, kad NIR spektroskopijos metodu galima nustatyti įvairias konkretaus vaisto dozes, jeigu jos yra elektroninėje NIR spektrų bibliotekoje. Tam iš vaistų, kurių veiklioji medžiaga yra famotidinas, buvo sukurta elektroninė NIR spektrų biblioteka, kurioje buvo 27 mėginiai iš 7 skirtingų gamintojų 10 mg, 20 mg ir 40 mg dozėmis (8 pav.).

https://pandia.ru/text/78/375/images/image016_63.jpg" width="648" height="216 src=">

https://pandia.ru/text/78/375/images/image018_70.jpg" width="648" height="223 src=">

Ryžiai. 9. IDENT analizės rezultatai, quamamg tabletės, 20 mg ir 40 mg, Gedeon Richter Plc. (Vengrija), naudojant biblioteką, kurią sudaro įvairių vaistų NIR spektrai įvairiomis dozėmis.

4.4. Vaistų identifikavimas per lizdinę plokštelę.

Siekiant nustatyti galimybę identifikuoti vaistus naudojant NIR spektroskopiją per lizdinę plokštelę, buvo sukurtos dvi papildomos NIR spektrų Nr. 7 ir Nr. 8 bibliotekos:

7) Kapsulių NIR spektrai, gauti naudojant šviesolaidinį jutiklį („pistoletą“) tiesiai per lizdinę plokštelę,

8) Tablečių NIR spektrai, gauti naudojant šviesolaidinį jutiklį („pistoletą“) tiesiai per lizdinę plokštelę.

Analizės metu per lizdinę plokštelę gautų vaistų NIR spektrai buvo lyginami su NIR spektrais, gautais iš tablečių ar kapsulių be lizdinės plokštelės paviršiaus. Fig. 10 paveiksle parodytas toks rifampicino kapsulių spektrų palyginimas.

https://pandia.ru/text/78/375/images/image020_58.jpg" width="624" height="268 src=">

Ryžiai. 11. Rifampicino 150 mg kapsulių (Rusija) NIR spektro IDENT analizės rezultatas, gautas naudojant „pistoletą“ tiesiai per lizdinę plokštelę, naudojant elektroninę biblioteką, gautą per lizdinę plokštelę.

https://pandia.ru/text/78/375/images/image013_124.gif" width="14" height="136">

Ryžiai. 13 skirtingų gamintojų omeprazolo 20 mg kapsulių turinio NIR spektrai, palyginti su falsifikuotu mėginiu, gautu naudojant integruojančią sferą.

Iš gautų duomenų aišku, kad be matematinio apdorojimo galima patikimai atskirti tik klastotės spektrą.

Naudodami „OPUS IDENT“ programinę įrangą trimačiam spektrų statistinio apdorojimo modeliui („klasterinei analizei“), gavome generinių omeprazolo 20 mg kapsulių NIR spektrų pasiskirstymą, kuris gali būti pateiktas dendrogramos pavidalu ( 14 pav.).

Ryžiai. 14. Tirtų mėginių, paimtų trimis egzemplioriais iš 14 skirtingų gamintojų, klasterinė analizė.

Klasterinės analizės rezultate visi vaistai buvo gerai suskirstyti į klases ir pagal gamintoją (14 pav.).

Matematinis rezultatų, gautų naudojant IDENT analizę, apdorojimas parodė, kad yra padirbtas vaistas. OPUS programa nustatė, kad šis X mėginys tikrai yra falsifikuotas ir jo „matybos kokybės koeficientas“ (spektrinis atstumas) yra daug didesnis nei slenkstis visiems šios grupės vaistams (omeprazolas, 20 mg kapsulės) iš 14 skirtingų gamintojų, iš kurių elektroninis. sukurta biblioteka (15 pav.).

Ryžiai. 15. Falsifikuoto OMEZ 20 mg mėginio IDENT analizės rezultatas, dr. Reddy laboratorija. (Indija).

Atlikus IDENT analizę, visų originalių 20 mg omeprazolo kapsulių mėginių serija buvo vienareikšmiškai identifikuota, ir mes sudarėme visų mėginių rezultatų suvestinę lentelę, įskaitant falsifikuotą mėginį (1 lentelė).

Lentelė 1. IDENT analizės rezultatų suvestinė lentelė omeprazolo grupėje, 20 mg kapsulės.

Pavadinimo pavyzdys	Spektrinis atstumas
Suklastotas pavyzdys
Pavyzdys iš KRKA
Pavyzdys iš Akrikhin įmonės
Mėginys iš Ranbaxy Laboratories
Pavyzdys iš Dr. Reddy laboratorija.
Pavyzdys iš M. J. Boipharm
Įmonės pavyzdys
Įmonės pavyzdys
Įmonės pavyzdys
Įmonės "Pharma" pavyzdys
„Obolenskoye“ įmonės pavyzdys“
Įmonės pavyzdys. vit. gamykla"

Taigi, atlikus įvairių gamintojų vaistinių omeprazolo preparatų identifikavimo NIR spektroskopijos metodu rezultatus, pavyko gauti padirbtų vaistų OMEZ 20 mg padirbtų produktų identifikavimo rezultatus, teigia dr. Reddy laboratorija. (Indija), taip pat unikaliai identifikuokite kiekvieną generinį vaistą pagal jo gamintoją. Taip pat gavome teigiamus IDENT analizės rezultatus visoms tabletėms, kuriose yra ranitidino hidrochlorido (12 mėginių) ir famotidino (9 mėginiai), todėl galime vienareikšmiškai identifikuoti kiekvieno mėginio gamintoją.

BENDROSIOS IŠVADOS

1. Buvo parodyta, kad medžiagų, tablečių ir kapsulių NIR spektrai gali būti gaunami naudojant šviesolaidinį jutiklį ir integruojančią sferą. Tokiu atveju, norėdami nustatyti autentiškumą, turėtumėte naudoti elektroninę biblioteką, gautą tokiu pačiu būdu, kaip ir imant tiriamojo mėginio NIR spektrą.

2. Įrodyta, kad esant dideliam (ne mažiau kaip 40 %) veikliosios medžiagos kiekiui vaiste, galima nustatyti vaisto autentiškumą pagal medžiagos spektrą. Tačiau apskritai norint nustatyti narkotikus, reikėtų naudoti elektroninę biblioteką, sudarytą pagal atitinkamų vaistų NIR spektrus.

3. Nustatyta, kad NIR spektroskopijos metodu galima atskirti konkretaus gamintojo vaistus, kurių sudėtyje yra ta pati veiklioji medžiaga skirtingomis dozėmis. Tuo pačiu metu, naudojant NIR spektroskopijos metodą, kai kuriais atvejais sunku kiekybiškai nustatyti skirtingų gamintojų vaistų veikliąją medžiagą.

4. Įrodyta, kad NIR spektroskopijos metodu galima nustatyti medžiagos ar vaisto gamintoją. Tokiu atveju turėtų būti atliekama lygiagreti konkrečios serijos bandomojo produkto ir žinomo tos pačios serijos gaminio analizė.

5. Sukurta įvairių gamintojų gaminamų įvairių veikliųjų medžiagų turinčių medžiagų ir preparatų NIR spektrų elektroninė biblioteka.

1. , Lyginamasis vaistų kokybės vertinimas naudojant artimųjų infraraudonųjų spindulių spektroskopiją // Santraukos. ataskaita XII Rusijos nacionalinis sugr. „Žmogus ir medicina.“ – M., balandžio 18-22 d. 2005.– P. 780.

2. , Padirbtų vaistų aptikimas naudojant NIR spektroskopiją // Proc. ataskaita XIV Rusijos nacionalinis sugr. „Žmogus ir medicina.“ – M., balandžio 16-20 d. 2007.– P. 17.

3. , Artimosios infraraudonosios spektroskopijos metodas kaip perspektyvi kryptis vertinant vaistų kokybę // Biologinės, medicininės ir farmacinės chemijos klausimai – 2008. – Nr.4. – P. 7-9.

4. , Artimosios infraraudonosios spektroskopijos metodo taikymas vaistams identifikuoti // Biologinės, medicininės ir farmacinės chemijos klausimai – 2008. – Nr.6. – P. 27-30.

5. Arzamastsev A. P., Dorofejev V. L., Dolbnev D. V., Houmoller L., Rodionova O. Ye. Analitiniai metodai greitam padirbtų vaistų aptikimui. Tarptautinis analitinių mokslų kongresas (ICAS-2006), Maskva, 2006. Santraukų knyga. V. 1. P. 108.

Šiuolaikiniai vaistinių žaliavų ir gatavų produktų kokybės vertinimo metodai apima artimųjų infraraudonųjų spindulių spektrometriją. Metodas turi daug reikšmingų pranašumų, įskaitant:

Mėginio paruošimo paprastumas arba visiškas jo poreikio nebuvimas. Panaikinus šį veiksmą, galite sutaupyti iki 80% laiko, sugaišto mėginio tyrimui. Didelis analizės greitis. Naudojant naujausios kartos analizatorius, tokius kaip, pavyzdžiui, PT IM100 NIR spektrometras, visas procesas trunka tik 15 minučių. Galimybė ištirti vaistą neatidarius pakuotės. Ši NIR spektrometrijos savybė ypač vertinga analizuojant brangius vaistus, toksines medžiagas (pavyzdžiui, chemoterapinius vaistus) ir kt. Permatomose plastikinėse ar stiklinėse pakuotėse esančius vaistus galima ištirti neatidarant.

• Vienalaikė įvairių sudėtingų mišinių komponentų analizė, įskaitant informaciją apie jų koncentracijas. Pavyzdžiui, naudojant šį metodą galima išanalizuoti vandens, organinių tirpiklių ir kitų komponentų procentinę dalį mikroheterogeninėse sistemose, tokiose kaip aliejus vandenyje arba vanduo aliejuje emulsijos.
• Galimybė organizuoti nuotolinį mėginių valdymą realiu laiku tiesiai proceso eigoje (nuotolinis valdymas). Šiems tikslams naudojami stacionarūs arba nešiojamieji spektrometrai. Stacionarūs įrenginiai montuojami farmacijos įmonių gamybinėse patalpose, kur integruojami tiesiai į gamybos linijas, montuojant jutiklius virš konvejerių juostų, cheminiuose reaktoriuose, maišymo kamerose. Tai leidžia gauti informaciją internetu ir panaudoti gautus duomenis automatizuotoje valdymo sistemoje. Mobiliosiose vaistų kokybės kontrolės laboratorijose dažniausiai įrengiami nešiojami baterijomis maitinami NIR spektrometrai.

NIR srities spektrų gavimo metodai

Infraraudonųjų spindulių srityje spektrai gaunami naudojant perdavimo arba difuzinį atspindį.

Perdavimo metodas gali būti naudojamas tiek skystoms, tiek kietoms medžiagoms analizuoti. Tokiu atveju skysčiai dedami į kiuvetes ar kitus specializuotus indus, kurie tiekiami kartu su prietaisu. Tokie matavimo indai gali būti pagaminti iš paprasto arba kvarcinio stiklo. Kietųjų mėginių perdavimo tyrimams galima naudoti zondą arba sferą.

Tačiau zondu pagrįsta difuzinio atspindžio analizė turi nemažai reikšmingų pranašumų, nes suteikia išsamesnį spektrą ir tikslesnius rezultatus. Tai pasiekiama dėl to, kad pasvirusi šviesolaidinio zondo galo plokštuma sumažina veidrodinį efektą, leidžiantį išsklaidyti daugiau šviesos. Be to, į šviesolaidį galima integruoti modulį brūkšniniams kodams nuskaityti iš pavyzdinės pakuotės. Taip pat reikėtų atkreipti dėmesį į tai, kad tik zondo pagalba galima identifikuoti mėginius, esančius nutolusius nuo paties prietaiso.

Norint išbandyti mažo sklaidos ir atspindžio pavyzdžius, naudojamas kombinuotas perdavimo ir atspindžio metodas. Tam reikalingos specialios konstrukcijos kiuvetės ir jutikliai, kurių dėka pluošto srautas praeina per analizuojamą mėginį du kartus.

Be to, artimojo infraraudonųjų spindulių srityje galima gauti „sąveikos“ spektrus.

NIR spektrometrijos uždaviniai ir jų sprendimo būdai

Pagrindinės šio analizės metodo problemos farmacijos pramonėje ilgą laiką buvo sunkumas analizuojant spektrą, kuriam būdingos ne tokios intensyvios ir santykinai platesnės sugerties juostos, palyginti su pagrindinėmis juostomis vidutinio infraraudonųjų spindulių srityje.

Sujungus matematinius duomenų apdorojimo metodus (chemometriją) su instrumentinės analizės rezultatais, buvo galima pašalinti šį trūkumą. Šiems tikslams šiuolaikiniuose analizatoriuose yra įrengti specialūs programinės įrangos paketai, pagrįsti klasteriniu arba diskriminaciniu rezultatų apdorojimo metodu.

Tam, kad chemometrinėje analizėje būtų galima atsižvelgti į įvairius galimus spektro kitimo šaltinius, farmacijos įmonėse kuriamos specialios spektrų bibliotekos, atsižvelgiant į žaliavos gamintoją, jos gamybos technologinį procesą, vienodumą. medžiaga iš skirtingų partijų, temperatūra, spektro gavimo būdas ir kiti veiksniai.

Pagal Europos norminius reikalavimus, norint sudaryti bibliotekas, reikia ištirti mažiausiai 3 vaistinės medžiagos mėginius, kad būtų gauti 3 ir daugiau spektrų.

Kita galima problema – spektro pasikeitimo galimybė dėl NIR spektrometro konstrukcijos ypatumų – sprendžiama kvalifikuojant prietaisą pagal farmakopėjos reikalavimus.

Ką reikia atsiminti atliekant tyrimą

Skysčių ir kitų termiškai labilių mėginių NIR spektroskopijoje spektro pobūdis priklauso nuo jo įkaitimo laipsnio. Vos kelių laipsnių skirtumas gali žymiai pakeisti spektrą. Į šį momentą reikia atsižvelgti kuriant receptą ir išbandant technologiją. Pavyzdžiui, kuriant naują vaistą ar kosmetikos gaminį, naudojant bandomąjį laboratorinį homogenizatorių, dažnai reikia pašildyti homogenizuotą mišinį. Tokiu būdu gautos emulsijos mėginys turi būti atvėsintas prieš tiriant NIR spektrometru.

Tiriant miltelių žaliavas, tirpiklių (vandens ir kt.) likučių buvimas gali turėti įtakos analizės rezultatams. Todėl farmakopėjos monografijose nurodomas tokių mėginių džiovinimo poreikis ir technologija. Artimųjų infraraudonųjų spindulių spektroskopijos rezultatams įtakos turi miltelių sluoksnio storis, kuris tiesiogiai įtakoja pralaidumo laipsnį. Kuo storesnis sluoksnis, tuo didesnė absorbcija. Todėl jei bandymo užduotis yra lyginti skirtingus mėginius perdavimo metodu, tuomet reikia paruošti vienodo sluoksnio storio mėginius arba į šį rodiklį atsižvelgti lyginant gautus rezultatus. Jei analizuojamas atspindžio laipsnis, tai sluoksnio storis gali būti bet koks (bet ne mažesnis už spindulio įsiskverbimo gylį). Norint analizuoti miltelių mėginį difuzinio atspindžio metodu, kurio sluoksnio storis yra mažesnis už pluošto įsiskverbimo gylį, mėginys turi būti ekranuotas. Be to, spektro charakteristikos priklauso nuo tiriamų medžiagų optinių savybių, tankio ir polimorfizmo.

NIR spektroskopijos privalumai

• Lengva išmatuoti
• Didelis analizės tikslumas ir atkuriamumas (analizės tikslumą lemia spektro apdorojimo kokybė, mechaninių dalių kalibravimo atstumas ir tikslumas, spinduliuotės šaltinio kalibravimas)
• Jokios taršos
• Galimybė išmatuoti per stiklinę ir plastikinę pakuotę
• Matavimų automatizavimas. Naudojama OPUS programa. Norint dirbti su šia programa, reikalingas aukštos kvalifikacijos vartotojas
• Metodo perkėlimas iš vieno įrenginio į kitą
• Fizinių ir cheminių savybių analizė

Ramano spektroskopijos privalumai

• Nereikia ruošti mėginio
• Dėl mechaninių dalių nebuvimo ir labiau apibrėžtų spektrinių charakteristikų Ramano spektrų matavimai yra daug paprastesni nei NIR.
• Ramano spektroskopijos matavimai laikomi cheminiais pirštų atspaudais (t. y. tiksliausiais šiandien turimais). Judančių dalių nebuvimas ir Ramano spektro nepriklausomumas nuo emiterio dažnio ir intensyvumo svyravimų užtikrina itin aukštą matavimų pakartojamumą.
• Jokios taršos
• Matavimus galima atlikti per stiklinę (įskaitant spalvotą stiklą) ir plastikines pakuotes, o atskirų elementų (pakuotės ir vaistų) identifikavimas yra daug patikimesnis nei naudojant NIR metodą.
• Matavimų automatizavimas. Sukurta vartotojo programinės įrangos sąsaja, leidžianti neapmokytam vartotojui valdyti įrenginį. Programa lengvai pritaikoma galutiniam vartotojui. Šis punktas labai svarbus vaistininkų ir gydytojų darbui
• Ramano spektrai, įrašyti dviem skirtingais instrumentais su ta pačia spektrine skiriamąja geba, visada sutampa. Todėl metodo perdavimo problemos nėra
• Galima tikslesnė tiriamų medžiagų fizinių ir cheminių savybių analizė, nes NIR technika matuoja pagrindinių virpesių obertonus, kurių tiesioginis fizikinės informacijos gavimas iš energijos ir sklaidos skerspjūvių yra labai sunkus, o gal net neįmanomas. . Ramano spektroskopija analizuoja pagrindinius cheminių molekulių virpesius, apie kuriuos visa informacija jau yra arba gali būti gauta paprastais eksperimentiniais ir teoriniais metodais.

Prietaiso charakteristikos

BIC

• Greitis (dažniausiai 5–10 s)
• Kompaktiški matmenys
• Skiriamoji geba nustatoma pagal tiriamų linijų plotį (apie 100 cm-1)
• Mažiausias medžiagos kiekis analizei yra maždaug 0,1 mg
• Duomenų bazės nėra. Metodas pasirodė neseniai ir yra labai mažai kalibruotų NIR spektrų. Tai reiškia, kad norint sukurti tinkamą vaistų duomenų bazę, reikia atlikti didžiulį darbą (atlikti kvalifikuoto personalo).

InSpektr

• Greitas (paprastai mažiau nei 1 s)
• InSpectr nešiojamasis Raman kompleksas turi žymiai mažesnius matmenis ir svorį nei NIR spektrometras
• Rezoliucija nustatoma pagal tiriamų linijų plotį (apie 6 cm-1). Tai reiškia, kad galima nustatyti žymiai didesnį medžiagų skaičių
• Mažiausias medžiagos kiekis analizei yra maždaug 0,001 mg (t. y. 100 kartų mažiau). Taip yra dėl geresnio priėmimo sistemos jautrumo matomame diapazone
• Metodas yra gerai išvystytas. Sukaupta daugybės vaistų ir cheminių medžiagų kalibruotų spektrų duomenų bazė