采用AOTF-NIR自由空间技术测定包膜片剂

美国 BRIMROSE 公司中国总代理/济南金宏利实业有限公司技术文件 采用 Brimrose AOTF-NIR自由空间技术 (Free SpaceTM鉴定包膜片剂 美国 Brimrose 公司 http：//www.jhlsoft.com Ⅰ、执行摘要 本次研究结果表明，采用 Brimrose AOTF-NIR 近红外自由空间(Free Space TM)光谱仪，不仅可以鉴定片剂和胶囊，而且可对活性数量进行定量，甚至可以直接通过 PVC对片剂和胶囊进行鉴定和定量。获取的结果相当精确，表明采用 Brimrose 光谱仪进行实时在线质量控制是可行的。测定速度极快，保证了临床试验中对定量包装作业线100%的质量控制。试验中无需破坏样品。测定过程非接触、无光纤，无移动部件。 Ⅱ、介绍 声光可调滤光器(AOTF)的原理基于光在各向异性介质中的声折射。装置由固定在双折射晶体上的压电导层构成。当导层被应用的射频(RF)信号激发时，在晶体内产生声波。传导中的声波产生折射率的周期性调制，在特定条件下折射入射光束的部分。对于一个固定的声频，光频的一个窄带满足相匹配条件，被累加折射。RF频率改变，光的带通中心相应改变以维持相匹配条件。 图1、AOTF 的结构图 光谱的近红外范围从 800nm 到 2500nm延伸。在这个区域最突出的吸收谱带归因于中中外区域的基频振动的泛频和合频。是基态到第二激发态或第三激发态的能级跃迁。因为较高能级跃迁连续产生的概率较小，每个泛频的强度连续减弱。由于跃迁的第二或第三激发态所需的能量近似于第一级跃迁所需能量的二倍或三倍，吸收谱带产生在基频波长的一半和三分之一处。除简单的泛频外，也产生合频。这些通常包括延伸加上一个或多个振动方式的伸缩。大量不同合频是可能的，因而近红外区域复杂，有许多谱带彼此部分叠加。 现在， NIRS 被用作定量工具，它依赖化学计量学来发展校正组成的参照分析和近红外光谱分析的关联。近红外数据的数学处理包括多元线性回归法(MLR)、主成分分析法(PCA)、 ( 电话：0531-88908933/88028728/88908915 ) ( 传真：0531-88028728/88908915 ) ( E m ail：jinh o ngli 200 1@ s ohu .com ) ( ht tp： / /www.jhlsoft.com ) 主成分回归法(PCR)、偏最小二乘法(PLS)和识别分析。所有这些算法可以单独或联合使用来得到有价值组成的定性描述和定量预测。 Ⅲ、方法 1、 背景信息 运行于临床试验定量包装作业线上的泡沫包装中片剂和胶囊的外形是相同的，但含有不同数量的活性成分。很明显，泡沫中安慰剂和活性片剂的准确定位是非常重要的。一片泡沫出错将使整个临床试验发生偏差。 2、光谱仪 采用配置了自由空间 (Free Space TM) 测定探头的 Brimrose AOTF-NIR 近红外光谱仪。这种光谱仪可在1100nm-2300nm 波长范围以非接触无光纤方式对片剂扫描，分辨率为2nm。采用双光路系统，不使用背景纠正。片剂定位在离光学探头约70mm 的聚焦点。 Ⅳ、结果 1..蓝蓝-红胶囊 胶囊中既有安慰剂又有活性成分。光柱必须既要穿透 PVC 又要穿透胶囊的胶质以扫描胶囊的成分，这将产生误差。两种因素对结果有帮助：-一是只扫描胶囊的红色透明部分；：二是活性成分为液状，喷洒在小球载体上，并且集中于药物的外部。即使如此，通过两层有机膜进行鉴定实验仍然是困难的，只有自由空间 (Free Space TM) 光谱仪有能力使光束聚焦，从而使实验可行。在两种不同的泡沫中扫描胶囊，这样光谱仪可以弥补不同种类的 PVC 之间的差异。 采用伪 PLS建制才能实施在线鉴定，就是说，采用定量运算法则进行分类。安慰剂的所有光谱的浓度都标记为0%，而活性胶囊所有光谱的浓度都标记为100%。这是无介值模型取得差的预测结果和高 SEP 的典型方式。是是如果模型将所有活性胶囊的浓度报告为大于50%，将所有安慰剂的值报告为低于50%，那么结果可认定是成功的。手动定点不当产生一些奇异点，这些奇异点从特定数据中移除。数据处理到 The Unscrambler TM， 用于回归分析。 互证分析将所有安慰剂的浓度报告为低于30%，将所有活性成分的浓度报告为大于70%。采用 Brimrose 预测程序(Brimrose Prediction Program)进行的现场测试确认了这一互证分析。使用带有外形尺寸不同的球载体的样品时，预测程序会产生问题。众所周知，粒径影响光谱数据。因此建议校正集必须包括所有尺寸大小的载体球，以适应生产线上的各种变化。 2. 白色片剂 实验的就是必须将白色片剂从与其外表相同的安慰剂中区别开来。将活性成分从安慰剂中分离出来时分离可以很好地维持，但在试图将有3种不同浓度的活性成分和安慰剂分离出来时，会产生一些问题。建立校正集来将浓度0 mg、0.5mg、1mg 和 2mg分离开来。活性成分均匀地分布在片剂中，探测起来会更困难。一枚片剂重0.1克，使得校正集的范围为 0%-2%活性成分。基于这些潜在的困难，第一个校正集将只用来区分 1mg 和 2mg的片剂。最长的波长透深最小，可能永远穿不透 PVC， 因此它对校正集产生消极影响。图分为3个组，右边的2个组是2mg 片剂的图。可能是泡沫致使差别的产生，移除更长的波长后聚类会更强。 ( 电话：0531-88908933/88028728/88908915 ) ( 传真：0531-88028728/88908915 ) 图2、1mg和2mg片剂校正集的得分图 图3、分离 1mg 和2mg 片剂的 PLS1 回归模型 ( 美国BRIMROSE 公司中国总代理及技术支持中心 ) ( 济南金宏利实业有限公司地址：中国.济南.洪楼西路智慧大厦 电话：0531-88908933/88028728/88908915传真：0531-88028728/88908915 E mail：jinhongli2001@sohu.com ) http：//www.jhlsoft.com 图4、采用1mg 和 2mg 片剂 PLS1 回归模型的独立有效集 图5、白色片剂全范围围度的 PLS1回归模型 1mg和2mg片剂模型的参数用于与活性成分的全部范围同比例增加。结果是失败的，很显然，模型在区别单个片剂的时候出现了问题。不同的预处理措施多少改进了模型，但不足以达到全部分离的目的，因此决定建立本地校正集模型。这一本地模型用两种方式运行：—是使用宏，它一次使用1-2-片剂校正集在不同片剂中组织“暴死决赛”；二是自动方式，采用 地址：中国.济南.洪楼西路智慧大厦 ( 传真：0531-88028728/88908915 ) ( E mail：jinh o ngli 200 1@ s ohu . co m ) ( ht tp： / /www.jhlsoft.com ) Brimrose 本地加权回归软件。该软件还有向数据库中加入光谱以扩大校正集的优势。这些概念表明，在其他两片片剂组中进行的成功校正可以重复。可以断定，将0.5mg和1mg片剂进行分离是最困难的，可尝试采用这一校正集。 图6、0.5mg和1mg校正集第一 PC 的得分图 这一校正的结果非常出色。第一 PC已经将样品完全分离。一个有4台 PC的校正集将SEP 降低到了 0.05%。区分两片片剂容易，但不可能建立四个片剂的校正集流水线。这一事实表明，片剂间产生一些严重的非线性差别。采用非线性校正技术——如本地加权回归-可应对这些差别。 V.结论与建议 本次研究的结果非常出色，表明 Brimrose 自由空间(Free Space TM) 光谱仪可以对片剂和泡沫包装中的透明胶质胶囊进行精确分类。本次实验中有一些误差，但是可以纠正。以 PVC为背景应该有助于纠正由不同批次产生的误差。可以采用本地建模的方式应对非线性问题。更长的波长由 PVC 吸收，不携带有用的信息。采用具有更低波长范围(900nm-1700nm，光线更易穿透)的 Brimrose 自由空间 (Free Space TM)光谱仪会更好。因为自由空间(Free SpaceTM)技术不使用光纤，无移动部件，校正集不会随时间的发展而退化。系统与样品之间没有接触，减少了清扫的必要性，也有助于防止校正集的退化。因此建议订购 Brimrose AOTF-NIR自由空间 (Free Space M) 近红外光谱仪以利于进一步测试和校正。 ( 美国BRIMROSE 公司中国总理理及技术支持中心 ) ( 济南金宏利实业有限公司地址：中国.济南.洪楼西路智慧大厦 电话：0531-88908933/88028728/88908915传真：0531-88028728/88908915 E mail：jinh o ngli 200 1@ s ohu . co m ) 美国 BRIMROSE 公司中国总代理及技术支持中心济南金宏利实业有限公司地址：中国.济南.洪楼西路智慧大厦电话：真： mail：jinhonglisohu.com 美国BRIMROSE公司中国总代理及技术支持中心济南金宏利实业有限公司地址：中国.济南.洪楼西路智慧大厦