Análisis de bicicletas. Aplicaciones de la espectroscopia del infrarrojo cercano. Revalidación o revalidación
como un manuscrito
DOLBNEV DMITRI VLADIMIROVICH
IDENTIFICACIÓN DE MEDICAMENTOS MEDIANTE ESPECTROSCOPÍA DE INFRARROJO CERCANO
14/04/02 – química farmacéutica, farmacognosia
tesis para un título académico
candidato de ciencias farmacéuticas
Moscú – 2010
El trabajo se llevó a cabo en la Institución Educativa Estatal de Educación Profesional Superior Primera Universidad Médica Estatal de Moscú que lleva el nombre
Supervisores científicos:
Doctor en Ciencias Farmacéuticas, Académico de la Academia Rusa de Ciencias Médicas, Profesor
Doctor en Ciencias Farmacéuticas, Profesor
Opositores oficiales:
Organización líder:
Centro Científico Panruso para la Seguridad de Sustancias Biológicamente Activas (VSC BAV)
La defensa tendrá lugar “___”____________________2010 a las ____ en punto en una reunión del Consejo de Disertación (D 208.040.09) en la Primera Universidad Médica Estatal de Moscú que lleva el nombre de Moscú, Nikitsky Boulevard, 13.
La disertación se puede encontrar en la biblioteca de la Universidad Médica Estatal de Moscú que lleva su nombre. Moscú, perspectiva Nakhimovsky, 49.
Secretario científico de la tesis.
consejo D 208.040.09
Doctor en Ciencias Farmacéuticas,
Profesor
Relevancia del tema de investigación. Durante los últimos 15 años, la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIR) se ha desarrollado rápidamente y ha encontrado aplicación en una amplia variedad de industrias. La espectroscopia NIR se conoce como un método eficaz para el análisis cualitativo y cuantitativo. Este método se utiliza ampliamente en la agricultura (para determinar la calidad del suelo, el contenido de proteínas, grasas, etc. en productos alimenticios), en la industria (para determinar la composición de los productos petrolíferos, la calidad de los productos textiles, etc.), en medicina (para determinar grasas, oxígeno en la sangre, estudios de desarrollo de tumores). Actualmente, la espectroscopia NIR se está convirtiendo en uno de los métodos de control de procesos en la industria farmacéutica en Europa y Estados Unidos.
Se utiliza para probar materias primas de entrada, uniformidad de mezcla, determinar el punto final de granulación, contenido de humedad de secado, uniformidad de formación de tabletas y medir el espesor del recubrimiento.
El método de espectroscopia NIR se describe en la Farmacopea europea y en la Farmacopea estadounidense, pero todavía se utiliza relativamente raramente en los análisis de la farmacopea: principalmente para determinar el contenido de agua en preparaciones obtenidas de sangre.
En este sentido, es de gran importancia el desarrollo de métodos unificados para el análisis de sustancias farmacéuticas y fármacos para su uso posterior en el análisis de la farmacopea.
Esta cuestión es de particular importancia en relación con la publicación de la 12ª edición de la Farmacopea Estatal de la Federación de Rusia.
También es necesario señalar el problema actual de los medicamentos falsificados, una de cuyas soluciones es el desarrollo de métodos de análisis rápidos.
Teniendo en cuenta lo anterior, un problema urgente es el desarrollo de métodos unificados para analizar sustancias y preparados e identificar medicamentos falsificados mediante el método de espectroscopia NIR.
Propósito y objetivos del estudio. El objetivo del estudio fue desarrollar métodos unificados para analizar sustancias y preparados e identificar medicamentos falsificados mediante el método de espectroscopia NIR.
Para lograr este objetivo se resolvieron las siguientes tareas:
– estudiar la posibilidad de obtener espectros NIR de sustancias, tabletas y cápsulas utilizando un sensor de fibra óptica y una esfera integradora;
– comparar los espectros NIR de sustancias y drogas;
– comparar los espectros NIR de fármacos con diferentes contenidos de sustancia activa;
– estudiar la posibilidad de utilizar la espectroscopia NIR para determinar la autenticidad de sustancias y preparados de fabricantes específicos, así como para identificar medicamentos falsificados;
– desarrollar una biblioteca electrónica de espectros NIR de sustancias y fármacos.
Novedad científica de los resultados de la investigación. Por primera vez se ha demostrado que el método de espectroscopia NIR se puede utilizar tanto para determinar la autenticidad de sustancias farmacéuticas como de productos medicinales acabados (tabletas y cápsulas). Se ha demostrado que, en general, los espectros NIR de sustancias y fármacos difieren. Los espectros se pueden obtener utilizando un sensor de fibra óptica y una esfera integradora. Se ha demostrado que si la cubierta de la cápsula o el envase de la tableta (blister) es transparente, se puede obtener un espectro sin retirar las cápsulas ni sacar los comprimidos del envase. Se ha demostrado que el método de espectroscopia NIR se puede utilizar para identificar medicamentos falsificados, siempre que se comparen los espectros de los medicamentos originales y de prueba. Los espectros de sustancias y fármacos se pueden almacenar como una biblioteca electrónica. Se ha establecido que para una comparación más confiable del espectro del fármaco de prueba y el espectro estándar, se requiere el uso de procesamiento de datos matemáticos.
Importancia práctica de la obra. Se proponen métodos desarrollados para analizar medicamentos mediante espectroscopia NIR para establecer la autenticidad de sustancias farmacéuticas, medicamentos en forma de tabletas y cápsulas. Las técnicas permiten el uso de una esfera integradora y un sensor de fibra óptica (“pistola”).
Los métodos desarrollados también pueden utilizarse para la identificación rápida de medicamentos falsificados y para el control de entrada y salida de sustancias farmacéuticas y productos intermedios en las empresas farmacéuticas. Los métodos permiten en algunos casos realizar un control de calidad no destructivo sin abrir el embalaje primario.
La biblioteca desarrollada de espectros NIR se puede utilizar para identificar sustancias, tabletas y cápsulas utilizando un sensor de fibra óptica ("pistola") y una esfera integradora.
Los resultados del trabajo han sido probados y utilizados en el departamento de control de calidad.
Aprobación del trabajo. Las principales disposiciones del trabajo de tesis fueron informadas y discutidas en el XII Congreso Nacional Ruso “El Hombre y la Medicina” (Moscú, 2005), el Congreso Internacional de Química Analítica ICAS (Moscú, 2006) y el XIV Congreso Nacional Ruso “El Hombre y la Medicina”. (Moscú, 2007). El trabajo fue probado en una reunión científica y práctica del Departamento de Química Farmacéutica con el curso de química toxicológica de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de la Universidad Médica Estatal de Moscú. 22 de marzo de 2010
Publicaciones. Se han publicado 5 trabajos impresos sobre el tema de la tesis.
Vincular la investigación al diseño de problemas de las ciencias farmacéuticas. El trabajo de tesis se llevó a cabo en el marco de un tema complejo del Departamento de Química Farmacéutica de la Universidad Médica Estatal de Moscú que lleva su nombre. “Mejora del control de calidad de los medicamentos (aspectos farmacéuticos y ambientales)” (registro estatal No. 01.200.110.54.5).
Estructura y alcance de la tesis. La disertación se presenta en 110 páginas de texto mecanografiado, consta de una introducción, una revisión de la literatura, 5 capítulos de estudios experimentales, conclusiones generales, una lista de referencias y también incluye 1 apéndice por separado. El trabajo de tesis está ilustrado con 3 tablas y 54 figuras. La lista de referencias incluye 153 fuentes, de las cuales 42 son extranjeras.
Disposiciones para la defensa:
– resultados del estudio de la posibilidad de obtener espectros NIR de sustancias, tabletas y cápsulas utilizando un sensor de fibra óptica y una esfera integradora;
– resultados de un estudio comparativo de los espectros NIR de sustancias y fármacos, así como de los espectros NIR de fármacos con diferentes contenidos de sustancia activa;
– los resultados del estudio de la posibilidad de utilizar la espectroscopía NIR para determinar la autenticidad de sustancias y preparados de determinados fabricantes, así como para identificar medicamentos falsificados.
1. Objetos de estudio
Se han estudiado sustancias y preparados de varios fármacos. En el estudio se utilizaron un total de 35 sustancias: hidróxido de aluminio, sulfato de amikacina, ácido ascórbico, ascorbato de sodio, warfarina sódica, vitamina B12, gemfibrozilo, hidróxido de magnesio, glurenorm, D-biotina, gluconato de hierro, zopiclona, pantenoato de calcio D, clindamicina. fosfato, clorhidrato de lidocaína, tartrato de metoprolol, nicotinamida, paracetamol, clorhidrato de piridoxina, piperacilina, clorhidrato de ranitidina, riboflavina, mononitrato de tiamina, tirotricina, famotidina, ácido fólico, cefadroxilo, sal sódica de cefazolina, sal sódica de ceftizoxima, clorhidrato de ciprofloxacina, cianocoblamina, varios fabricantes y 59 medicamentos de diversos fabricantes que contienen: isoniazida, meloxicam, omeprazol, clorhidrato de ranitidina, rifampicina, famotidina, ciprofloxacina, esomeprazol, etambutol, así como 2 muestras falsificadas (OMEZ 20 mg, Dr. Reddy`s Lab. y Rifampicina 150 mg). .
2. Equipos y condiciones de prueba.
En el trabajo se utilizó un dispositivo MPA: un espectrómetro de Fourier de infrarrojo cercano (Bruker Optics GmbH, Alemania). Parámetros de registro: rango espectral de 800 nm a 2500 nm (cm-1 a 4000 cm-1), número de escaneos 16, resolución espectral 4 cm-1. El instrumento se controló y los espectros obtenidos se procesaron utilizando el paquete de software OPUS 6.0 (Bruker Optics GmbH, Alemania). Los espectros NIR se obtuvieron de dos formas:
1) usando un sensor de fibra óptica (“pistola”),
2)
Ambos métodos se utilizaron para obtener espectros NIR de sustancias, tabletas y cápsulas.
El sensor de fibra óptica (“pistola”) permite únicamente mediciones de reflexión, mientras que la esfera integradora permite mediciones tanto de reflexión como de transmisión. En este trabajo se obtuvieron espectros de reflectancia NIR.
2.1. Métodos para obtener espectros NIR:
utilizando un sensor de fibra óptica (“pistola”).
2.1.1. Sustancias . La sustancia en polvo se vertió en una cubeta transparente con un espesor de capa de 1 a 3 cm y luego se presionó el sensor de fibra óptica perpendicularmente a la superficie del polvo. El procedimiento de registro del espectro se inició presionando un botón en el sensor de fibra óptica. La medición de los espectros se repitió de 3 a 5 veces desde diferentes áreas para obtener resultados de análisis estadísticamente confiables.
2.1.2. Comprimidos retirados del blister. . El sensor de fibra óptica se presionó perpendicular a la tableta. El procedimiento de registro del espectro se inició presionando un botón en el sensor de fibra óptica. La medición de los espectros se repitió de 3 a 5 veces desde diferentes áreas de la tableta para obtener resultados de análisis estadísticamente confiables.
2.1.3. Tabletas en blister . Si el blíster es transparente, la medición se llevó a cabo de la siguiente manera, el sensor de fibra óptica se presionó perpendicular a la superficie de la tableta en el blíster. El procedimiento de registro del espectro se inició presionando un botón en el sensor de fibra óptica. La medición de los espectros se repitió de 3 a 5 veces desde diferentes áreas de la tableta en el blister para obtener resultados de análisis estadísticamente confiables. Si el blister era opaco o de aluminio, primero se retiraba el comprimido del blister y luego se obtenía el espectro NIR.
2.1.4. Cápsulas . Si la cubierta de la cápsula es transparente, entonces la medición se realizó de la siguiente manera: el sensor de fibra óptica se presionó perpendicular a la superficie de la cápsula en la ampolla. El procedimiento de registro del espectro se inició presionando un botón en el sensor de fibra óptica. La medición de los espectros se repitió de 3 a 5 veces desde diferentes partes de la cápsula en el blister para obtener resultados de análisis estadísticamente confiables. Si la cubierta de la cápsula no era transparente, primero se abría la cápsula y luego se midía el espectro del contenido en una cubeta de vidrio.
2.2. Métodos para obtener espectros NIR:
utilizando una esfera integradora.
Obtención de espectros NIR en modo reflexión
2.2.1. Sustancias . La sustancia en polvo se vertió en una cubeta transparente con un espesor de capa de 1 a 3 cm y luego se colocó la cubeta encima de la ventana óptica de la esfera integradora. El proceso de medición se inició en una computadora usando el programa OPUS o directamente en el propio dispositivo (el botón "Inicio"). La medición de los espectros se repitió de 3 a 5 veces para obtener resultados de análisis estadísticamente confiables.
2.2.2. Comprimidos retirados del blister. . La tableta se colocó en un soporte especial. Encima de la ventana óptica de la esfera integradora se instaló un soporte con una tableta. El proceso de medición se inició en una computadora usando el programa OPUS o directamente en el propio dispositivo (el botón "Inicio"). La medición de los espectros se repitió de 3 a 5 veces desde diferentes áreas de la tableta para obtener resultados de análisis estadísticamente confiables.
2.2.3. Cápsulas . Si la cubierta de la cápsula es transparente, la medición se realizó de la siguiente manera: la cápsula se colocó en un soporte especial. Encima de la ventana óptica de la esfera integradora se instaló un soporte con una cápsula. El proceso de medición se inició en una computadora usando el programa OPUS o directamente en el propio dispositivo (el botón "Inicio"). La medición de los espectros se repitió de 3 a 5 veces desde diferentes partes de la cápsula para obtener resultados de análisis estadísticamente confiables. Si la cubierta de la cápsula no era transparente, primero se abría la cápsula y luego se midía el espectro del contenido en una celda de vidrio colocando la celda encima de la ventana óptica de la esfera integradora.
3. Procesamiento matemático de espectros NIR.
El procesamiento matemático de los espectros obtenidos se realizó utilizando el programa OPUS IDENT, incluido en el paquete de software OPUS 6.0 (Bruker Optics GmbH, Alemania). El espectro desconocido se comparó con el espectro de la biblioteca de referencia calculando la distancia espectral. IDENT identifica aquellos espectros de comparación más cercanos al espectro analizado y determina las desviaciones entre estos espectros y el espectro analizado. Esto permite a IDENT identificar sustancias desconocidas y evaluar el grado en que la sustancia cumple con el estándar de referencia.
Utilizamos dos métodos de procesamiento matemático de espectros NIR: 1) análisis de identidad, que correlaciona el espectro y una sustancia específica, y 2) análisis de conglomerados, que correlaciona el espectro y un grupo de sustancias.
Una vez que se miden los espectros, se genera un espectro promedio de cada material y se crea una biblioteca de todos esos espectros promedio, junto con criterios de aceptación (o umbrales) determinados estadísticamente para todas las sustancias en la biblioteca. El espectro de prueba se comparó con todos los espectros de referencia ubicados en la biblioteca electrónica. El resultado de la comparación entre los espectros A y B termina con la salida de la distancia espectral D, que se denomina "factor de calidad de coincidencia" en el programa IDENT. La distancia espectral indica el grado de similitud espectral. Dos espectros con una distancia espectral igual a cero son completamente idénticos. Cuanto mayor sea la distancia entre dos espectros, mayor será la distancia espectral. Si la distancia espectral es menor que el umbral de una sustancia y mayor que el umbral de todas las demás sustancias, se identifica la sustancia desconocida.
El análisis de conglomerados le permite examinar los espectros NIR en busca de similitudes y dividir espectros similares en grupos. Estos grupos se denominan clases o clusters. Este tipo de análisis se llevó a cabo para una presentación más conveniente de los datos en forma gráfica.
Los algoritmos de clúster jerárquico se realizan según el siguiente esquema:
Primero, calcule las distancias espectrales entre todos los espectros,
· luego los dos espectros con mayor similitud se fusionan en un grupo,
· calcular las distancias entre este grupo y todos los demás espectros,
· dos espectros con la distancia más corta se fusionan nuevamente en un nuevo grupo,
· calcular las distancias entre este nuevo grupo y todos los demás espectros,
· dos espectros se fusionan en un nuevo grupo
Este procedimiento se repite hasta que sólo quede un grupo grande.
4 . Resultados de la investigacion
Se ha estudiado la posibilidad de utilizar el método de espectroscopia NIR para identificar sustancias y medicamentos de varios fabricantes nacionales y extranjeros.
Como resultado de la investigación, se crearon seis bibliotecas electrónicas diferentes de espectros NIR:
1) espectros NIR del contenido de la cápsula obtenidos utilizando un sensor de fibra óptica (“pistola”),
2) espectros NIR del contenido de la cápsula obtenidos utilizando una esfera integradora,
3) espectros NIR de tabletas obtenidos utilizando un sensor de fibra óptica (“pistola”),
4) espectros NIR de tabletas obtenidos utilizando una esfera integradora,
5) espectros NIR de sustancias obtenidos mediante un sensor de fibra óptica (“pistola”),
6) Espectros NIR de sustancias obtenidos mediante una esfera integradora.
4.1. Dependencia de los espectros NIR de sustancias y preparados del método de preparación (utilizando una “pistola” y una esfera integradora).
En la Fig. La Figura 1 muestra los espectros NIR de la sustancia clorhidrato de ranitidina de Vera Laboratories (India), obtenidos utilizando una "pistola" y una esfera integradora. La figura muestra que los espectros difieren en la intensidad de las bandas de absorción, pero las propias bandas de absorción coinciden en los valores del número de onda.
La principal diferencia entre la espectroscopia NIR y la espectroscopia IR de rango medio es que los espectros no se pueden comparar visualmente. El hecho es que, en general, hay un número insuficiente de bandas en el espectro NIR y la intensidad de muchas bandas es baja (especialmente el segundo y tercer sobretono), por lo que se requiere un procesamiento matemático de los espectros.
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Arroz. 2. Resultado del análisis IDENT del espectro NIR de comprimidos de Ulfamid 40 mg, KRKA (Eslovenia), obtenido mediante una “pistola” utilizando una biblioteca electrónica de espectros NIR obtenidos mediante una esfera integradora.
Arroz. 3. Resultado del análisis IDENT del espectro NIR de comprimidos de Ulfamid 40 mg, KRKA (Eslovenia), obtenido mediante una esfera integradora utilizando una biblioteca electrónica de espectros NIR obtenidos mediante una “pistola”.
4.2. Identificación del principio activo mediante el espectro NIR de preparados que contienen esta sustancia.
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Arroz. 7. Resultado del análisis IDENT del espectro NIR de comprimidos de ciprofloxacina de 250 mg, Cypress Pharmaceutical Inc. (EE.UU.), utilizando una biblioteca que consta de espectros NIR de diversas sustancias.
Así, hemos establecido que con un alto contenido del principio activo (al menos 40%) en el fármaco, es posible establecer la autenticidad del fármaco mediante el espectro NIR de la sustancia.
4.3. Identificación de fármacos con diferentes dosis mediante espectros NIR.
En la tercera parte del estudio, descubrimos que el método de espectroscopía NIR se puede utilizar para determinar varias dosis de un fármaco en particular, si están disponibles en la biblioteca electrónica de espectros NIR. Para ello se creó una biblioteca electrónica de espectros NIR a partir de fármacos que contienen famotidina como ingrediente activo, que incluyó 27 muestras de 7 fabricantes diferentes en dosis de 10 mg, 20 mg y 40 mg (Fig. 8).
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Arroz. 9. Resultados del análisis IDENT, comprimidos de quamamg, 20 mg y 40 mg, Gedeon Richter Plc. (Hungría) utilizando una biblioteca que consta de espectros NIR de varios fármacos en distintas dosis.
4.4. Identificación de medicamentos a través del blister.
Para establecer la posibilidad de identificar fármacos mediante espectroscopía NIR a través de un blister, se crearon dos bibliotecas adicionales de espectros NIR nº 7 y nº 8:
7) Espectros NIR de cápsulas obtenidos utilizando un sensor de fibra óptica (“pistola”) directamente a través del blister,
8) Espectros NIR de comprimidos obtenidos mediante un sensor de fibra óptica (“pistola”) directamente a través del blister.
Durante el análisis, los espectros NIR de los fármacos obtenidos a través del blíster se compararon con los espectros NIR obtenidos de la superficie de tabletas o cápsulas sin el blíster. En la Fig. La Figura 10 muestra dicha comparación de los espectros de las cápsulas de rifampicina.
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Arroz. 11. El resultado del análisis IDENT del espectro NIR de cápsulas de rifampicina de 150 mg (Rusia), obtenido usando una “pistola” directamente a través del blíster usando una biblioteca electrónica obtenida a través del blíster.
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Arroz. 13 espectros NIR del contenido de cápsulas de omeprazol de 20 mg de 14 fabricantes diferentes en comparación con una muestra falsificada, obtenida mediante una esfera integradora.
De los datos obtenidos se desprende claramente que sin procesamiento matemático sólo se puede distinguir de forma fiable el espectro de las falsificaciones.
Utilizando el software “OPUS IDENT” para un modelo tridimensional de procesamiento estadístico de espectros (“análisis de conglomerados”), obtuvimos la distribución de los espectros NIR de cápsulas de omeprazol genérico de 20 mg, que se pueden presentar en forma de dendrograma ( Figura 14).
Arroz. 14. Análisis de conglomerados de las muestras estudiadas tomadas por triplicado de 14 fabricantes diferentes.
Como resultado del análisis de conglomerados, todos los medicamentos estaban bien divididos en sus clases y según su fabricante (Fig. 14).
El procesamiento matemático de los resultados obtenidos mediante el análisis IDENT mostró la presencia de un medicamento falsificado. El programa OPUS determinó que esta muestra X está efectivamente falsificada y su “coeficiente de calidad de coincidencia” (distancia espectral) es mucho mayor que el umbral para todos los medicamentos de este grupo (omeprazol, cápsulas de 20 mg) de 14 fabricantes diferentes, de los cuales se puede obtener una prueba electrónica. Se creó la biblioteca (Fig. 15).
Arroz. 15. Resultado del análisis IDENT para una muestra falsificada de OMEZ 20 mg, Dr. Laboratorio de Reddy. (India).
Como resultado del análisis IDENT, se identificaron de forma única una serie de todas las muestras originales de cápsulas de 20 mg de omeprazol y compilamos una tabla resumen de resultados para todas las muestras, incluida la muestra falsificada (Tabla 1).
Mesa 1. Tabla resumen de los resultados del análisis IDENT en el grupo de omeprazol, cápsulas de 20 mg.
Nombre de la muestra | Distancia espectral | ||
muestra falsificada | |||
Muestra de KRKA | |||
Muestra de la empresa Akrikhin. | |||
Muestra de los laboratorios Ranbaxy | |||
Muestra del Dr. Laboratorio de Reddy. | |||
Muestra de M. J. Boipharm | |||
Empresa de muestra | |||
Empresa de muestra | |||
Empresa de muestra | |||
Muestra de la empresa "Pharma". | |||
Muestra de la empresa Obolenskoye" | |||
Empresa de muestra. vit. fábrica" |
Así, como resultado de la investigación realizada para identificar medicamentos de omeprazol de varios fabricantes mediante espectroscopia NIR, pudimos obtener resultados en la identificación de productos falsificados para el medicamento falsificado OMEZ 20 mg, dijo el Dr. Laboratorio de Reddy. (India), y también identificar de forma única cada genérico según su fabricante. También obtuvimos resultados positivos del análisis IDENT para todas las tabletas que contienen clorhidrato de ranitidina (12 muestras) y famotidina (9 muestras), lo que nos permite identificar de forma única al fabricante de cada muestra.
CONCLUSIONES GENERALES
1. Se demostró que los espectros NIR de sustancias, tabletas y cápsulas se pueden obtener utilizando un sensor de fibra óptica y una esfera integradora. En este caso, para establecer la autenticidad, se debe utilizar una biblioteca electrónica obtenida de la misma manera que se utilizó para tomar el espectro NIR de la muestra de prueba.
2. Se ha demostrado que con un alto contenido (al menos 40%) del principio activo en el fármaco, es posible establecer la autenticidad del fármaco basándose en el espectro de la sustancia. Sin embargo, en general, para identificar fármacos se debe utilizar una biblioteca electrónica compilada a partir de los espectros NIR de los fármacos correspondientes.
3. Se ha establecido que el método de espectroscopia NIR se puede utilizar para diferenciar medicamentos de un fabricante específico que contienen el mismo principio activo en diferentes dosis. Al mismo tiempo, en algunos casos resulta difícil determinar cuantitativamente el principio activo de medicamentos de diferentes fabricantes mediante el método de espectroscopia NIR.
4. Se ha demostrado que el método de espectroscopia NIR se puede utilizar para identificar al fabricante de una sustancia o fármaco. En este caso, se debe realizar un análisis paralelo del producto probado de una serie específica y un producto conocido de la misma serie.
5. Se ha desarrollado una biblioteca electrónica de espectros NIR de sustancias y preparados que contienen diversos ingredientes activos y fabricados por diferentes fabricantes.
1. , Evaluación comparativa de la calidad de los fármacos mediante espectroscopia de infrarrojo cercano // Resúmenes. informe XII Nacional Ruso congr. “El hombre y la medicina.” – M., 18-22 de abril. 2005.– pág.780.
2. , Detección de medicamentos falsificados mediante espectroscopia NIR // Proc. informe XIV Nacional Ruso congr. “El hombre y la medicina.” – M., 16-20 de abril. 2007.– pág.17.
3. , El método de la espectroscopia del infrarrojo cercano como dirección prometedora en la evaluación de la calidad de los medicamentos // Cuestiones de química biológica, médica y farmacéutica – 2008. – No. 4. – P. 7-9.
4. , Aplicación del método de espectroscopia de infrarrojo cercano para la identificación de fármacos // Cuestiones de química biológica, médica y farmacéutica.– 2008. – No. 6. – P. 27-30.
5. Arzamastsev A. P., Dorofeyev V. L., Dolbnev D. V., Houmoller L., Rodionova O. Ye. Métodos analíticos para la detección rápida de medicamentos falsificados. Congreso Internacional de Ciencias Analíticas (ICAS-2006), Moscú, 2006. Libro de resúmenes. V.1. pág.108.
El espectrómetro MicroNIR™ Pro es un espectrómetro NIR ultracompacto, ultraligero y asequible que combina componentes ópticos Viavi OSP de alta precisión con las tecnologías ópticas y de miniaturización de instrumentos más avanzadas. El espectrómetro MicroNIR™ Pro es la solución ideal para una variedad de aplicaciones, ya que combina una buena relación calidad-precio y facilidad de uso. Con el tamaño más compacto y el peso más ligero de cualquier solución disponible comercialmente, el espectrómetro MicroNIR™ Pro NIR se puede integrar fácil y directamente en la mayoría de los aparatos de la línea de producción, como secadores de lecho fluidizado, mezcladores, compactadores de rodillos y máquinas de hacer tabletas para controlar o monitorear la humedad en el final de la operación tecnológica. El factor de forma ultracompacto del espectrómetro también permite su uso en investigaciones forenses de campo para la identificación de explosivos y sustancias narcóticas.
Descripción general de la tecnología
Las soluciones de análisis espectral NIR móviles e integradas se utilizan actualmente para análisis cualitativos y cuantitativos de sólidos, líquidos y gases, y son ideales para las industrias alimentaria y agrícola, farmacéutica y química, e investigación medioambiental. Al mismo tiempo, el tamaño compacto del espectrómetro NIR tiene una gran demanda, ya que dichos dispositivos son convenientes para usar en condiciones de campo, así como para integrarlos en reactores y máquinas industriales.
Para fabricar el módulo óptico de los espectrómetros MicroNIR, se utiliza una tecnología patentada para pulverizar filtros sintonizables lineales (LVF) de película delgada. Estos filtros actúan como elemento dispersante del espectrómetro y representan un recubrimiento unilateral delgado especial en forma de cuña. Dado que la longitud de onda de la banda de máxima absorción depende del espesor del recubrimiento 
Filtro de luz, la forma de cuña del filtro LVF permite que las longitudes de onda de luz pasen secuencialmente. Por lo tanto, todas las soluciones ópticas de Viavi son filtros LVF combinados directamente con un detector de matriz de diodos.
El filtro sintonizable lineal con detector de matriz de diodos, fuentes de luz, componentes ópticos auxiliares y electrónica están contenidos en un paquete único y muy compacto, lo que proporciona flexibilidad integrada y movilidad de campo inigualables.
Dependiendo del modo de medición y del tipo de muestras, los espectrómetros MicroNIR TM 1700 ES pueden equiparse con varios accesorios:
- Portafrascos para análisis de polvos y algunos líquidos.
- El manguito (incluido de serie) es necesario para proteger la óptica del espectrómetro y establecer la distancia focal óptima.
- El manguito con ventana protectora adicional se utiliza para el análisis de polvos envasados en bolsas de plástico.
- Módulo de transmitancia Necesario para el análisis de líquidos y películas delgadas.
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Espectrómetro NIR MicroNIR™ OnSite
El espectrómetro NIR MicroNIRTM OnSite es una versión resistente especial del espectrómetro MicroNIR™ 1700 ES, fabricado de acuerdo con el estándar de seguridad IP65. Este espectrómetro se recomienda para uso en condiciones expedicionarias, así como cuando se trabaja en almacenes e investigaciones forenses, en todos casos donde es necesaria una protección confiable contra la humedad y el polvo.
Para un funcionamiento aún más seguro, se recomienda utilizar este espectrómetro junto con tabletas o portátiles con protección IP65. Se utiliza una versión móvil especial del software para el análisis cuantitativo y la identificación de sustancias desconocidas de forma rápida y precisa.
Espectrómetros NIR MicroNIR™ PAT USB / USB Extendido
MicroNIR™ PAT USB y MicroNIR™ PAT USB Extended son espectrómetros NIR industriales diseñados para su instalación en equipos industriales de cualquier tamaño. Estos dispositivos vienen en una carcasa protegida (clasificación IP65), están hechos de acero inoxidable SS316 para una fácil limpieza y prácticamente no requieren mantenimiento.
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espectrómetro NIR MicroNIR™ PAT WE
El espectrómetro NIR MicroNIR™ PAT WE es la solución más móvil en el campo de los analizadores NIR industriales portátiles. Para proporcionar resultados de medición rápidos y precisos, la carcasa compacta de aluminio alberga un espectrómetro (con puerto de medición de acero inoxidable SS316), una batería de iones de litio, un módulo WiFi y sensores de acelerómetro. Este dispositivo se puede instalar en partes móviles de dispositivos industriales.
Características clave:
- El diseño del espectrómetro no tiene componentes móviles.
- Para su funcionamiento no se utilizan costosos cables de fibra óptica.
- La carcasa del analizador está hecha de aluminio y acero inoxidable SS316 y está protegida contra la humedad y el polvo de acuerdo con IP65.
- La batería de iones de litio reemplazable proporciona hasta 8 horas de funcionamiento continuo.
- Un sistema de orientación de 9 ejes, que incluye un acelerómetro, un magnetómetro y un giroscopio, le permite compensar completamente las mediciones si el dispositivo está instalado en un dispositivo en movimiento o giratorio.
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Descripción general del software
El software MicroNIR™ Pro proporciona una interfaz de usuario intuitiva adaptada a computadoras personales y móviles modernas, incluidas aquellas equipadas con pantallas táctiles. Este software le permite no solo controlar espectrómetros, sino también desarrollar métodos de medición y construir modelos de calibración para análisis cualitativos y cuantitativos. El software cumple totalmente con 21 CFR Parte 11, tiene una estructura de acceso de múltiples niveles y está equipado con todas las herramientas necesarias para almacenar grandes cantidades de datos y realizar auditorías.
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Los datos adquiridos con el software MicroNIR™ PRO se pueden importar fácilmente al potente software Unscrambler X de SAMO (incluido con los espectrómetros MicroNIR™) y espectros preprocesados por lotes seguidos de modelos quimiométricos de clasificación y regresión. Los algoritmos de modelado PCA, PLS-DA y SVM están disponibles para análisis cualitativos, y PLS, PCR y SVM-R para análisis cuantitativos.
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Uno de los métodos más extendidos en el mundo para identificar falsificaciones es el método de espectroscopia de infrarrojo cercano con transformada de Fourier (espectroscopia NIR). Sus principales ventajas son: rapidez de análisis, ausencia o mínima preparación de la muestra (posibilidad de análisis sin abrir el paquete), obtención de características de las propiedades tanto físicas como químicas del fármaco (identificación de componentes, determinación de cristalinidad, análisis cuantitativo de la sustancia activa). ). Varios métodos de investigación adicionales le permiten estudiar muestras de diferentes estados físicos (métodos de transmisión, reflexión difusa). Todas estas ventajas permiten identificar de forma fiable los productos falsificados, así como identificar a su fabricante. Además, gracias a su diseño, los analizadores NIR son portátiles y pueden utilizarse con éxito en laboratorios móviles.
Inicialmente, los espectrómetros NIR se utilizaban para controlar la producción de medicamentos en todos los niveles de su producción: control de calidad de las materias primas de entrada, control de todos los procesos de producción (secado, mezcla) y control de calidad de los productos de salida (control de calidad y análisis cuantitativo de activos componentes en productos terminados). Posteriormente, este método se generalizó para identificar productos falsificados. Desde el año 2000 se obtienen y publican los resultados de la identificación de productos falsificados utilizando el ejemplo de medicamentos de distintos fabricantes. Los mismos trabajos examinaron varias características que afectan la precisión del análisis. A partir de la experiencia adquirida, las organizaciones internacionales de control de medicamentos falsificados comenzaron a introducir este método para identificar productos falsificados, tanto individualmente como en combinación con otros métodos.
Existen métodos en los que se utiliza el método NIR para el análisis cualitativo y cuantitativo de estupefacientes. El método permite no sólo identificar una muestra sospechosa como droga, sino también cuantificar el contenido de la sustancia activa.
Esto indica una preferencia por el uso del método del espectrómetro de Fourier en el infrarrojo cercano como uno de los métodos para el análisis cualitativo y cuantitativo de estupefacientes. Para una identificación precisa de productos falsificados, determinación cuantitativa del componente activo del medicamento, así como la capacidad de rastrear al fabricante de medicamentos falsificados o estupefacientes.
En el momento de la adquisición del analizador NIIECTS NIR en la Dirección General del Ministerio del Interior de Ucrania en la región de Donetsk, el país tenía un grave problema con la producción y distribución de tramadol, por lo que la primera tarea del NIR fue construir una metodología para identificar tramadol y su fabricante, que nos permita determinar su origen. Posteriormente, este método se complementó con una técnica para resolver otro problema: identificar medicamentos falsificados.
Para desarrollar métodos de identificación se utilizó el espectrómetro de transformada de Fourier de infrarrojo cercano Antaris II de Thermo Fisher Scientific. La apariencia del dispositivo se muestra en la Fig. 1.4.1.
Arroz. 1.4.1. Espectrómetro NIR Antaris II.
El diseño del espectrómetro permite equipar un dispositivo con varios dispositivos para analizar varios tipos de muestras.
El espectrómetro Antaris II está equipado con:
· módulo de transmisión para análisis de muestras líquidas y placas;
· detector de transmisión para análisis de muestras sólidas (tabletas, cápsulas, polvos);
· esfera integradora;
· sonda externa de fibra óptica.
El detector para muestras sólidas se instala encima de la esfera integradora, lo que permite el análisis simultáneo de la muestra tanto por transmisión, que caracteriza toda la muestra en su conjunto, como sobre la esfera integradora por el método de reflexión difusa, que permite caracterizar la región superficial de la muestra. La sonda externa se utiliza para el análisis de reflectancia difusa de muestras en envases no estándar, sin abrir el embalaje, así como de muestras líquidas. Todos los métodos anteriores no requieren preparación de la muestra o requieren una preparación mínima y le permiten obtener resultados en 3 minutos, no requieren costos financieros por reactivos y consumibles y, lo más importante, no son destructivos, lo que le permite ahorrar muestra para una mayor confirmación de los resultados por otros métodos.
Los métodos modernos para evaluar la calidad de las materias primas medicinales y los productos terminados incluyen la espectrometría de infrarrojo cercano. El método tiene una serie de ventajas importantes, que incluyen:
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- Análisis simultáneo de varios componentes de mezclas complejas, incluida información sobre sus concentraciones. Por ejemplo, utilizando este método es posible analizar el porcentaje de agua, disolventes orgánicos y otros componentes en sistemas microheterogéneos, como emulsiones de aceite en agua o agua en aceite.
- Posibilidad de organizar el control remoto de muestras en tiempo real directamente en el flujo del proceso (control remoto). Para estos fines se utilizan espectrómetros estacionarios o portátiles. Los dispositivos estacionarios se instalan en las instalaciones de producción de las empresas farmacéuticas, donde se integran directamente en las líneas de producción, montando sensores sobre cintas transportadoras, en reactores químicos y cámaras de mezcla. Esto le permite recibir información en línea y utilizar los datos recibidos en el sistema de control automatizado. Los laboratorios móviles de control de calidad de medicamentos suelen estar equipados con espectrómetros NIR portátiles que funcionan con baterías.
Métodos para obtener espectros en la región NIR.
En la región del infrarrojo cercano, los espectros se obtienen mediante transmisión o reflexión difusa.
El método de transmisión se puede utilizar para analizar sustancias tanto líquidas como sólidas. En este caso, los líquidos se colocan en cubetas u otros recipientes especializados que se suministran con el dispositivo. Estos recipientes medidores pueden estar hechos de vidrio ordinario o de cuarzo. Para pruebas de transmisión de muestras sólidas, se puede utilizar una sonda o una esfera.
Sin embargo, el análisis de reflectancia difusa basado en sonda tiene una serie de ventajas significativas, ya que proporciona un espectro más detallado y resultados más precisos. Esto se logra debido al hecho de que el plano inclinado de la punta de la sonda de fibra óptica minimiza el efecto especular, permitiendo que se disperse más luz. Además, se puede integrar un módulo en la fibra óptica para leer códigos de barras de los envases de muestras. También hay que señalar que sólo con la ayuda de una sonda es posible identificar muestras alejadas del propio dispositivo.
Para probar muestras con baja dispersión y reflectividad, se utiliza un método combinado de transmisión-reflexión. Para ello se necesitan cubetas y sensores de diseño especial, gracias a los cuales el flujo del haz atraviesa dos veces la muestra analizada.
Además, se pueden obtener espectros de "interacción" en la región del infrarrojo cercano.
Problemas de la espectrometría NIR y formas de resolverlos.
Los principales problemas de este método analítico en la industria farmacéutica durante mucho tiempo han sido la dificultad de analizar el espectro, caracterizado por bandas de absorción menos intensas y relativamente más anchas en comparación con las bandas fundamentales en la región del infrarrojo medio.
La combinación de métodos matemáticos de procesamiento de datos (quimiometría) con los resultados del análisis instrumental permitió eliminar este inconveniente. Para estos fines, los analizadores modernos están equipados con paquetes de software especiales basados en un método cluster o discriminante de procesamiento de resultados.
Para poder tener en cuenta varias fuentes posibles de cambios en el espectro en el análisis quimiométrico, las empresas farmacéuticas crean bibliotecas especiales de espectros, teniendo en cuenta el fabricante de las materias primas, el proceso tecnológico de su producción, la homogeneidad de el material de diferentes lotes, temperatura, modo de obtención del espectro y otros factores.
Según los requisitos reglamentarios europeos, para compilar bibliotecas es necesario estudiar al menos 3 muestras del fármaco para obtener 3 o más espectros.
Otro posible problema, la posibilidad de un cambio en el espectro debido a las características de diseño del espectrómetro NIR, se resuelve calificando el dispositivo de acuerdo con los requisitos de la farmacopea.
Cosas para recordar al realizar una investigación
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La espectrometría de infrarrojo cercano (espectrometría NIR) es un método basado en la capacidad de las sustancias para absorber radiación electromagnética en el rango de longitud de onda de 780 a 2500 nm (12500 a 4000 cm -1).
La absorción en el rango NIR generalmente se asocia con matices de las frecuencias vibratorias fundamentales de los enlaces C-H, N-H, O-H y S-H y sus combinaciones. El rango más informativo es la región de 1700 a 2500 nm (6000 a 4000 cm -1).
El análisis de la información extraída de los espectros NIR se realiza mediante algoritmos quimiométricos, que requieren la creación de un conjunto de datos primario.
Dentro del ámbito de aplicabilidad del método, la espectrometría NIR permite, directa o indirectamente, realizar una evaluación cualitativa y cuantitativa de las características químicas, físicas y fisicoquímicas del objeto analizado, incluida la evaluación de las siguientes características:
– números de hidroxilo y yodo, grado de hidroxilación;
– forma cristalina y grado de cristalinidad;
– forma polimórfica o pseudopolimórfica;
– grado de dispersión de partículas y otros.
La espectrometría NIR tiene las siguientes capacidades:
– facilidad de preparación de la muestra o falta de preparación;
– velocidad de las mediciones;
– naturaleza no destructiva del análisis;
– la posibilidad de evaluación simultánea de varios parámetros (indicadores);
– la capacidad de realizar un seguimiento remoto, incluso de los flujos de procesos en tiempo real.
Dispositivos. Se utilizan tanto espectrofotómetros NIR especializados como otros espectrofotómetros capaces de operar en la región del espectro IR cercano.
Los espectrofotómetros NIR constan de:
– fuente de radiación, por ejemplo, una lámpara de cuarzo (lámpara incandescente) o su análogo;
– monocromador (rejilla de difracción, prisma, filtro óptico-acústico) o interferómetro (espectrofotómetros por transformada de Fourier);
– dispositivo de registro – detector (a base de silicio, sulfuro de plomo, arseniuro de indio, arseniuro de indio y galio, telururo de mercurio-cadmio, sulfato de triglicina deuterado, etc.);
– dispositivo de colocación de muestras y/o sensor remoto de fibra óptica.
Para colocar las muestras se utilizan cubetas de vidrio o cuarzo, viales, vasos de vidrio, soportes para cápsulas o tabletas y otros dispositivos.
Los espectrofotómetros pueden equiparse con un compartimento celular, una esfera integradora (una esfera integradora es un componente óptico que consta de una cavidad esférica recubierta con un material altamente reflectante; la esfera está diseñada para obtener espectros de muestras no homogéneas), módulos externos para medir la transmitancia de muestras de alta dispersión, y alimentadores automáticos de muestras, sondas de fibra óptica. La elección de uno u otro dispositivo de análisis depende del tipo de muestra y del método de medición elegido. Por lo tanto, se recomienda el uso de dispositivos que implementen varios enfoques de medición.
El procesamiento de datos y el análisis de los resultados obtenidos se realizan mediante un software especial.
Cada modo de medición (transmisión, reflexión difusa y su combinación) debe tener su propio método de verificación, incluida la verificación del ajuste correcto de las longitudes de onda y la verificación del ruido fotométrico.
Comprobando que las longitudes de onda están configuradas correctamente. Para comprobar la exactitud de los ajustes de longitud de onda, registre el espectro de una muestra estándar que tenga máximos y mínimos de absorción característicos y compare los valores de longitud de onda obtenidos con las características declaradas.
Para los modos de transmisión y reflexión, para determinar la configuración correcta de las longitudes de onda, lo más común es utilizar óxidos de elementos de tierras raras, vapor de agua en la atmósfera, cloruro de metileno y otros como muestras estándar.
En los dispositivos con transformada de Fourier, la escala del número de onda es lineal en todo el rango operativo, y para comprobar la precisión de la instalación basta con utilizar una muestra estándar con control de las características declaradas en una banda de absorción. Los dispositivos de otros tipos pueden tener una escala de número de onda no lineal y requerir la verificación de las características metrológicas indicadas mediante al menos tres picos (una o más muestras estándar) que cubran todo el rango operativo.
El error al configurar las longitudes de onda no debe ser superior a ±1 nm (o un número de onda equivalente) en el rango de longitud de onda de hasta 1900 nm y no superior a ±1,5 nm para el rango de longitud de onda ≥1900 nm.
La reproducibilidad del ajuste de la longitud de onda debe cumplir con los requisitos del fabricante o los requisitos de los documentos reglamentarios vigentes en la Federación de Rusia.
Comprobación de linealidad fotométrica. Para comprobar la linealidad fotométrica, se registran espectros NIR de muestras estándar con valores de transmisión/reflexión conocidos y se traza una dependencia gráfica de los valores de transmisión/reflexión obtenidos con respecto a los valores conocidos. El resultado de construir dicha relación debe ser una línea recta con una intersección en el centro de coordenadas (0,00 ± 0,05) y una tangente al ángulo de inclinación de la línea recta (1,00 ± 0,05). Para comprobar la linealidad fotométrica en modo de reflexión, se utilizan polímeros o análogos dopados con carbono como muestras estándar en una cantidad de al menos 4 muestras en el rango de reflectancia del 10 al 90%. Para verificar la linealidad fotométrica en el modo de transmisión, se utilizan filtros en una cantidad de 3 muestras con valores de transmisión del 10 al 90% y una línea de transmisión del 100% como muestras estándar (se registra el espectro de transmisión de un canal vacío).
Comprobación del ruido fotométrico. Para estimar el ruido fotométrico al medir la transmitancia, registre una línea del 100% en el aire; Al medir la reflectancia, registre una línea del 100 % utilizando materiales de referencia adecuados con una reflectividad de al menos el 99 %. En este caso, la línea 100% significa una medición en la que la muestra estándar es tanto la muestra medida como el fondo. Con valores de absorción elevados, el ruido fotométrico se evalúa utilizando muestras estándar con valores de transmitancia o reflectancia de aproximadamente el 10%.
El ruido fotométrico debe cumplir con las especificaciones del fabricante.
Métodos de medición. El espectro NIR representa la dependencia de la cantidad fotométrica correspondiente (densidad óptica ( A), transmisión ( t), coeficiente de reflexión ( R) y cantidades derivadas) de la longitud de onda o frecuencia de la radiación. Al medir en la región NIR, se implementan los siguientes métodos:
– medición de la absorción (o transmisión) cuando la radiación atraviesa la muestra;
– medición de la radiación reflejada o dispersada por una muestra;
– una combinación de los métodos anteriores.
Las medidas siempre se toman en relación con el fondo.
Medición de transmitancia. La transmitancia es una medida de la reducción de la intensidad de la radiación a medida que pasa a través de una muestra. Este principio se implementa en la mayoría de los espectrofotómetros en uso y el resultado se puede expresar directamente en unidades de transmitancia ( t) y/o densidad óptica ( A).
El método es aplicable a muestras sólidas y líquidas, incluidos sistemas dispersos.
Como regla general, no se requiere una preparación especial de la muestra al medir la transmitancia. Para medir el espectro de muestras líquidas, se utilizan viales o cubetas con una longitud de camino óptico adecuada (generalmente de 0,5 a 22 mm), así como sensores de transmitancia de fibra óptica.
Reflexión difusa. En el método de reflectancia difusa, el coeficiente de reflectancia ( R), que representa la relación de la intensidad de la luz reflejada por la muestra ( I), a la intensidad de la luz reflejada desde el fondo ( I r):
o el valor logarítmico inverso de esta relación ( A R):
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Se utiliza como fondo una superficie de alto valor. R: placas de oro, polímeros saturados perfluorados, placas cerámicas y otros materiales adecuados.
El método se utiliza para el análisis de muestras sólidas utilizando una esfera integradora o sensores de fibra óptica que funcionan en modo de reflexión. En este último caso, para la reproducibilidad de los resultados obtenidos, es necesario garantizar la estabilidad de las condiciones de medición, en particular la relativa inmovilidad del sensor, el grado de presión y otras condiciones.
Método de transmisión-reflexión. Este método es una combinación de transmisión y reflexión debido al diseño especial de cubetas y sensores en los que la radiación atraviesa la muestra dos veces, lo que permite el análisis de muestras con bajos poderes de absorción y dispersión.
El coeficiente de transmitancia doble ( t*):
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Dónde: I t– intensidad de radiación después de doble transmisión, sin muestra;
I– intensidad de la radiación transmitida y reflejada medida con la muestra;
y un valor similar a la densidad óptica ( A*):
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Como fondo se utiliza el espectro del aire o un medio de comparación.
El método es aplicable para líquidos, incluidas muestras no homogéneas.
Para registrar el espectro, la muestra en estudio se coloca en una cubeta con un espejo u otro reflector difuso. Es posible utilizar un sensor de fibra óptica que se sumerge en la muestra.