GPM.2.1.0001.15 القياس الطيفي في المنطقة القريبة من الأشعة تحت الحمراء. تطبيقات التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة التحقق من صحة نموذج المعايرة

07.07.2023عنوان: المباني

الحيوان والبيطري

UDC 636.087.72:546.6.018.42 تطبيق التحليل الطيفي NIR لتحديد كمية المركبات العضوية وغير العضوية في التغذية

إس.آي. نيكولاييف، دكتوراه في العلوم الزراعية آي.أو. كولاجو، مرشح العلوم الكيميائيةس.ن. روديونوف، مرشح العلوم الزراعية

جامعة فولغوجراد الحكومية الزراعية

يبحث هذا العمل في إمكانيات الطريقة السريعة للتحليل الطيفي NIR لتحديد كمية المواد غير العضوية و مركبات العضوية. ونتيجة لهذا البحث، تم اختبار أداء المعايرات التي تم إنشاؤها باستخدام خليط نموذجي من "الحبوب - البيشوفيت" لتحديد التركيب المعدني للعينات البيولوجية. أظهرت النتائج أنه يمكن استخدام بيانات المعايرة لتقييم التركيب المعدني لمخاليط الأعلاف.

الكلمات المفتاحية: طريقة NIR، نموذج المعايرة، البيشوفيت.

تعتمد طريقة NIR على قياس أطياف الانعكاس أو الإرسال للعينات في النطاق الطيفي لمظاهر ترددات المكونات ونغمات ترددات الاهتزاز الأساسية لجزيئات الماء والبروتين والدهون والألياف والنشا وغيرها من المكونات المهمة للعينات قيد الدراسة، يليها حساب قيمة المؤشر باستخدام نموذج المعايرة المدمج في المحلل. تغطي المنطقة الطيفية NIR نطاق الطول الموجي 750-2500 نانومتر (0.75-2.5 ميكرومتر) أو نطاق الرقم الموجي 14000-4000 سم -1. يتمتع الإشعاع في هذه المنطقة الطيفية بقدرة اختراق كبيرة وفي نفس الوقت آمن تمامًا للأجسام البيولوجية. وبفضل هذا، من الممكن تحليل الحبوب الكاملة لمختلف المحاصيل دون أي ضرر للعينة. المزايا الرئيسية لمحللات NIR هي: القياس السريع، ونقص إعداد العينات والكواشف. تستغرق عملية التحليل نفسها 2-3 دقائق.

أحد المجالات الجديدة لتطبيق طريقة NIR في دراسة الأجسام البيولوجية هو دراسة تكوين المحاليل المائية.

من المعروف من الأدبيات أن المحاليل الملحية غير نشطة بشكل مباشر في منطقة NIR وأن تسجيل الإشارة يعتمد على التغيرات في الروابط الهيدروجينية بين الأملاح.

من الأمثلة النموذجية لقياس "الخصائص غير الطيفية" لمادة ما باستخدام التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة هو تحديد تركيبة الملح مياه البحر. وفي هذا الصدد، يصبح مفهوم عامل تحويل الأشعة تحت الحمراء مهمًا. يغير كلوريد الصوديوم بنية الماء عن طريق تعديل الروابط الهيدروجينية، وهو ما ينعكس في الأطياف في منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة.

في التطورات العلمية السنوات الأخيرةيتم إعطاء مكان مهم لدراسة تأثيرات العناصر الكبيرة والصغرى المختلفة في المضافات المعدنية على عمليات التمثيل الغذائي لجسم الحيوانات والدواجن وتأثير هذه المضافات على المؤشرات النوعية والكمية للمنتجات المصنعة.

كما يدل على ذلك نقص التغذية بالأحماض الأمينية والطاقة

وعادة ما يؤدي ذلك فقط إلى انخفاض في زيادة الوزن وتدهور في دفعات العلف، بينما

كيف يمكن لنقص المعادن والفيتامينات أن يسبب أمراضًا مختلفة وحتى نفوق حيوانات المزرعة.

المصدر الرئيسي للمعادن لحيوانات المزرعة هو الأعلاف النباتية (مع بعض الاستثناءات)، والتي يتم إدخالها في النظام الغذائي كمكملات معدنية (ملح الحيوانات، الطباشير، الأصداف للدواجن، إلخ). يختلف التركيب المعدني للأعلاف حسب جودتها وظروف نمو النبات ومستوى التكنولوجيا الزراعية وعدد من العوامل الأخرى، بما في ذلك ما يسمى بالمقاطعة البيوجيوكيميائية.

وبما أن الحيوانات تتلقى عناصر التغذية المعدنية مع الغذاء وجزئياً مع الماء، فقد أجريت في هذا العمل دراسات على المحاليل المائية للأملاح (كلوريد الصوديوم وكلوريد المغنيسيوم) وبعض المركبات العضوية (السكر والأحماض الأمينية) باستخدام الطرق الطيفية الحديثة مع التسجيل. الإشارات في NIR (بالقرب من IR) - المناطق.

لقياس تركيزات المحاليل المائية للبيشوفيت باستخدام طريقة NIR، تم بناء نموذج المعايرة:

1) أجريت قياسات في 4 نقاط (مواقع كوفيت)؛

2) تم مسح كل نقطة أربعًا وعشرين مرة؛

3) بدأت القياسات بأقل تركيز للبيشوفيت (1%)؛

4) تم قياس كل عينة ثلاث مرات، أول مرتين بنفس ملء الكوفيت، وفي المرة الثالثة تم ملء الكوفيت من جديد؛

5) تم اختيار العينات بطريقة تحدد نطاقات التركيز الثلاثة.

ونتيجة لذلك، تم الحصول على نموذج معايرة لتحديد تركيز البيشوفيت في الماء مع معامل ارتباط قدره 0.99 (الشكل 1).

القيمة المتوقعة

;-N" rk- RP.u.

قيمة مرجعية

معايير التحكم في الانبعاثات: 12"00001

استبعاد الأطياف المحددة

إلغاء كافة التغييرات

مؤشر سيك R2sec

الكمية 0.432567 0.999078

الاتجاه الحار ص = 0.0175+0.9991 س

الشكل 1 - نموذج معايرة البيشوفيت

يوضح الشكل 1 نموذج معايرة البيشوفيت المبني على أساس محاليل البيشوفيت بتركيزات من 1% إلى 10%، ومن 18% إلى 28%، ومن 32% إلى 42%.

نموذج المعايرة الكمية

سيك سيكف | سيف جي إم دي | العينات ذات الكيمياء الضعيفة مجموع الأطياف: 48

تحليل) الحسابات | الطيف والأحمال | الكيمياء. أنا

القيمة المتوقعة

أنا. . 0 5 . . ، . . . . 1 . . . . ، . 10 15 20

قيمة مرجعية

فِهرِس:

|الكمية

عرض البيانات كـ: | جدول

التحكم في الانبعاثات

المعيار: أنا 2-0000< *SECV Обновить |

استبعاد الأطياف المحددة

إلغاء كافة التغييرات

مؤشر SECV R2secv F خط الاتجاه

الكمية 0.092000 0.999799 72877.753658 ص = -0.0027+ 0.9996 X

الشكل 2 - نموذج معايرة كلوريد الصوديوم

وبنفس التسلسل، تم بناء نموذج معايرة لكلوريد الصوديوم للتقييم المقارن. وكان معامل الارتباط للنموذج 0.99.

ويبين الشكل 2 نموذج معايرة لمحلول كلوريد الصوديوم بتركيزات من 1% إلى 10%، ومن 18% إلى 20%.

لتحديد تركيز السكر المذاب في الماء المقطر، تم بناء نموذج المعايرة بالتسلسل أعلاه. وكان معامل الارتباط للنموذج 0.99 (الشكل 3).

كمية نموذج المعايرة

بس 5ES\/ | الاتحاد الأوروبي) مو | عينات ذات أطياف كيميائية رديئة للذكاء الاصطناعي: 107

م | الحسابات ] الطيف والأحمال | الكيمياء. تحميل |

القيمة المتوقعة 60-

قيمة مرجعية

كمية

عرض البيانات كـ: | جدول

التحكم في الانبعاثات

المعايير: | 2-0000("تحديث BESU |

استبعاد الأطياف المحددة

إلغاء كافة التغييرات

مؤشر BESU (ggees/ P الاتجاه المباشر

الكمية 0.218130 0.999851 230092.131072 ص = 0.0114 + 0.9996 س

الشكل 3 - نموذج معايرة السكر

ويبين الشكل 3 نموذج معايرة لمحلول سكر بتركيزات من 1% إلى 10%، ومن 18% إلى 28%، ومن 40% إلى 45%.

نموذج المعايرة النوعية

الشكل 4 - توزيع نماذج المعايرة: 1) ألانين، 2) السكر،

3) البيشوفيت، 4) كلوريد الصوديوم في نظام إحداثي واحد لتقييم النماذج التي تم الحصول عليها في إحداثيات مكونين رئيسيين، تم إجراء مقارنة نوعية لنقاط توزيع نماذج المعايرة: 1) P-alanine، 2) السكر ، 3) البيشوفيت، 4) كلوريد الصوديوم.

باستخدام هذه المعايرات، تم إجراء الدراسات التالية. تم تحضير محاليل البيشوفيت بجزء كتلة من المادة المذابة 2%، 4%، 10%، والتي تم ترطيب الحبوب بها (القمح، الشعير، الشوفان). عند قياس تركيز محلول البيشوفيت باستخدام طريقة NIR، والتي كانت تستخدم لترطيب الحبوب (القمح والشعير والشوفان)، تم الحصول على البيانات التالية (الجدول 1).

الجدول 1 - تركيز البيشوفيت

تركيز محلول البيشوفيت قبل ترطيب الحبوب (القمح والشعير والشوفان) تركيز محلول البيشوفيت بعد ترطيب الحبوب (القمح والشعير والشوفان)

الشوفان القمح والشعير

10 % 10,1 10,2 10,3

عند تبليل الحبوب (القمح، الشعير، الشوفان) بمحلول البيشوفيت بتراكيز مختلفة (2%، 4%، 10%) يتغير لون محلول البيشوفيت.

في كل حالة، تم تلوين محلول البيشوفيت الذي تم ترطيب الحبوب به، ربما بواسطة مادة عضوية (أصباغ) للحبوب، وكان للمحلول بصريًا لون أكثر تشبعًا عند تركيز البيشوفيت بنسبة 2٪؛ مع زيادة في التركيز لمحلول البيشوفيت، انخفضت شدة لون المحلول الذي تم ترطيب الحبوب به.

ومن تحليل النتائج في الجدول رقم 1 يتبين أن تركيز محلول البيشوفيت (2%، 4%، 10%) الذي تم ترطيب الحبوب به (القمح، الشعير، الشوفان) لم يتغير عمليا. امتصت الحبوب كمية معينة من السائل. بعد ذلك، يتم تجفيف المحلول غير المستخدم وقياس حجمه. ويمكن الافتراض أن كمية الملح المتبقية على الحبوب (القمح والشعير والشوفان) قد ذابت في الحجم المستهلك من البيشوفيت.

أظهرت الحسابات أنه عند ترطيب حبة قمح تزن 1000 جرام بمحلول البيشوفيت بتركيزات (2%، 4%، 10%) فإن كمية الماغنسيوم والكلور الموضحة في الجدول 2 يجب أن تبقى على الحبة (القمح والشعير والشوفان). ).

جدول 2 - المحتوى المحسوب لكاتيونات المغنيسيوم وأنيونات الكلور في الحبوب _______ (القمح والشعير والشوفان)، بعد معالجتها بمحلول البيشوفيت _______

كمية المغنسيوم g المتبقية على حبة وزنها 1000 جرام عند ترطيبها بالبيشوفيت كمية الكلور g المتبقية على حبة وزنها 1000 جرام عند ترطيبها بالبيشوفيت

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

حبوب القمح 2.4 5.0 11.2 7.1 14.8 33.2

حبة الشعير 2.0 4.2 10.6 6.1 12.6 31.6

حبوب الشوفان 4.8 9.8 21.2 14.2 29.2 62.8

لتحديد كمية كاتيونات المغنيسيوم وأنيونات الكلور من الحبوب (القمح والشعير والشوفان) المعالجة بمحلول البيشوفيت (2%، 4%، 10%)، تم استخدام طريقة الترحيل الكهربائي الشعري (CEP). تم إجراء الدراسات على محلل Kapel 105، باستخدام طريقة تحديد الكاتيونات في التغذية M 04-65-2010 المطورة (LUMEX LLC)، وطريقة تحديد الأنيونات في التغذية M 04-73-2011 المطور (LUMEX LLC). قمنا بدراسة الحبوب (القمح، الشعير، الشوفان) المبللة بمحلول البيشوفيت (2%، 4%، 10%). يتم عرض نتائج البحث في الجدول 3.

الجدول 3 - محتوى الكاتيونات والأنيونات في الحبوب (القمح والشعير والشوفان).

كمية الماغنسيوم جرام كمية الكلور جرام

في 1000 جرام من الحبوب في 1000 جرام من الحبوب

بدون بيشوفيت بيشوفيت 2% o4 4 t و & o sh و B بيشوفيت 10% بدون بيشوفيت o4 2 t و & o sh و B o4 4 t و & o sh و B بيشوفيت 10%

حبوب القمح 2.8 4.5 6.7 11.4 3.3 8.5 12.ج 22.7

حبوب الشعير 2.4 3.9 5.6 16.ج 4.5 5.6 1ج.4 26.ج

حبوب الشوفان 2.3 6.2 11.6 36.ج 4.1 1ج.ج 26.ج 44.ج

1. جرت العادة في تقييم جودة المياه والأعلاف على الأخذ في الاعتبار وجود كمية من معدن معين في الماء والأعلاف؛ وفي هذه الحالة، توصلنا إلى معرفة جودة تأثير المعدن على الحالة الفيزيائية والفيزيائية. الخواص الكيميائية للماء وربما على خليط العلف.

2. أظهرت مقارنة نموذجين للمعايرة (محاليل كلوريد الصوديوم وكلوريد المغنسيوم) أن نموذج معايرة كلوريد الصوديوم يعتمد على المدى الطيفي من 10400 إلى 10900 سم-1، وللبيشوفيت (كلوريد المغنسيوم) من 10100 إلى 10600. سم-1. من المعروف من الأدبيات أن المحاليل الملحية غير نشطة بشكل مباشر في منطقة NIR وأن تسجيل الإشارة يعتمد على التغيرات في الروابط الهيدروجينية بين الأملاح.

ولذلك فإن تأثير كلوريد الصوديوم على الروابط الهيدروجينية في نظام المياه المالحة يختلف عن تأثير كلوريد المغنيسيوم على الروابط الهيدروجينية في نفس النظام.

3. في نظام إحداثي واحد، يتم توزيع المكونات العضوية وغير العضوية بتسلسل معين، دون اختلاط.

4. الكمية المحسوبة من المغنيسيوم التي كان ينبغي أن تبقى على الحبوب (القمح والشعير والشوفان) تتطابق تمامًا تقريبًا مع الكمية الفعلية من المغنيسيوم المحددة باستخدام نظام الرحلان الكهربائي الشعري Capel-105.

كمية الكلور أقل بكثير من المحسوبة.

5. يوضح تحليل الجدول 3 أن البيانات التي تم الحصول عليها باستخدام معايرة طريقة NIR تم تأكيدها من خلال دراسات CEF.

6. نتيجة للبحث، تم اختبار أداء المعايرات المبنية باستخدام خليط نموذجي من "الحبوب - البيشوفيت" لإجراء تقييم كمي للتركيب المعدني للعينات البيولوجية. أظهرت النتائج أنه يمكن استخدام بيانات المعايرة لتقييم التركيب المعدني لمخاليط الأعلاف.

فهرس

1. جورجيفسكي، ف. تأثير مستوى المغنيسيوم في النظام الغذائي على نمو وتطور الدجاج اللاحم [نص] / V.I. جورجيفسكي، أ.ك. عثمانيان ، آي تسيتسكييف // الكيمياء في زراعة. - 1973. - العدد 10. - ص68-71.

2. شيبتون، ف.ل. مقدمة لطريقة التحليل الطيفي في المنطقة القريبة من الأشعة تحت الحمراء [النص]: دليل منهجي / V.L. الهامس. - كييف: مركز طرق التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء ذ.م.م "أناليت ستاندرد"، 2005. - 85 ص.

3. شميت، ف. التحليل الطيفي البصري للكيميائيين وعلماء الأحياء [النص] /V. شميدت. -م: تكنوسفير، 2007. - 368 ص.

يعد مقياس الطيف MicroNIR™ Pro مطياف NIR صغير الحجم للغاية وخفيف الوزن للغاية وبأسعار معقولة ويجمع بين المكونات الضوئية Viavi OSP عالية الدقة مع التقنيات البصرية وتقنيات تصغير الأجهزة الأكثر تقدمًا. مقياس الطيف MicroNIR™ Pro هو الحل الأمثللمختلف التطبيقات، والجمع بين السعر الجيد والجودة، فضلا عن سهولة الاستخدام. بفضل الحجم الأصغر والأخف وزنًا من أي حل متوفر تجاريًا، يمكن دمج مقياس الطيف MicroNIR™ Pro NIR بسهولة وبشكل مباشر في معظم الأدوات خطوط الإنتاج، مثل مجففات القاعدة المميعة، والخلاطات، والضواغط الأسطوانية، وآلات الأقراص للتحكم في مستويات الرطوبة أو مراقبة نهاية عملية العملية. كما يسمح عامل الشكل الصغير للغاية للمقياس الطيفي باستخدامه في أبحاث الطب الشرعي الميدانية لتحديد المتفجرات والمواد المخدرة.

نظرة عامة على التكنولوجيا

تُستخدم حلول التحليل الطيفي NIR المدمجة والمتنقلة حاليًا للتحليل النوعي والكمي للمواد الصلبة والسوائل والغازات، وهي مثالية للأغذية والزراعة والصناعات الدوائية والكيميائية والأبحاث البيئية. وفي الوقت نفسه، هناك طلب كبير على الحجم الصغير لمقياس الطيف NIR، نظرًا لأن هذه الأجهزة ملائمة للاستخدام في الظروف الميدانية، كما يمكن دمجها في المفاعلات والآلات الصناعية.

لتصنيع الوحدة البصرية لمطياف MicroNIR، يتم استخدام تقنية حاصلة على براءة اختراع لرش المرشحات الخطية القابلة للضبط ذات الأغشية الرقيقة (LVF). تعمل هذه المرشحات كعنصر مشتت للمطياف وتمثل طبقة رقيقة خاصة على شكل إسفين من جانب واحد. نظرًا لأن الطول الموجي لنطاق الامتصاص الأقصى يعتمد على سمك الطلاء
مرشح الضوء، الشكل الإسفيني لمرشح LVF يسمح للأطوال الموجية للضوء بالمرور بالتتابع. وبالتالي، فإن جميع الحلول البصرية من Viavi عبارة عن مرشحات LVF مدمجة مباشرة مع كاشف مصفوفة الصمام الثنائي.

يتم تضمين المرشح الخطي القابل للضبط مع كاشف صفيف الصمام الثنائي ومصادر الضوء والمكونات البصرية الإضافية والإلكترونيات في حزمة واحدة مدمجة للغاية، مما يوفر مرونة مدمجة لا مثيل لها وإمكانية التنقل الميداني.

اعتمادًا على وضع القياس ونوع العينات، يمكن تجهيز أجهزة قياس الطيف MicroNIR TM 1700 ES بملحقات مختلفة:

حامل قارورة لتحليل المساحيق وبعض السوائل
تعتبر الكفة (المضمنة كمعيار) ضرورية لحماية بصريات مقياس الطيف وتعيين الطول البؤري الأمثل
يتم استخدام الكفة ذات النافذة الواقية الإضافية لتحليل المساحيق المعبأة في أكياس بلاستيكية.
وحدة النفاذيةاللازمة لتحليل السوائل والأغشية الرقيقة.

مطياف NIR MicroNIR™ في الموقع

يعد مطياف MicroNIRTM OnSite NIR إصدارًا متينًا خاصًا من مطياف MicroNIR™ 1700 ES، تم تصنيعه وفقًا لمعايير السلامة IP65. يوصى باستخدام مقياس الطيف هذا في الظروف الاستكشافية، وكذلك عند العمل في المستودعات وتحقيقات الطب الشرعي - في جميع الحالات التي يكون فيها ذلك ضروريا حماية موثوقةمن الرطوبة والغبار.
للحصول على تشغيل أكثر أمانًا، يوصى باستخدام مقياس الطيف هذا مع أجهزة الكمبيوتر اللوحية أو أجهزة الكمبيوتر المحمولة المحمية بـ IP65. يتم استخدام نسخة محمولة خاصة من البرنامج لإجراء تحليل كمي سريع ودقيق وتحديد المواد غير المعروفة.

مطياف NIR MicroNIR™ PAT USB / USB ممتد

MicroNIR™ PAT USB وMicroNIR™ PAT USB Extended عبارة عن مطياف NIR صناعي مصمم للتركيب في المعدات الصناعية من أي حجم. تأتي هذه الأجهزة في غلاف محمي (تصنيف IP65)، وهي مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ SS316 لسهولة التنظيف، ولا تتطلب أي صيانة تقريبًا.

مطياف NIR MicroNIR™ PAT WE

يعد مقياس الطيف MicroNIR™ PAT WE NIR هو الحل الأكثر قدرة على الحركة في مجال محللات NIR الصناعية المحمولة. لتوفير نتائج قياس سريعة ودقيقة، يحتوي غلاف الألومنيوم المدمج على مقياس طيفي (مع منفذ قياس من الفولاذ المقاوم للصدأ SS316)، وبطارية ليثيوم أيون، ووحدة WiFi وأجهزة استشعار مقياس التسارع. يمكن تركيب هذا الجهاز على الأجزاء المتحركة من الأجهزة الصناعية.

دلائل الميزات:

لا يحتوي تصميم المطياف على مكونات متحركة.
لا يتم استخدام كابلات الألياف الضوئية باهظة الثمن للتشغيل.
يتكون غلاف المحلل من الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ SS316 وهو محمي من الرطوبة والغبار وفقًا لمعيار IP65.
بطارية ليثيوم أيون قابلة للاستبدال توفر ما يصل إلى 8 ساعات من التشغيل المتواصل.
يتيح لك نظام التوجيه ذو 9 محاور، بما في ذلك مقياس التسارع ومقياس المغناطيسية والجيروسكوب، التعويض الكامل عن القياسات إذا كان الجهاز مثبتًا على جهاز متحرك أو دوار.

نظرة عامة على البرمجيات

يوفر برنامج MicroNIR™ Pro واجهة مستخدم بديهية تتكيف مع أجهزة الكمبيوتر الشخصية والمحمولة الحديثة، بما في ذلك تلك المجهزة بشاشات اللمس. لا يسمح لك هذا البرنامج بالتحكم في أجهزة قياس الطيف فحسب، بل يتيح لك أيضًا تطوير طرق القياس وبناء نماذج المعايرة للتحليل النوعي والكمي. البرنامج متوافق تمامًا مع 21 CFR Part 11، وله هيكل وصول متعدد المستويات ومجهز بجميع الأدوات اللازمةلتخزين كميات كبيرة من البيانات وإجراء عمليات التدقيق.

يمكن بسهولة استيراد البيانات التي تم الحصول عليها باستخدام برنامج MicroNIR™ PRO إلى برنامج Unscrambler X القوي من SAMO (المضمن مع مقاييس الطيف MicroNIR™) ومجموعة الأطياف المعالجة مسبقًا متبوعة بنماذج التصنيف والقياس الكيميائي. تتوفر خوارزميات النمذجة PCA وPLS-DA وSVM للتحليل النوعي، كما تتوفر خوارزميات PLS وPCR وSVM-R للتحليل الكمي.

وزارة الصحة في الاتحاد الروسي

المادة الدوائية العامة

جالقياس الطيفي في القريب OFS.1.2.1.1.0001.15

منطقة الأشعة تحت الحمراء تم تقديمه لأول مرة

قياس طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) هو طريقة تعتمد على قدرة المواد على امتصاص الإشعاع الكهرومغناطيسي في نطاق الطول الموجي من 780 إلى 2500 نانومتر (12500 إلى 4000 سم-1).

عادة ما يرتبط الامتصاص في نطاق NIR بإيحاءات الترددات الاهتزازية الأساسية للروابط C-H وN-H وO-H وS-H ومجموعاتها. النطاق الأكثر إفادة هو المنطقة من 1700 إلى 2500 نانومتر (6000 إلى 4000 سم -1).

يتميز مطياف NIR بسهولة تحضير العينة أو عدم تحضير العينة، وسرعة القياسات، والطبيعة غير المدمرة للتحليل (دون فتح عبوة الدواء)، والتقييم المتزامن للعديد من المعلمات (المؤشرات)، والمراقبة عن بعد، بما في ذلك في تدفقات العملية في الوقت الحقيقي.

يتيح قياس الطيف بالأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) إجراء تقييم نوعي وكمي مباشر أو غير مباشر للخصائص الكيميائية والفيزيائية والفيزيائية والكيميائية للكائن الذي تم تحليله، بما في ذلك:

- أرقام الهيدروكسيل واليود، ودرجة الهيدروكسيل؛

- الشكل البلوري ودرجة التبلور؛

- شكل متعدد الأشكال أو شكل متعدد الأشكال كاذب؛

– تشتت الجسيمات وغيرها.

يتم تحليل المعلومات المستخرجة من أطياف NIR باستخدام الخوارزميات الكيميائية.

معدات

يتكون مطياف NIR من:

مصدر الإشعاع، على سبيل المثال مصباح الكوارتز(المصابيح المتوهجة) أو ما يعادلها؛
جهاز أحادي اللون (محزوز الحيود، منشور، مرشح بصري صوتي) أو مقياس تداخل (لمقاييس طيف فورييه)؛
جهاز تسجيل - كاشف (يعتمد على السيليكون، وكبريتيد الرصاص، وزرنيخيد الإنديوم، وزرنيخيد الغاليوم الإنديوم، وتيلوريد الزئبق والكادميوم، وكبريتات ثلاثي الجليسين المخفف بالديوتيريوم، وما إلى ذلك)؛
أجهزة وضع العينات و/أو مسبار الألياف الضوئية عن بعد.

يمكن تجهيز أجهزة قياس الطيف بحجرة خلية، وكرة متكاملة (الكرة المتكاملة هي مكون بصري يتكون من تجويف كروي مطلي بمادة شديدة الانعكاس، والكرة مصممة للحصول على أطياف الانعكاس للعينات غير المتجانسة)، ووحدات خارجية للقياس نفاذية العينات والأجهزة شديدة التشتت التغذية التلقائيةالعينات، تحقيقات الألياف البصرية، الخ. يعتمد اختيار جهاز أو آخر للتحليل على نوع العينة وطريقة القياس المختارة.

يتم استخدام القوارير الزجاجية أو الكوارتز، والقوارير، والأكواب الزجاجية، وحاملات الكبسولات أو الأجهزة اللوحية وغيرها من الأجهزة لوضع العينات.

تتم معالجة البيانات وتحليل النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام برامج خاصة.

يجب أن يكون لكل وضع قياس (النفاذية، والانعكاس المنتشر، والجمع بينهما) إجراء التحقق الخاص به، بما في ذلك التحقق من دقة مقياس الطول الموجي وقابلية التكرار، والخطية، واستقرار الاستجابة، والضوضاء الضوئية.

التحقق من دقة مقياس الموجة.للتحقق من دقة مقياس الموجة، قم بتسجيل طيف المعيار، الذي يتميز بحد أقصى وامتصاص أدنى مميز، ومقارنة قيم الطول الموجي التي تم الحصول عليها مع الخصائص المعلنة. وتستخدم أكاسيد العناصر الأرضية النادرة وبخار الماء في الغلاف الجوي وكلوريد الميثيلين وغيرها كمعايير.

في الأجهزة التي تحتوي على تحويل فورييه، يكون مقياس العدد الموجي خطيًا على نطاق التشغيل بأكمله، وللتحقق من دقة مقياس الموجة، يكفي استخدام معيار واحد مع التحكم في الخصائص المعلنة في نطاق امتصاص واحد. قد تحتوي الأجهزة من الأنواع الأخرى على مقياس غير خطي للأرقام الموجية وتتطلب التحقق من الخصائص المترولوجية المذكورة من خلال ثلاث قمم على الأقل (معيار واحد أو أكثر) تغطي نطاق التشغيل بأكمله.

يجب ألا يزيد الخطأ في تحديد الأطوال الموجية عن ± 1 نانومتر (أو رقم موجة مكافئ) في نطاق الطول الموجي حتى 1900 نانومتر ولا يزيد عن ± 1.5 نانومتر في نطاق الطول الموجي ≥ 1900 نانومتر.

إمكانية تكرار نتائج ضبط الطول الموجييجب أن يتوافق مع متطلبات أو متطلبات الشركة المصنعة الوثائق التنظيميةتعمل على أراضي الاتحاد الروسي.

التحقق من الخطية الضوئية واستقرار الاستجابات.للتحقق من الخطية الضوئية، يتم تسجيل أطياف معايير NIR ذات قيم النفاذية أو الانعكاس المعروفة ويتم رسم الاعتماد الرسومي لقيم النفاذية أو الانعكاس التي تم الحصول عليها على القيم المعروفة. يجب أن تكون نتيجة إنشاء مثل هذه العلاقة خطًا مستقيمًا بقطع (0.00 ± 0.05) وظل للخط المستقيم (1.00 ± 0.05).

لاختبار الخطية الضوئية في وضع الانعكاس، يتم استخدام البوليمرات المشبعة بالكربون أو ما يعادلها كمعايير. إذا تم استخدام الجهاز لقياس العينات ذات الامتصاصية 1.0 أو أقل، فيكفي استخدام 4 معايير في نطاق قيم الانعكاس من 10 إلى 90%، على سبيل المثال 10 و20 و40 و80% مع قيم الامتصاص المقابلة 1.0؛ 0.7؛ 0.4 و 0.1. عند قياس عينة ذات امتصاص أكبر من 1.0، أضف معيار انعكاس 2 و/أو 5% إلى مجموعة المعايير المحددة.

للتحقق من الخطية الضوئية في وضع الإرسال، يتم استخدام 3 مرشحات بقيم إرسال تتراوح من 10 إلى 90٪ وخط نقل 100٪ كمعايير، أي. يتم تسجيل طيف الإرسال للقناة الفارغة.

للتحقق من استقرار الاستجابة، قم بقياس معيار بشكل دوري مع عدم تغير الخصائص الفيزيائية والكيميائية. يجب إجراء قياسات الخلفية باستخدام نفس المعيار الداخلي أو الخارجي. يجب ألا يتجاوز انحراف الاستجابة الضوئية ± 2%.

فحص الضوضاء الضوئية.لتقدير الضوضاء الضوئية عند قياس النفاذية، سجل خطًا بنسبة 100% في الهواء؛ عند قياس الانعكاس، سجل خطًا بنسبة 100% باستخدام معايير مناسبة بانعكاس لا يقل عن 99%. وفي هذه الحالة، يعني خط 100% قياسًا يكون فيه المعيار هو العينة المقاسة والخلفية في نفس الوقت. عند قيم الامتصاص العالية، يتم تقييم الضوضاء الضوئية باستخدام معايير ذات قيم نفاذية أو انعكاس تبلغ حوالي 10%.

يجب أن تستوفي الضوضاء الضوئية المتطلبات المحددة في مواصفات الشركة المصنعة.

طرق القياس

يمثل طيف NIR اعتماد القيمة الضوئية المقابلة [الكثافة البصرية ( أ) ، النفاذية ( ت)، معامل الانعكاس ( ر) والكميات المشتقة] من الطول الموجي أو تردد الإشعاع. عند إجراء القياسات في منطقة NIR، يتم تنفيذ الطرق التالية:

- قياس الإرسال (أو الامتصاص) عند مرور الإشعاع عبر العينة؛

- قياس الإشعاع المنعكس أو المتناثر من العينة؛

- مزيج من الأساليب المذكورة أعلاه.

يتم دائمًا أخذ القياسات بالنسبة للخلفية.

قياس النفاذية.النفاذية هي مقياس لانخفاض شدة الإشعاع أثناء مروره عبر العينة. يتم تنفيذ هذا المبدأ في معظم أجهزة قياس الطيف المستخدمة، ويمكن التعبير عن النتيجة مباشرة بوحدات النفاذية ( ت) و/أو الكثافة البصرية ( أ).

أنا 0 - شدة الضوء الساقط؛

أنا- شدة الضوء الذي يمر عبر العينة؛

تنطبق هذه الطريقة على العينات الصلبة والسائلة، بما في ذلك الأنظمة المشتتة.

وكقاعدة عامة، ليس من الضروري إعداد عينة خاصة عند قياس النفاذية. لقياس طيف العينات السائلة أو الزجاجات أو الكوفيت باستخدام الطول المناسبالمسار البصري (عادة 0.5 - 22 ملم)، بالإضافة إلى مجسات الألياف الضوئية مع ملحق خاص.

انعكاس منتشر.في طريقة الانعكاس المنتشر، معامل الانعكاس ( ر) ، تمثل نسبة شدة الضوء المنعكس من العينة ( أنا)، لشدة الضوء المنعكس من الخلفية ( إير):

أو القيمة اللوغاريتمية العكسية لهذه النسبة ( أ ر):

يتم استخدام السطح ذو القيمة العالية كخلفية. ر: صفائح ذهبية، بوليمرات مشبعة مشبعة بالفلور، صفائح خزفية وغيرها من المواد المناسبة.

يتم استخدام هذه الطريقة لتحليل العينات الصلبة باستخدام مجال متكامل أو مجسات ألياف بصرية تعمل في وضع الانعكاس. في الحالة الأخيرة، من أجل استنساخ النتائج التي تم الحصول عليها، من الضروري ضمان استقرار ظروف القياس، ولا سيما الجمود النسبي للمسبار، ودرجة اتصال المستشعر بالعينة، وغيرها من الشروط.

انتقال - انعكاس. هذه الطريقةعبارة عن مزيج من النقل والانعكاس بسبب التصميم الخاص للحاويات وأجهزة الاستشعار التي يمر فيها الإشعاع عبر العينة مرتين، مما يسمح بتحليل العينات ذات قدرات الامتصاص والتشتت المنخفضة.

معامل النفاذية المزدوج ( ت*):

هو - هي- شدة الإشعاع بعد الإرسال المزدوج، بدون عينة؛

أنا- شدة الإشعاع المرسل والمنعكس المقاسة بالعينة؛

وقيمة مماثلة للكثافة الضوئية ( أ*):

يتم استخدام طيف الهواء أو وسط المقارنة كخلفية.

تنطبق هذه الطريقة على السوائل، بما في ذلك العينات غير المتجانسة.

لتسجيل الطيف، يتم وضع العينة قيد الدراسة في كفيت مع مرآة أو عاكس آخر منتشر. ومن الممكن استخدام مسبار الألياف الضوئية مع ملحق خاص يتم غمره في العينة.

العوامل المؤثرة على نتائج القياس

درجة حرارة العينة.يمكن أن تؤثر درجة حرارة العينة على انتقالها وانعكاسها. يعد التحكم في درجة الحرارة أمرًا مهمًا عند تحليل الأجسام المتغيرة حرارياً، حيث يمكن أن يؤدي اختلاف عدة درجات إلى تغيرات طيفية كبيرة، بما في ذلك العينات الصلبة التي تحتوي على الماء، والأنظمة المشتتة، والأجسام غير المتبلورة، وما إلى ذلك.

الرطوبة والمذيبات المتبقية.يمكن أن يؤثر وجود الماء والمذيبات المتبقية على طبيعة الطيف ونتائج التحليل. يجب الإشارة إلى الحاجة وشروط التجفيف في الدراسات الدستورية.

سمك العينةيحدد درجة انتقاله. مع زيادة سمك الطبقة، لوحظ زيادة في الامتصاص. لذلك، عند إجراء قياسات النفاذية المقارنة، يجب أن يكون سمك العينة هو نفسه أو يؤخذ في الاعتبار. عند قياس الانعكاس، لا يكون لسمك الطبقة أهمية أساسية، ولكن يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن سمك الطبقة يجب أن يكون مماثلاً لعمق اختراق الشعاع في العينة. إذا كان سمك غير كاف، يتم وضع مادة عاكسة إضافية، مثل ختم مطلي بالذهب، خلف العينة.

الخصائص البصرية للعينة.عند تحليل العينات الصلبة، من الضروري التأكد من أن العينة متجانسة قدر الإمكان، لأن الاختلافات في الكثافة أو حجم الجسيمات سوف تؤثر على طبيعة الطيف. ينبغي تسجيل أطياف العينات غير المتجانسة فيزيائياً أو كيميائياً أو بصرياً إما مع زيادة حجم شعاع الضوء أو باستخدام الأجهزة التي تقوم بتدوير العينات أثناء القياسات. في هذه الحالة، فمن المستحسن قياس كل عينة عدة مرات مع متوسط الأطياف اللاحقة.

تعدد الأشكال.يؤثر الاختلاف في البنية البلورية (تعدد الأشكال) على الطيف، مما يسمح بتمييز الأشكال البلورية أو غير المتبلورة عن بعضها البعض بناءً على أطياف NIR الخاصة بها. عند إجراء التحليل، من الضروري مراعاة التركيب البلوري (التعديل) للطيف المرجعي المستخدم في طريقة التحليل.

عمر العينات.يمكن أن تتغير خصائص العينات بمرور الوقت، ويمكن أن تسبب هذه التغييرات اختلافات طيفية لنفس العينات. ويجب أن تؤخذ هذه التغييرات في الاعتبار عند إنشاء نماذج المعايرة، سواء لأغراض تحديد الهوية أو لأغراض التحليل الكمي.

التحليل النوعي

يعتمد التحليل النوعي (التأهيل والتحديد) في قياس الطيف NIR على تشابه أطياف المادة نفسها.

لإجراء تحليل نوعي، يتم في البداية إنشاء مكتبة للأطياف القياسية، ويتم اختيار النموذج الرياضي الأمثل لمعالجة الأطياف وتنفيذ الخوارزميات لمقارنتها. بعد ذلك، يتم التحقق من صحة المكتبة بالتزامن مع المكتبة المحددة نموذج رياضي(انظر قسم "التحقق من صحة الأساليب النوعية"). يتم إجراء التحليل النوعي من خلال مقارنة طيف عينة الاختبار مع الأطياف الموجودة في المكتبة (انظر قسم "تحليل البيانات").

إنشاء مكتبة الأطياف

تمثل المكتبة مجموعة من الأطياف تحتوي على معلومات مميزة عن كل كائن قيد التحليل. لكل مجموعة من الأطياف، يتم تحديد معلمات التحديد الأمثل باستخدام الأساليب والخوارزميات المناسبة. الإعدادات المحددة صالحة للمكتبة بأكملها. بالنسبة للكائنات القريبة التي لا يمكن تمييزها في ظل إعدادات معينة، يتم إنشاء مكتبات فرعية يمكن من خلالها استخدام طرق أخرى للمعالجة المسبقة للأطياف وخوارزميات التحليل. عدد الأطياف في المكتبة غير محدود.

تتضمن المكتبة أطياف المواد المطابقة للمتطلبات والتي يتم التأكد من جودتها بدستور الأدوية أو الطرق المعتمدة الأخرى.

لمراعاة الاختلافات المحتملة في خصائص كل نوع من الكائنات التي تم تحليلها، يتم تسجيل أطياف عدة سلاسل (دفعات). يتم تسجيل الأطياف في ظل ظروف قياس مماثلة ويتم تنفيذ نفس المعالجة المسبقة. تظل المعالجة المسبقة المحددة للأطياف المدرجة في المكتبة دون تغيير بالنسبة للقياسات اللاحقة.

طرق المعالجة المسبقة للأطياف

يوصى بمعالجة الأطياف مسبقًا من أجل زيادة محتوى المعلومات للنتائج التي تم الحصول عليها وتقليل تأثير الاختلافات الطيفية. قد تتضمن معالجة البيانات الأولية حسابات المشتقة الأولى أو الثانية، والتطبيع، وتصحيح التشتت المضاعف، وطرق أخرى أو مجموعات منها. عند اختيار طرق المعالجة المسبقة للأطياف، ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار أنها يمكن أن تؤدي إلى فقدان المعلومات أو ظهور أخطاء قطعة أثرية.

تحليل البيانات

تتم مقارنة أطياف عينات الاختبار أثناء التحليل النوعي مع الأطياف الفردية أو المتوسطة في المكتبة، بما في ذلك استخدام الأساليب الرياضية المختلفة.

يمكن استخدام المكتبة لبناء خوارزميات التصنيف. من الممكن استخدام خوارزميات مختلفة، على سبيل المثال، طريقة المكون الرئيسي (PCA)، مقترنة بالتحليل العنقودي، وطريقة SIMCA (النمذجة المستقلة البسيطة للقياس الطبقي)، بالإضافة إلى خوارزميات أخرى، وكلاهما مدرج في برنامج مطياف NIR وتطويرها من قبل طرف ثالث. ويجب التحقق من موثوقية الطريقة المستخدمة. على سبيل المثال، يجب أن يكون معامل الارتباط ومجموع الانحرافات المربعة والمسافات داخل النموذج والمؤشرات الأخرى متسقة مع مستوى اتخاذ القرار المقدم في إجراء التحقق من الصحة.

يجب التحقق من صحة الطريقة التحليلية.

التحقق من صحة طريقة التحليل النوعي

يهدف التحقق من صحة الطريقة إلى إثبات ملاءمتها للأغراض التحليلية.

يتم التحقق من صحة الطريقة على مجموعة اختبار من الكائنات التي لم تشارك في بناء الطريقة، ويتضمن التحقق من الخصوصية والحساسية والاستقرار (المتانة).

تُظهر الحساسية نسبة الكائنات الموجودة في مجموعة الاختبار والتي تشبه كائنات المكتبة والتي تم التعرف عليها بشكل صحيح على أنها "ذاتية".

توضح الخصوصية نسبة الكائنات الموجودة في مجموعة الاختبار، بخلاف كائنات المكتبة، التي تم التعرف عليها بشكل صحيح على أنها "غريبة".

يتم إيلاء اهتمام خاص لنتائج تصنيف الكائنات التي تتشابه أطيافها بصريًا مع أطياف كائنات المكتبة، ولكنها تختلف عنها في التركيب أو التركيب الكيميائي. ويجب تحديد هذه العينات بشكل صحيح على أنها "أجنبية".

تشير المتانة إلى أن التغييرات الطفيفة في الظروف (مثل درجة الحرارة والرطوبة والاهتزاز ودرجة حرارة العينة ودرجة ضغط المادة وعمق المسبار وسمك الطبقة وما إلى ذلك) لا تؤثر على نتائج وموثوقية التحديد أو التأهيل.

تحليل كمي

تطوير نموذج المعايرة

عند تطوير نموذج، يتم إثبات اعتماد التغيرات في شدة الامتصاص أو الانعكاس في طيف العينات على التغيرات في خصائص و/أو تكوين المواد. وفي هذه الحالة، يتم تسجيل أطياف العينات ذات القيم المعروفة لتكوينها و/أو خصائصها، والتي يتم تأكيدها بطرق معتمدة. وبما أن خوارزميات القياس الكيميائي لا تسمح بالاستقراء، فمن الضروري أن يكون نطاق تركيزات المعايرة مساوياً على الأقل للنطاق المتوقع للتركيزات التي تم تحليلها أو الخصائص الكمية الأخرى. يجب توزيع عينات المعايرة بالتساوي قدر الإمكان ضمن نطاق تركيز التشغيل.

يتم تسجيل الأطياف وفقًا للمعايير التجريبية، والعوامل التي تؤثر على نتائج القياسات والمعالجة الأولية، والتي تم تحسينها مسبقًا لجميع الكائنات التي تم تحليلها وتبقى ثابتة أثناء القياسات اللاحقة.

تم تحسين نموذج المعايرة باستخدام طريقة مناسبةالمعالجة المسبقة للأطياف واختيار المنطقة الطيفية والخوارزمية الرياضية.

المعالجة المسبقة للأطياف

قم بالتنفيذ بنفس الطريقة الموضحة في قسم "التحليل النوعي".

تحليل البيانات.يمكن استخدام أي خوارزمية رياضية معقولة لبناء نموذج المعايرة. نظرًا لملاحظة تداخل قوي بين نطاقات الامتصاص في منطقة NIR، يتم إجراء التحليل الكمي بشكل أساسي باستخدام خوارزميات القياس الكيميائي، على سبيل المثال، طريقة الإسقاط على الهياكل الكامنة (PLS)، وطريقة الانحدار إلى المكونات الرئيسية (PCR)، و آحرون .

التحقق من صحة نموذج المعايرة

يتضمن التحقق من صحة نموذج المعايرة إثبات ملاءمته لتحقيق الغرض المقصود منه. في هذه الحالة، يجب تحديد خصائص التحقق التالية: الخصوصية (الانتقائية)، الخطية، نطاق تركيز العمل (النطاق التحليلي)، الدقة، الدقة والاستقرار (المتانة).

عند إنشاء نماذج المعايرة باستخدام طرق التحليل الكيميائي، يتم تقييم جودة المعايرة من خلال معايرة الجذر المتوسط التربيعي ( RMSEC) والجذر المتوسط التربيعي لبقية التوقعات ( RMSEP).

لمقارنة نتائج المعايرة بناءً على أطياف NIR مع النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام طريقة معتمدة، يمكن استخدام طرق بديلة. أساليب إحصائية(يقترن ر-الاختبار، تقييم التحيز، وما إلى ذلك).

الانبعاثات

عند تحليل طريقة NIR، من الضروري مراعاة النتائج الخارجية وتصحيحها واستبعادها بشكل معقول.

تخضع جميع القيم المتطرفة للتحليل، وإذا كانت ذات أهمية إعلامية أو تم التأكد من صحتها باستخدام منهجية معتمدة، فيمكن تضمينها في النموذج.

إعادة التحقق أو إعادة التحقق

بمجرد التحقق من صحة طريقة التحليل النوعية أو الكمية وتبين أنها مناسبة للاستخدام، يجب إعادة التحقق من صحتها أو إعادة التحقق منها بشكل دوري. إذا تم الكشف عن الانحرافات، يجب تعديل الطريقة.

يتم إعادة التحقق من صحة طريقة NIR إذا:

تمت إضافة كائن جديد إلى المكتبة (للتحليل النوعي)؛
هناك متطلبات أساسية لتغيير خصائص الأشياء التي تم تضمين أطيافها بالفعل في المكتبة (التغييرات في تكنولوجيا الإنتاج (التوليف)، والتركيب، وجودة المواد الخام للتغليف، وما إلى ذلك)؛
تم اكتشاف تغييرات و/أو تناقضات أخرى في خصائص الكائنات التي تم تحليلها أو في المنهجية.

نقل النماذج

عند نقل نماذج التحليل النوعي والكمي من جهاز إلى آخر، يجب أن تؤخذ في الاعتبار الخصائص الطيفية لأجهزة قياس الطيف المستخدمة (الدقة، نطاق عدد الموجات، وما إلى ذلك). تشير إجراءات النقل النموذجية إلى خوارزميات كيميائية مختلفة (رياضية وإحصائية). بعد النقل إلى جهاز آخر، لتأكيد وظائف النموذج، يجب إعادة التحقق من صحته.

مخزن البيانات

يتم تخزين البيانات في في شكل إلكترونيوفقا لمتطلبات البرمجيات. في هذه الحالة، من الضروري حفظ الأطياف الأصلية التي لم تخضع للمعالجة الرياضية بغرض إمكانية استخدامها مرة أخرى عند تحسين المكتبات أو الأساليب.

كمخطوطة

دولبنيف ديمتري فلاديميروفيتش

تحديد الأدوية عن طريق التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة

14/04/02 - الكيمياء الصيدلانية وعلم العقاقير

أطروحات للحصول على درجة أكاديمية

مرشح للعلوم الصيدلانية

موسكو – 2010

تم تنفيذ العمل في المؤسسة التعليمية الحكومية للتعليم المهني العالي التي سميت باسم جامعة موسكو الطبية الحكومية الأولى

المشرفون العلميون:

دكتوراه في العلوم الصيدلانية، أكاديمي في الأكاديمية الروسية للعلوم الطبية، أستاذ

دكتوراه في العلوم الصيدلانية، أستاذ

المعارضون الرسميون:

المنظمة الرائدة:

المركز العلمي لعموم روسيا لسلامة المواد النشطة بيولوجيا (VSC BAV)

سيتم الدفاع "____"______2010 الساعة ____ في اجتماع لمجلس الأطروحة (D 208.040.09) في جامعة موسكو الطبية الحكومية الأولى التي تحمل اسم موسكو، شارع نيكيتسكي، 13.

يمكن العثور على الأطروحة في مكتبة جامعة موسكو الطبية الحكومية التي سميت باسمها. موسكو، احتمال ناخيموفسكي، 49.

السكرتير العلمي للأطروحة

المجلس د 208.040.09

دكتوراه في العلوم الصيدلانية،

أستاذ

أهمية موضوع البحث. على مدار الخمسة عشر عامًا الماضية، تطور التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) بسرعة ووجد تطبيقًا في مجموعة واسعة من الصناعات. يُعرف التحليل الطيفي NIR باسم طريقة فعالةالتحليل النوعي والكمي. تستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع في الزراعة (لتحديد جودة التربة ومحتوى البروتين ومحتوى الدهون وما إلى ذلك). منتجات الطعام) ، في الصناعة (لتحديد تركيبة المنتجات البترولية، وجودة منتجات المنسوجات، وما إلى ذلك)، في الطب (لتحديد الدهون والأكسجين في الدم، ودراسة تطور الأورام). في الوقت الحالي، أصبح التحليل الطيفي NIR أحد طرق التحكم أثناء العملية في صناعة الأدوية في أوروبا والولايات المتحدة الأمريكية.

يتم استخدامه لفحص المواد الخام المدخلة، تجانس الخلط، تحديد نقطة نهاية التحبيب، محتوى رطوبة التجفيف، تجانس الأقراص، قياس سمك الطلاء.

تم وصف طريقة التحليل الطيفي NIR في دستور الأدوية الأوروبي ودستور الأدوية الأمريكي، ولكنها لا تزال تستخدم بشكل نادر نسبيًا في تحليل دستور الأدوية: بشكل رئيسي عند تحديد محتوى الماء في المستحضرات التي يتم الحصول عليها من الدم.

وفي هذا الصدد، فإن تطوير طرق موحدة لتحليل المواد الصيدلانية والأدوية لاستخدامها مرة أخرى في تحليل دستور الأدوية له أهمية كبيرة.

تتمتع هذه المشكلة بأهمية خاصة فيما يتعلق بنشر الطبعة الثانية عشرة من دستور الأدوية الحكومي للاتحاد الروسي.

ومن الضروري أيضًا الإشارة إلى مشكلة الأدوية المزيفة المستمرة، والتي من طرق حلها تطوير طرق التحليل السريع.

وبالنظر إلى ما سبق، فإن المشكلة الملحة هي تطوير طرق موحدة لتحليل المواد والمستحضرات وتحديد الأدوية المزيفة باستخدام طريقة التحليل الطيفي NIR.

الغرض وأهداف الدراسة. وكان الهدف من الدراسة هو تطوير طرق موحدة لتحليل المواد والمستحضرات والتعرف على الأدوية المزيفة باستخدام طريقة التحليل الطيفي NIR.

ولتحقيق هذا الهدف تم حل المهام التالية:

- دراسة إمكانية الحصول على أطياف NIR للمواد والأقراص والكبسولات باستخدام مستشعر الألياف الضوئية ومجال متكامل؛

- مقارنة أطياف NIR للمواد والأدوية؛

- مقارنة أطياف NIR للأدوية بمحتويات مختلفة من المادة الفعالة؛

– دراسة إمكانية استخدام التحليل الطيفي NIR للتحقق من صحة المواد والمستحضرات من شركات تصنيع معينة، وكذلك لتحديد الأدوية المزيفة؛

- تطوير مكتبة إلكترونية لأطياف NIR للمواد والأدوية.

الجدة العلمية لنتائج الأبحاث. لأول مرة، ثبت أنه يمكن استخدام طريقة التحليل الطيفي NIR لتحديد صحة المواد الصيدلانية والمنتجات الطبية النهائية (الأقراص والكبسولات). لقد ثبت أن أطياف NIR للمواد والأدوية تختلف بشكل عام. يمكن الحصول على الأطياف باستخدام مستشعر الألياف الضوئية ومجال متكامل. وقد تبين أنه إذا كانت غلاف الكبسولة أو عبوة الأقراص (البثور) شفافة فيمكن الحصول على طيف دون إزالة الكبسولات أو إزالة الأقراص من العبوة. لقد ثبت أنه يمكن استخدام طريقة التحليل الطيفي NIR لتحديد الأدوية المزيفة، بشرط مقارنة أطياف الأدوية الأصلية والأدوية التجريبية. يمكن تخزين أطياف المواد والأدوية كمكتبة إلكترونية. لقد ثبت أنه لإجراء مقارنة أكثر موثوقية بين طيف دواء الاختبار والطيف القياسي، يلزم استخدام معالجة البيانات الرياضية.

الأهمية العملية للعمل. تم اقتراح طرق مطورة لتحليل الأدوية باستخدام التحليل الطيفي NIR لإثبات صحة المواد الصيدلانية والأدوية على شكل أقراص وكبسولات. تسمح التقنيات باستخدام كرة متكاملة ومستشعر ألياف بصرية ("بندقية").

ويمكن أيضًا استخدام الأساليب المطورة لتحديد هوية الأدوية المزيفة بشكل سريع وللرقابة الواردة والصادرة على المواد الصيدلانية والمواد الوسيطة في شركات الأدوية. تسمح الطرق في بعض الحالات بإجراء مراقبة الجودة غير المدمرة دون فتح العبوة الأولية.

يمكن استخدام المكتبة المطورة لأطياف NIR لتحديد المواد والأقراص والكبسولات باستخدام مستشعر الألياف الضوئية ("بندقية") ومجال متكامل.

تم اختبار نتائج العمل واستخدامها في قسم مراقبة الجودة.

الموافقة على العمل. تم الإبلاغ عن الأحكام الرئيسية لأعمال الأطروحة ومناقشتها في المؤتمر الوطني الروسي الثاني عشر "الإنسان والطب" (موسكو، 2005)، والمؤتمر الدولي للكيمياء التحليلية ICAS (موسكو، 2006) والمؤتمر الوطني الروسي الرابع عشر "الإنسان والطب" " (موسكو، 2007). تم اختبار العمل في اجتماع علمي وعملي لقسم الكيمياء الصيدلانية مع دورة الكيمياء السمية بكلية العلوم الصيدلانية بجامعة موسكو الطبية الحكومية. 22 مارس 2010

المنشورات. تم نشر 5 أعمال مطبوعة حول موضوع الأطروحة.

ربط البحث بتصميم مشكلة العلوم الصيدلانية. تم تنفيذ عمل الأطروحة في إطار موضوع معقد لقسم الكيمياء الصيدلانية بجامعة موسكو الطبية الحكومية الذي سمي باسمه. "تحسين مراقبة جودة الأدوية (الجوانب الصيدلانية والبيئية)" (تسجيل الدولة رقم 01.200.110.54.5).

هيكل ونطاق الأطروحة. تقع الرسالة في 110 صفحة من النص المكتوب، وتتكون من مقدمة، ومراجعة للأدبيات، و5 فصول البحوث التجريبيةوالاستنتاجات العامة وقائمة المراجع، وتتضمن أيضًا ملحقًا واحدًا بشكل منفصل. تم توضيح عمل الأطروحة بثلاثة جداول و54 شكلاً. وتضم قائمة المراجع 153 مصدرًا، منها 42 مصدرًا أجنبيًا.

أحكام الدفاع:

– نتائج دراسة إمكانية الحصول على أطياف NIR للمواد والأقراص والكبسولات باستخدام مستشعر الألياف الضوئية ومجال التكامل؛

- نتائج دراسة مقارنة لأطياف NIR للمواد والأدوية، وكذلك أطياف NIR للأدوية ذات المحتويات المختلفة للمادة الفعالة؛

– نتائج دراسة إمكانية استخدام التحليل الطيفي NIR للتحقق من صحة المواد والمستحضرات من شركات مصنعة محددة، وكذلك التعرف على الأدوية المزيفة.

1. كائنات الدراسة

تمت دراسة المواد والمستحضرات الخاصة بعدد من الأدوية. تم استخدام ما مجموعه 35 مادة في الدراسة: هيدروكسيد الألومنيوم، كبريتات أميكاسين، حمض الأسكوربيك، أسكوربات الصوديوم، وارفارين الصوديوم، فيتامين ب 12، جيمفيبروزيل، هيدروكسيد المغنيسيوم، جلورينورم، د-بيوتين، جلوكونات الحديد، زوبيكلون، كالسيوم د بانثينوات، كليندامايسين. فوسفات، ليدوكائين هيدروكلوريد، ميتوبرولول طرطرات، نيكوتيناميد، باراسيتامول، هيدروكلوريد البيريدوكسين، بيبيراسيلين، رانيتيدين هيدروكلوريد، ريبوفلافين، أحادي نيترات الثيامين، تيروثريسين، فاموتيدين، حمض الفوليك، سيفادروكسيل، سيفازولين ملح الصوديوم، سيفتيزومين ملح الصوديوم، سيبروفلوكساسين هيدروكلوريد، كوبلامين سماوي، مختلف الشركات المصنعة و59 دواء من شركات مصنعة مختلفة تحتوي على: أيزونيازيد، ميلوكسيكام، أوميبرازول، رانيتيدين هيدروكلوريد، ريفامبيسين، فاموتيدين، سيبروفلوكساسين، إيزوميبرازول، إيثامبوتول، بالإضافة إلى عينتين مزيفتين (أوميز 20 ملغ، مختبر دكتور ريدي وريفامبيسين 150 ملغ، ).

2. المعدات وشروط الاختبار

تم استخدام جهاز MPA في العمل - مطياف فورييه للأشعة تحت الحمراء القريبة (Bruker Optics GmbH، ألمانيا). معلمات التسجيل: النطاق الطيفي من 800 نانومتر إلى 2500 نانومتر (سم-1 إلى 4000 سم-1)، عدد عمليات المسح 16، الدقة الطيفية 4 سم-1. تم التحكم في الأداة ومعالجة الأطياف التي تم الحصول عليها باستخدام حزمة برامج OPUS 6.0 (Bruker Optics GmbH، ألمانيا). تم الحصول على أطياف NIR بطريقتين:

1) باستخدام مستشعر الألياف الضوئية ("بندقية")،

تم استخدام كلتا الطريقتين للحصول على أطياف NIR للمواد والأقراص والكبسولات.

يسمح مستشعر الألياف الضوئية ("المدفع") بقياسات الانعكاس فقط، بينما يسمح المجال المدمج بقياسات الانعكاس والإرسال. في هذا العمل، تم الحصول على أطياف الانعكاس NIR.

2.1. طرق الحصول على أطياف NIR:

باستخدام مستشعر الألياف الضوئية ("بندقية").

2.1.1. مواد . تم سكب مادة المسحوق في كفيت شفاف بسماكة طبقة من 1 إلى 3 سم، ثم تم ضغط حساس الألياف الضوئية بشكل عمودي على سطح المسحوق. تم بدء إجراء تسجيل الطيف بالضغط على زر موجود على مستشعر الألياف الضوئية. تم تكرار قياس الأطياف 3-5 مرات من مناطق مختلفة للحصول على نتائج تحليل موثوقة إحصائيًا.

2.1.2. أقراص إزالتها من نفطة . تم الضغط على مستشعر الألياف الضوئية بشكل عمودي على الجهاز اللوحي. تم بدء إجراء تسجيل الطيف بالضغط على زر موجود على مستشعر الألياف الضوئية. تم تكرار قياس الأطياف 3-5 مرات من مناطق مختلفة من الجهاز اللوحي للحصول على نتائج تحليل موثوقة إحصائيًا.

2.1.3. أقراص في نفطة . إذا كانت البثرة شفافة، يتم إجراء القياس على النحو التالي، حيث يتم الضغط على مستشعر الألياف الضوئية بشكل عمودي على سطح القرص في البثرة. تم بدء إجراء تسجيل الطيف بالضغط على زر موجود على مستشعر الألياف الضوئية. تم تكرار قياس الأطياف 3-5 مرات من مناطق مختلفة من القرص في البثرة للحصول على نتائج تحليل موثوقة إحصائيًا. إذا كانت البثرة معتمة أو من الألومنيوم، تتم إزالة القرص أولاً من البثرة ومن ثم يتم الحصول على طيف NIR.

2.1.4. كبسولات . إذا كانت غلاف الكبسولة شفافة، فسيتم إجراء القياس على النحو التالي: تم الضغط على مستشعر الألياف الضوئية بشكل عمودي على سطح الكبسولة في البثرة. تم بدء إجراء تسجيل الطيف بالضغط على زر موجود على مستشعر الألياف الضوئية. تم تكرار قياس الأطياف 3-5 مرات من أجزاء مختلفة من الكبسولة في البثرة للحصول على نتائج تحليل موثوقة إحصائياً. إذا لم يكن غلاف الكبسولة شفافًا، فسيتم فتح الكبسولة أولاً ثم يتم قياس طيف المحتويات في كفيت زجاجي.

2.2. طرق الحصول على أطياف NIR:

باستخدام مجال التكامل.

الحصول على أطياف NIR في وضع الانعكاس

2.2.1. مواد . تم صب المادة المسحوقة في كفيت شفاف بسماكة طبقة تتراوح من 1 إلى 3 سم، ثم تم وضع الكوفيت أعلى النافذة البصرية للكرة المدمجة. بدأت عملية القياس على جهاز كمبيوتر باستخدام برنامج OPUS أو مباشرة على الجهاز نفسه (زر "ابدأ"). تم تكرار قياس الأطياف 3-5 مرات للحصول على نتائج تحليل موثوقة إحصائيًا.

2.2.2. أقراص إزالتها من نفطة . تم وضع الجهاز اللوحي في حامل خاص. تم تثبيت حامل مزود بجهاز لوحي أعلى النافذة البصرية للكرة المدمجة. بدأت عملية القياس على جهاز كمبيوتر باستخدام برنامج OPUS أو مباشرة على الجهاز نفسه (زر "ابدأ"). تم تكرار قياس الأطياف 3-5 مرات من مناطق مختلفة من الجهاز اللوحي للحصول على نتائج تحليل موثوقة إحصائيًا.

2.2.3. كبسولات . إذا كانت قذيفة الكبسولة شفافة، فسيتم إجراء القياس على النحو التالي: تم وضع الكبسولة في حامل خاص. تم تركيب حامل به كبسولة أعلى النافذة البصرية للكرة المدمجة. بدأت عملية القياس على جهاز كمبيوتر باستخدام برنامج OPUS أو مباشرة على الجهاز نفسه (زر "ابدأ"). تم تكرار قياس الأطياف 3-5 مرات من أجزاء مختلفة من الكبسولة للحصول على نتائج تحليل موثوقة إحصائيًا. إذا لم يكن غلاف الكبسولة شفافًا، فسيتم فتح الكبسولة أولاً، ومن ثم يتم قياس طيف المحتويات الموجودة في خلية زجاجية عن طريق وضع الخلية أعلى النافذة البصرية للكرة المتكاملة.

3. المعالجة الرياضية لأطياف NIR.

تم إجراء المعالجة الرياضية للأطياف التي تم الحصول عليها باستخدام برنامج OPUS IDENT، المضمن في حزمة برامج OPUS 6.0 (Bruker Optics GmbH، ألمانيا). تمت مقارنة الطيف المجهول مع طيف المكتبة المرجعية عن طريق حساب المسافة الطيفية. يحدد IDENT أطياف المقارنة الأقرب إلى الطيف الذي تم تحليله ويحدد الانحرافات بين هذه الأطياف والطيف الذي تم تحليله. وهذا يسمح لـ IDENT بتحديد المواد غير المعروفة وتقييم درجة استيفاء المادة للمعيار المرجعي.

استخدمنا طريقتين للمعالجة الرياضية لأطياف NIR: 1) تحليل الهوية، الذي يربط الطيف بمادة محددة، و2) التحليل العنقودي، الذي يربط الطيف ومجموعة من المواد.

بمجرد قياس الأطياف، يتم إنشاء متوسط الطيف لكل مادة ويتم إنشاء مكتبة لجميع الأطياف المتوسطة، إلى جانب معايير القبول المحددة إحصائيًا (أو العتبات) لجميع المواد الموجودة في المكتبة. وتمت مقارنة طيف الاختبار بجميع الأطياف المرجعية الموجودة في المكتبة الإلكترونية. وتنتهي نتيجة المقارنة بين الطيفين A وB بمخرج المسافة الطيفية D، والتي تسمى "عامل جودة المطابقة" في برنامج IDENT. تشير المسافة الطيفية إلى درجة التشابه الطيفي. طيفان بمسافة طيفية تساوي الصفر متطابقان تمامًا. كلما زادت المسافة بين طيفين، زادت المسافة الطيفية. إذا كانت المسافة الطيفية أقل من العتبة لمادة واحدة وأكبر من العتبة لجميع المواد الأخرى، يتم تحديد المادة المجهولة.

يتيح لك التحليل العنقودي فحص أطياف NIR بحثًا عن التشابه وتقسيم الأطياف المتشابهة إلى مجموعات. تسمى هذه المجموعات فئات أو مجموعات. تم إجراء هذا النوع من التحليل لتقديم عرض أكثر ملاءمة للبيانات في شكل رسوم بيانية.

يتم تنفيذ خوارزميات الكتلة الهرمية وفقًا للمخطط التالي:

أولا، حساب المسافات الطيفية بين جميع الأطياف،

· ثم يتم دمج الطيفين الأكثر تشابهاً في كتلة،

· حساب المسافات بين هذا العنقود وجميع الأطياف الأخرى،

· يندمج الطيفان ذوا المسافة الأقصر مرة أخرى في كتلة جديدة،

· حساب المسافات بين هذا العنقود الجديد وجميع الأطياف الأخرى،

· اندماج طيفين في كتلة جديدة

يتم تكرار هذا الإجراء حتى تبقى مجموعة كبيرة واحدة فقط.

4 . نتائج البحث

تمت دراسة إمكانية استخدام طريقة التحليل الطيفي NIR للتعرف على المواد والأدوية من عدد من الشركات المصنعة المحلية والأجنبية.

ونتيجة لهذا البحث، تم إنشاء ست مكتبات إلكترونية مختلفة لأطياف NIR:

1) أطياف NIR لمحتويات الكبسولة التي تم الحصول عليها باستخدام مستشعر الألياف الضوئية ("بندقية")،

2) أطياف NIR لمحتويات الكبسولة التي تم الحصول عليها باستخدام مجال التكامل،

3) أطياف NIR للأقراص التي تم الحصول عليها باستخدام مستشعر الألياف الضوئية ("بندقية")،

4) أطياف NIR من الأقراص التي تم الحصول عليها باستخدام مجال التكامل،

5) أطياف NIR للمواد التي تم الحصول عليها باستخدام مستشعر الألياف الضوئية ("بندقية")،

6) أطياف NIR للمواد التي تم الحصول عليها باستخدام مجال التكامل.

4.1. اعتماد أطياف NIR للمواد والمستحضرات على طريقة التحضير (باستخدام "مسدس" ومجال متكامل).

في التين. يوضح الشكل 1 أطياف NIR لمادة رانيتيدين هيدروكلوريد من مختبرات فيرا (الهند)، والتي تم الحصول عليها باستخدام "مسدس" وكرة متكاملة. يوضح الشكل أن الأطياف تختلف في شدة نطاقات الامتصاص، لكن نطاقات الامتصاص نفسها تتطابق في قيم عدد الموجات.

والفرق الرئيسي بين التحليل الطيفي NIR والتحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء متوسط المدى هو أنه لا يمكن مقارنة الأطياف بصريًا. والحقيقة هي أنه، بشكل عام، لا يوجد عدد كاف من النطاقات في طيف NIR، وكثافة العديد من النطاقات منخفضة (خاصة النغمات الثانية والثالثة)، لذا فإن المعالجة الرياضية للأطياف مطلوبة.

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

أرز. 2. نتيجة تحليل IDENT لطيف NIR لأقراص Ulfamid 40 mg، KRKA (سلوفينيا)، تم الحصول عليها باستخدام "مسدس" باستخدام مكتبة إلكترونية لأطياف NIR تم الحصول عليها باستخدام كرة متكاملة.

أرز. 3. نتيجة تحليل IDENT لطيف NIR لأقراص Ulfamid 40 mg، KRKA (سلوفينيا)، تم الحصول عليها باستخدام كرة متكاملة باستخدام مكتبة إلكترونية لأطياف NIR تم الحصول عليها باستخدام "بندقية".

4.2. تحديد المادة الفعالة بواسطة طيف NIR من المستحضرات المحتوية على هذه المادة.

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

أرز. 7. نتيجة تحليل IDENT لطيف NIR لأقراص سيبروفلوكساسين 250 ملغ، شركة Cypress Pharmaceutical Inc. (الولايات المتحدة الأمريكية)، باستخدام مكتبة تتكون من أطياف NIR لمواد مختلفة.

وهكذا، فقد أثبتنا أنه مع وجود نسبة عالية من المادة الفعالة (40٪ على الأقل) في الدواء، فمن الممكن إثبات صحة الدواء من خلال طيف NIR للمادة.

4.3. تحديد الأدوية بجرعات مختلفة باستخدام أطياف NIR.

وفي الجزء الثالث من الدراسة وجدنا أنه يمكن استخدام طريقة التحليل الطيفي NIR لتحديد جرعات مختلفة من دواء معين، إذا كانت متوفرة في المكتبة الإلكترونية لأطياف NIR. ولهذا الغرض، من الأدوية التي تحتوي على مادة فاموتيدين كعنصر نشط، أ المكتبة الرقميةأطياف NIR، والتي تضمنت 27 عينة من 7 شركات مصنعة مختلفة بجرعات 10 مجم و20 مجم و40 مجم (الشكل 8).

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 = ">

أرز. 9. نتائج تحليل IDENT أقراص كواممج 20 ملغ و 40 ملغ Gedeon Richter Plc. (المجر) باستخدام مكتبة تتكون من أطياف NIR لأدوية مختلفة بجرعات مختلفة.

4.4. التعرف على المخدرات من خلال البثرة.

لإثبات إمكانية تحديد الأدوية باستخدام التحليل الطيفي NIR من خلال نفطة، تم إنشاء مكتبتين إضافيتين لأطياف NIR رقم 7 ورقم 8:

7) أطياف NIR للكبسولات التي تم الحصول عليها باستخدام مستشعر الألياف الضوئية ("بندقية") مباشرة من خلال البثرة،

8) أطياف NIR للأقراص التي تم الحصول عليها باستخدام مستشعر الألياف الضوئية ("بندقية") مباشرة من خلال البثرة.

أثناء التحليل، تمت مقارنة أطياف NIR للأدوية التي تم الحصول عليها من خلال البثرة مع أطياف NIR التي تم الحصول عليها من سطح الأقراص أو الكبسولات بدون البثرة. في التين. ويبين الشكل 10 هذه المقارنة بين أطياف كبسولات الريفامبيسين.

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

أرز. 11. نتيجة تحليل IDENT لطيف NIR لكبسولات الريفامبيسين 150 ملغ، (روسيا)، تم الحصول عليها باستخدام "مسدس" مباشرة من خلال البثرة باستخدام مكتبة إلكترونية تم الحصول عليها من خلال البثرة.

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

أرز. 13 طيف NIR لمحتويات كبسولات أوميبرازول 20 ملغ من 14 مصنعًا مختلفًا مقارنة بعينة مزيفة، تم الحصول عليها باستخدام كرة متكاملة.

ومن الواضح من البيانات التي تم الحصول عليها أنه بدون معالجة رياضية، يمكن فقط تمييز طيف المنتجات المزيفة بشكل موثوق.

باستخدام برنامج "OPUS IDENT" لنموذج ثلاثي الأبعاد للمعالجة الإحصائية للأطياف ("التحليل العنقودي")، حصلنا على توزيع أطياف NIR لكبسولات أوميبرازول 20 ملغ العامة، والتي يمكن تقديمها في شكل مخطط شجيري ( الشكل 14).

أرز. 14. التحليل العنقودي للعينات المدروسة المأخوذة في ثلاث نسخ من 14 مصنعاً مختلفاً.

ونتيجة للتحليل العنقودي، تم تقسيم جميع الأدوية جيدًا إلى فئاتها ووفقًا للشركة المصنعة لها (الشكل 14).

أظهرت المعالجة الرياضية للنتائج التي تم الحصول عليها باستخدام تحليل IDENT وجود دواء مزيف. قرر برنامج OPUS أن هذه العينة X مزورة بالفعل وأن "معامل جودة المطابقة" (المسافة الطيفية) أعلى بكثير من عتبة جميع الأدوية في هذه المجموعة (أوميبرازول، كبسولات 20 ملغ) من 14 مصنعًا مختلفًا، منها جهاز إلكتروني. تم إنشاء المكتبة (الشكل 15).

أرز. 15. نتيجة تحليل IDENT لعينة مزيفة من دواء OMEZ 20 mg د. مختبر ريدي. (الهند).

نتيجة لتحليل IDENT، تم تحديد سلسلة من جميع العينات الأصلية لكبسولات أوميبرازول 20 ملغ بشكل فريد، وقمنا بتجميع جدول ملخص للنتائج لجميع العينات، بما في ذلك العينة المزورة (الجدول 1).

طاولة 1. جدول ملخص لنتائج تحليل IDENT في مجموعة أوميبرازول 20 ملغ.

اسم عينة	المسافة الطيفية
عينة مزورة
عينة من KRKA
عينة من شركة اكريخين
عينة من مختبرات رانباكسي
عينة من د. مختبر ريدي.
عينة من إم جي بويفارم
شركة عينة
شركة عينة
شركة عينة
عينة من شركة "فارما"
عينة من شركة Obolenskoye"
شركة عينة. فيتامين. مصنع"

وهكذا، نتيجة للبحث الذي تم إجراؤه لتحديد المنتجات الطبية للأوميبرازول من مختلف الشركات المصنعة باستخدام التحليل الطيفي NIR، تمكنا من الحصول على نتائج حول تحديد المنتجات المقلدة للعقار المزيف OMEZ 20 mg، كما قال الدكتور. مختبر ريدي. (الهند)، وكذلك تحديد كل نوع بشكل فريد وفقًا للشركة المصنعة له. لقد تلقينا أيضا نتائج إيجابيةتحليل IDENT لجميع الأقراص التي تحتوي على رانيتيدين هيدروكلوريد (12 عينة) وفاموتيدين (9 عينات) مما يسمح بتحديد فريد للشركة المصنعة لكل عينة.

استنتاجات عامة

1. لقد تبين أنه يمكن الحصول على أطياف NIR للمواد والأقراص والكبسولات باستخدام مستشعر الألياف الضوئية ومجال متكامل. في هذه الحالة، لإثبات الأصالة، يجب عليك استخدام مكتبة إلكترونية تم الحصول عليها بنفس الطريقة المستخدمة لأخذ طيف NIR لعينة الاختبار.

2. لقد ثبت أنه مع وجود نسبة عالية (40٪ على الأقل) من المادة الفعالة في الدواء، فمن الممكن إثبات صحة الدواء بناءً على طيف المادة. ومع ذلك، بشكل عام، لتحديد الأدوية، ينبغي للمرء استخدام مكتبة إلكترونية تم تجميعها على أساس أطياف NIR للأدوية المقابلة.

3. لقد ثبت أنه يمكن استخدام طريقة التحليل الطيفي NIR لتمييز الأدوية من مصنع معين والتي تحتوي على نفس المادة الفعالة بجرعات مختلفة. وفي الوقت نفسه، يكون من الصعب في بعض الحالات تحديد المادة الفعالة في الأدوية من مختلف الشركات باستخدام طريقة التحليل الطيفي NIR.

4. لقد ثبت أنه يمكن استخدام طريقة التحليل الطيفي NIR لتحديد الشركة المصنعة للمادة أو الدواء. في هذه الحالة، ينبغي إجراء تحليل مواز للمنتج الذي تم اختباره من سلسلة معينة ومنتج معروف من نفس السلسلة.

5. تم تطوير مكتبة إلكترونية لأطياف NIR للمواد والمستحضرات التي تحتوي على مكونات نشطة مختلفة ويتم تصنيعها من قبل شركات مصنعة مختلفة.

1. , تقييم مقارن لجودة الأدوية باستخدام التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة // الملخصات. تقرير الوطني الروسي الثاني عشر congr. "الإنسان والطب." - م، 18-22 أبريل. 2005.- ص 780.

2. , الكشف عن الأدوية المزيفة باستخدام التحليل الطيفي NIR // Proc. تقرير الرابع عشر الوطني الروسي congr. "الإنسان والطب." - م، 16-20 أبريل. 2007.- ص 17.

3. , طريقة التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة كإتجاه واعد في تقييم جودة الأدوية // مسائل الكيمياء البيولوجية والطبية والصيدلانية. – 2008. – العدد 4. – ص 7-9.

4. , تطبيق طريقة التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة للتعرف على الأدوية // مسائل في الكيمياء البيولوجية والطبية والصيدلانية.- 2008.- العدد 6.- ص27-30.

5. Arzamastsev A. P.، Dorofeyev V. L.، Dolbnev D. V.، Houmoller L.، Rodionova O. Ye.الطرق التحليلية للكشف السريع عن الأدوية المزيفة. المؤتمر الدولي للعلوم التحليلية (ICAS-2006)، موسكو، 2006. كتاب الملخصات. خامسا 1. ص 108.

في عدد الأساليب الحديثةيشمل تقييم جودة المواد الخام الطبية والأدوية الجاهزة قياس الطيف في المنطقة القريبة من الأشعة تحت الحمراء. تتميز الطريقة بعدد من المزايا المهمة، منها:

بساطة تحضير العينة أو الغياب التام لحاجتها. يتيح لك إلغاء هذه الخطوة توفير ما يصل إلى 80% من الوقت الذي تقضيه في فحص العينة.
سرعة عالية في التحليل. عند استخدام أحدث أجهزة التحليل، مثل، على سبيل المثال، مطياف PT IM100 NIR، تستغرق العملية بأكملها 15 دقيقة فقط.
إمكانية دراسة الدواء دون فتح العبوة. تعد هذه الميزة الخاصة بمقياس الطيف NIR ذات قيمة خاصة عند تحليل الأدوية باهظة الثمن والمواد السامة (على سبيل المثال، أدوية العلاج الكيميائي)، وما إلى ذلك. ويمكن فحص الأدوية الموجودة في عبوات بلاستيكية أو زجاجية شفافة دون فتحها.

التحليل المتزامن لمختلف مكونات المخاليط المعقدة، بما في ذلك المعلومات حول تركيزاتها. لذلك، على سبيل المثال، باستخدام هذه الطريقةمن الممكن تحليل نسبة الماء والمذيبات العضوية والمكونات الأخرى في الأنظمة متناهية الصغر، مثل مستحلبات الزيت في الماء أو مستحلبات الماء في الزيت.
إمكانية تنظيم التحكم عن بعد للعينات في الوقت الحقيقي مباشرة في سير العملية (التحكم عن بعد). ولهذه الأغراض، يتم استخدام مقاييس الطيف الثابتة أو المحمولة. يتم تركيب الأجهزة الثابتة في مرافق الإنتاج الخاصة بمؤسسات الأدوية، حيث يتم دمجها مباشرة في خطوط الإنتاج، وتركيب أجهزة الاستشعار فوق سيور النقل، وفي المفاعلات الكيميائية، وغرف الخلط. يتيح لك ذلك تلقي المعلومات عبر الإنترنت واستخدام البيانات المستلمة في نظام التحكم الآلي. غالبًا ما تكون مختبرات مراقبة جودة الأدوية المتنقلة مجهزة بمطياف NIR محمول يعمل بالبطارية.

طرق الحصول على الأطياف في منطقة NIR

في المنطقة القريبة من الأشعة تحت الحمراء، يتم الحصول على الأطياف باستخدام الإرسال أو الانعكاس المنتشر.

يمكن استخدام طريقة النقل لتحليل المواد السائلة والصلبة. في هذه الحالة، يتم وضع السوائل في التربيعات أو غيرها من الحاويات المتخصصة المرفقة مع الجهاز. يمكن تصنيع أوعية القياس هذه من الزجاج العادي أو الكوارتز. لاختبار نقل العينات الصلبة، يمكن استخدام مسبار أو كرة.

ومع ذلك، فإن التحليل باستخدام طريقة الانعكاس المنتشر باستخدام المسبار له عدد من المزايا المهمة، لأنه يجعل من الممكن الحصول على طيف أكثر تفصيلاً وأكثر نتائج دقيقة. ويتحقق ذلك بسبب حقيقة أن المستوى المائل لطرف مسبار الألياف الضوئية يقلل من التأثير المرآوي، مما يسمح بتشتت المزيد من الضوء. بالإضافة إلى ذلك، يمكن دمج وحدة في الألياف الضوئية لقراءة الرموز الشريطية من عبوات العينات. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أنه فقط بمساعدة المسبار يمكن التعرف على العينات عن بعد من الجهاز نفسه.

لاختبار العينات ذات التشتت والانعكاس المنخفض، يتم استخدام طريقة انعكاس الإرسال المدمجة. وهذا يتطلب وجود كوفيتات وأجهزة استشعار ذات تصميم خاص، والتي بفضلها يمر تدفق الشعاع عبر العينة التي تم تحليلها مرتين.

وبالإضافة إلى ذلك، يمكن الحصول على أطياف "التفاعل" في المنطقة القريبة من الأشعة تحت الحمراء.

مشاكل مطياف NIR وطرق حلها

كانت المشاكل الرئيسية لهذه الطريقة التحليلية في صناعة الأدوية لفترة طويلة هي صعوبة تحليل الطيف، الذي يتميز بنطاقات امتصاص أقل كثافة وأوسع نسبيًا مقارنة بالنطاقات الأساسية في منطقة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة.

إن الجمع بين الأساليب الرياضية لمعالجة البيانات (القياسات الكيميائية) ونتائج التحليل الآلي جعل من الممكن القضاء على هذا العيب. ولهذه الأغراض، تم تجهيز المحللات الحديثة بحزم برامج خاصة تعتمد على طريقة عنقودية أو تمييزية لمعالجة النتائج.

لكي تكون قادرًا على مراعاة المصادر المختلفة المحتملة لتغيرات الطيف في التحليل الكيميائي، يتم إنشاء مكتبات خاصة للأطياف في شركات الأدوية، مع مراعاة الشركة المصنعة للمواد الخام، العملية التكنولوجيةتصنيعها وتجانس المادة من سلاسل مختلفة ودرجة الحرارة ووضع اكتساب الطيف وعوامل أخرى.

وفقا للمتطلبات التنظيمية الأوروبية، لتجميع المكتبات، من الضروري دراسة 3 عينات على الأقل من المادة الدوائية للحصول على 3 أطياف أو أكثر.

واحدة أخرى مشكلة محتملة- احتمال تغير الطيف بسبب ميزات التصميممطياف NIR - يتم حله عن طريق تأهيل الجهاز وفقًا لمتطلبات دستور الأدوية.

الأشياء التي يجب تذكرها عند إجراء البحوث

في التحليل الطيفي NIR للعينات السائلة وغيرها من العينات الحرارية، تعتمد طبيعة الطيف على درجة تسخينه. يمكن لفارق بضع درجات فقط أن يغير الطيف بشكل كبير. ويجب أن تؤخذ هذه النقطة بعين الاعتبار عند تطوير الوصفة واختبار التكنولوجيا. على سبيل المثال، عند إنشاء دواء جديد أو منتج تجميلي باستخدام جهاز تجانس مختبري تجريبي، غالبًا ما يكون من الضروري تسخين الخليط المتجانس. يجب تبريد عينة المستحلب التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة قبل فحصها في مطياف NIR.

عند دراسة المواد الخام المسحوقة، يمكن أن يؤثر وجود الكميات المتبقية من المذيبات (الماء، وما إلى ذلك) على نتائج التحليل. ولذلك، تشير الدراسات الدوائية إلى الحاجة والتكنولوجيا لتجفيف هذه العينات.
تتأثر نتائج التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة بسمك طبقة المسحوق، مما يؤثر بشكل مباشر على درجة النفاذية. كلما زادت سماكة الطبقة، كلما زاد الامتصاص. لذلك، إذا كانت مهمة الاختبار هي مقارنة عينات مختلفة باستخدام طريقة الإرسال، فمن الضروري تحضير عينات بنفس سماكة الطبقة أو أخذ هذا المؤشر في الاعتبار عند مقارنة النتائج التي تم الحصول عليها. إذا تم تحليل درجة الانعكاس، فيمكن أن يكون سمك الطبقة (ولكن ليس أقل من عمق اختراق الحزمة). لتحليل عينة من المسحوق باستخدام طريقة الانعكاس المنتشر، التي يكون سمك الطبقة فيها أقل من عمق اختراق الشعاع، يجب أن تكون العينة محمية.
بالإضافة إلى ذلك، تعتمد خصائص الطيف على الخصائص البصرية والكثافة وتعدد الأشكال للمواد قيد الدراسة.