流水线上的皮肤贴中剂量水平检测方案(近红外光谱仪)

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 使用AOTF-NIR 近红外光谱技术对在流水线上的皮肤贴的剂量水平的测定 美国 Brimrose公司 实施摘要 使用 Brimrose 公司 AOTF-NIRLuminar3030O 自由空间光谱仪测定一种应用在皮肤贴的药物的计量水平。贴片脱离了压力在生产线上移动时，它们通过光谱仪的光学模块，检测贴片的时间理论上是没有限制的因为这个过程是不间断的。可是检测时间被限制在大约4秒钟(100个检测结果)，这是因为在生产中要求扫描8个通道，每个通道大约一分钟。校准结果非常好，也说明当它们在生产线上移动时，测量贴片的药物剂量水平是可行的。使用在线监测贴片的药物剂量水平的主要增益是可以快速调整过程参数，不需要花上几个小时等待实验室的结果。调整在几分钟内就可以完成，一旦合格产品摆脱压力，样品就能被带到实验室正式让渡其他产品。一个额外的增益是能够以非常小的成本不间断地监视生产过程，校验使用的喷嘴是否工作正常。另一个增益是能够通过光谱分析检测贴片的所有成分。缺少一种成分都会建立一个报警的异常值。在更高的一个层次上，把光学模块从一个通道移动到另一个通道的系统可以是全自动的，可以积累结果来进行统计分析。这次研究结果非常理想，说明了 AOTF-NIR Luminar3030 自由空间光谱仪可以测定在生产线上移动的皮肤贴内的药物剂量水平。 II.简介 声光可调滤光器的工作原理是建立在声光在各向异性介质中传播使光发生衍射这一原理基础上的。该装置是由压电换能器固定到双折射晶体上形成的。当换能器被应用的射频(RF)信号激发时，晶体中就会产生声波。传播中的声波会产生周期性的调制，从而产生了一个移动相位光栅在适当的条件下衍射入射光束部分。对于一个固定的声频来说，光频的一个窄带满足了相匹配条件并且被累加衍射。射频信号的频率改变，光的带通中心相应改变，以维持相匹配条件。 美国 BRIMROSE 公司中国总代理及技术支持中心 http：/www.jhlaotf.com Figure 1. Schematic of the AOTF 5 Faxc*「410931-7206 E-Mal： processtbrimrose.com Web： http：//www.brimrose.com 光谱的近红外范围从800纳米到2500纳米延伸。这个区域最突出的吸收谱带归因于中红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能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的分析的关联。近红外数据的数学处理包括多元线形回归法(MLR)、主成分分析法(PCA)、主成分回归法(PCR)、偏最小二乘法(PLS)和识别分析。所有这些运算法则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。 IIl.方法 Brimrose 公司的 AOTF-NIR Luminar3030 自由空间光谱仪可以安装在皮肤贴的生产线上。当贴片沿着生产线移动时仪器搜集光谱，每次扫描得到100个结果然后平均到一个光谱中去。每次扫描的数据获取时间大约是4秒，可以检测生产产品的8个通道，所有的8个通道只需要一分钟。波长范围是 1200nm 到2100nm， 济南金宏利实业有限公司 分辨率是 2nm。原始透射光谱数据以漫反射的形式被搜集起来，再被处理成吸光度和一阶微分。搜集光谱的贴片区被切分用于实验室分析来为建模创建一个参考值。然后使用光谱数据和参考值就可以建立一个偏最小二乘法回归模型了。这个建模的过程需要由贴片中高的和低的药物剂量水平来完成。 结果 1. 光谱图 图2移动着的高剂量水平的皮肤贴的吸收光谱图 图3 高剂量水平的皮肤贴的一阶微分光谱图 观察吸光度和一阶微分光谱图可以清楚得看到在光谱图中由于高剂量水平形成了明显的差异。低剂量水平的吸光度和一阶微分光谱图在这里并没有显示出来，因为他们和高水平的光谱图太相似了。但是化学计量分析却可以区别高低计量水平之间的不同。 2. 回归与建模 美国BRIMROSE 公司中国总代理及技术支持中心 图 4皮肤贴中的高剂量水平的偏最小二乘法回归模型 与贴片中高剂量水平和光谱数据相关联的偏最小二乘法回归模型显示了理想的结果。对于剂量范围在500到700之间的预测标准偏差是1.3。这种精确度是远高于实时在线过程控制要求的。随着产品数目的增加，这个模型的功能和精确度都会大大增加的。 图5 皮肤贴中的低剂量水平的偏最小二乘法回归模型 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 低剂量水平的偏最小二乘法回归模型的结果也很理想。预测标准偏差是1.7，完全能够满足实时在线过程控制要求。随着产品数目的增加，这个模型的功能和精确度都会大大增加的。 V.结论和建议 这次研究的结果非常理想，说明了通过使用 Brimrose 公司 AOTF-NIRLuminar3030 自由空间光谱仪和一个校准模型获取的光谱数据对生产线上移动的皮肤贴内的药物剂量水平测定是可行的。 自由空间光谱仪应用在实时、在线测量剂量水平的测量和应用在过程控制上都是一种理想的工具。光谱仪的速度可以进行快速测定分析，并在初始阶段和产品质量方面产生巨大的经济效益，把不合规格的原料减少为零。实时测定剂量水平的功能是在剂量水平趋向于所允许水平时能及时能够发出警报。过去的经验说明，更多的样品会使模型功能更加强大，检测结果更加精确。这次研究中的校准模型的结果非常理想，如果样品更多的话，结果会更加理想。这次研究充分说明了使用 Brimrose 公司 AOTF-NIRLuminar3030 自由空间光谱仪来测量皮肤贴中的药物计量水平的可行性，建议选购 Luminar3030 自由空间光谱仪以利于进一步的校准和测试。 BRIMROSE金宏利实业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