Применение БИК-спектроскопии при производстве, контроле качества лс и выявлении недоброкачественных и фальсифицированных лс

1. ПРИМЕНЕНИЕ БИК-СПЕКТРОСКОПИИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ, КОНТРОЛЕ КАЧЕСТВА ЛС И ВЫЯВЛЕНИИ НЕДОБРОКАЧЕСТВЕННЫХ И ФАЛЬСИФИЦИРОВАННЫХ ЛС

Пиневич Юлия
ФФМ МГУ
5 курс

2. Электромагнитный спектр

INFRARED
X-RAY
0,2 nm
ULTRA-VIOLET
2 nm
VISIBLE
400-800 nm
NEAR
MICROVAWE
3 mm-20 cm
MID
FAR
Диапазон длин волн от 780 до 2500 нм
Частота колебаний от 12000 до 4000 см-1
RADIO
10 m-30 Km

3.

БИК спектрометрия позволяет проводить качественную и
количественную оценку химических, физических и физико-химических
характеристик:
– установление подлинности;
– определение содержания действующего вещества в ЛС
– содержание воды и органических растворителей;
– гидроксильное и йодное число, степень гидроксилирования;
– кристаллическую форму и степень кристалличности;
– полиморфную форму или псевдополиморфную форму;
– дисперсность частиц;
– позволяет обнаружить различия между препаратами-дженериками
или отдельными производственными сериями ЛП.

4.

equilibrium bond length
stretched
compressed
Молекула
Степеней свободы
Не линейная
Линейная
3N -6
3N- 5

5.

БИК-спектры отражают обертоны основных колебательных частот
связей C-H, N-H, O-H и S-H и их комбинации (комбинационные полосы).
С увеличение обертона интенсивность ослабевает.

6.

R-H – самые значительные обертоны (большой дипольный момент)
O-H, N-H, C-H, S-H – сильная абсорбция
H2 – нет дипольного момента, нет абсорбции

7.

Вероятность переходов-обертонов и интенсивность
соответствующих полос понижается примерно на 1-2
порядка на каждый шаг от фундаментального колебания.
Наложение обертонов и составных сигналов приводит к
уменьшению структурной селективности БИК-спектров.
n = 1 – фундаментальный переход.
n = 2, 3, .... Первый, второй и т.д. обертон.

8.

Оптическое волокно
Мощность компьютеров
Для большинства материалов в БИК-диапазоне
сравнительно низкий коэффициент поглощения
Хемометрические методы
Повышенный интерес

9. Преимущества метода:

Быстрота (5—10 сек),
Простота,
Отсутствие предварительной подготовки образца,
Объективность и воспроизводимость получаемых результатов,
Неразрушающий характер анализа (без предварительного
разрушения (растворения, концентрирования), без вскрытия
упаковки ЛП),
Одновременная оценка нескольких параметров,
Возможность проведение дистанционного контроля.

10. Дисперсность

11.

Маленький размер частиц
Большой размер частиц
Больше угасание, меньше
пропускание
Больше угасание, меньше
пропускание

12.

Totally non-invasive analysis of blood glucose by NIR

13. Недостатки

- Комбинационные линии сложно анализировать
- Очень тонкая грань различий в спектрах
- Необходима калибровка

14. Сложность различия

15.

16.

Способы измерения
– измерение пропускания (или поглощения);
– измерение излучения, отраженного или рассеянного от образца.
Измерение пропускания.
T
I
I0
I
1
A log 10 (T ) log 10 log 10 0 .
T
I
Диффузное отражение. измеряют коэффициент отражения (R), представляющий отношение
интенсивности света, отраженного от образца (I), к интенсивности света, отраженного от фона (Ir) или
обратную логарифмическую величину этого отношения (АR):
R
I
Ir
I
1
AR lg lg r
I
R
Пропускание-отражение. комбинация пропускания и отражения благодаря специальной
конструкции кювет и датчиков, в которых излучение дважды проходит через образец, что позволяет
анализировать образцы с низкой поглощающей и рассеивающей способностью.
Коэффициент двойного пропускания (Т*):
T*
I
IT
1
A* lg *
T

17.

NIR
отражение
NIR
пропускание
поглощение
Детектор
Детектор

18. Факторы, влияющие на результаты измерений

Температура образца.
Влага и остаточные количества растворителей.
Толщина образца
Оптические свойства образца.
Полиморфизм.
Возраст образцов.

19.

Калибровка
y = Xb + f
свойство
свойство
смещение
Концентрация
a
угол наклона

20. Калибровка

Большинство методов - для калибровки
мультивариативных образцов.
Абсорбция связана с концентрацией и
физическими свойствами аналита.
Метод наименьших квадратов,
применяемый в большинстве случаев, не
подходит.
Показания
образцов
Референсное
значение

21.

O-H обертон
O-H комбинационная полоса
21

22. ПЛС

Из-за сильного перекрывания
полос поглощения,
количественный анализ
проводят преимущественно
хемометрическими
алгоритмами, например
такими, как метод проекций
на латентные структуры
(ПЛС), метод регрессии на
главные компоненты (РГК).

23. Устройство БИК-спектрометров:

– источник излучения (кварцевая лампа);
– монохроматор (дифракционная решетка, призма, оптико-акустический фильтр) или
интерферометра (для Фурье спектрометров);
– детектор (на основе кремния, сульфида свинца, арсенида индия, арсенида индия-галлия,
теллурида ртути-кадмия, дейтерированного триглицина сульфата);
– устройство размещения образца и/или дистанционного оптоволоконного зонда.
Спектрометры могут быть оснащены кюветным отделением, интегрирующей сферой, внешними
модулями для измерения пропускания сильно рассеивающих образцов, устройствами
автоматической подачи образцов, оптоволоконными зондами.

24.

25.

26.

Fibers in
Fibers out
Mirror

27.

IR Source
IR Energy
Sample
Delivery Fiber Bundle
Collection Fiber Bundle
Reflected IR Energy
Detector

28. Спасибо за внимание!

29.

Соединения с C-H или C=H связями
1.5
1st overtone
Combination
Absorbance Units
1.0
Hexane
0.5
2nd overtone
0.0
Benzene
10000
9000
8000
Wavenumber cm-1
7000
6000
29

30.

Соединения с O-H или N-H связями
1.5
O-H 1st overtone
Absorbance Units
1.0
Isopropanol
0.5
N-H 1st overtone
0.0
Ethylamine (in water)
10000
9000
8000
Wavenumber cm-1
7000
6000
30

31.

Dispersive
Diode Array
Fourier
Transform

32. HCl

= электрон
Xray
UV,VIS
H
Cl
NIR,IR
Gamma ray
UV,VIS

33.

H2O
Absorbance
1.5
1
0.5
visible
0
400
600
800
near infrared
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
Wavelength