Analyse du vélo. Applications de la spectroscopie proche infrarouge. Revalidation ou revalidation
En tant que manuscrit
DOLBNEV DMITRI VLADIMIROVITCH
IDENTIFICATION DE MÉDICAMENTS PAR SPECTROSCOPIE PROCHE INFRAROUGE
14/04/02 – chimie pharmaceutique, pharmacognosie
mémoires pour un diplôme universitaire
candidat en sciences pharmaceutiques
Moscou – 2010
Les travaux ont été réalisés à l'établissement d'enseignement public d'enseignement professionnel supérieur, première université médicale d'État de Moscou, du nom
Encadrants scientifiques :
Docteur en sciences pharmaceutiques, académicien de l'Académie russe des sciences médicales, professeur
docteur en sciences pharmaceutiques, professeur
Adversaires officiels :
Organisation responsable :
Centre scientifique panrusse pour la sécurité des substances biologiquement actives (VSC BAV)
La soutenance aura lieu « ___ »____________________2010 à ____ heures lors d'une réunion du Conseil de thèse (D 208.040.09) à la première Université médicale d'État de Moscou du nom de Moscou, boulevard Nikitski, 13.
La thèse se trouve à la bibliothèque de l'Université médicale d'État de Moscou. Moscou, perspective Nakhimovsky, 49.
Secrétaire scientifique de la thèse
conseil D 208.040.09
Docteur en Pharmacie,
Professeur
Pertinence du sujet de recherche. Au cours des 15 dernières années, la spectroscopie proche infrarouge (NIR) s'est développée rapidement et a trouvé des applications dans une grande variété d'industries. La spectroscopie NIR est connue comme une méthode efficace d’analyse qualitative et quantitative. Cette méthode est largement utilisée en agriculture (pour déterminer la qualité des sols, la teneur en protéines, matières grasses, etc. des produits alimentaires), dans l'industrie (pour déterminer la composition des produits pétroliers, la qualité des produits textiles, etc.), en médecine (pour déterminer la graisse, l'oxygène dans le sang, études sur le développement des tumeurs). Actuellement, la spectroscopie NIR est en train de devenir l'une des méthodes de contrôle en cours de processus dans l'industrie pharmaceutique en Europe et aux États-Unis.
Il est utilisé pour tester les matières premières d'entrée, l'uniformité du mélange, la détermination du point final de granulation, le séchage de la teneur en humidité, l'uniformité de la compression et la mesure de l'épaisseur du revêtement.
La méthode de spectroscopie NIR est décrite dans la Pharmacopée européenne et la Pharmacopée américaine, mais elle est encore relativement rarement utilisée dans les analyses de la pharmacopée : principalement pour déterminer la teneur en eau des préparations obtenues à partir du sang.
À cet égard, le développement de méthodes unifiées pour l'analyse des substances pharmaceutiques et des médicaments en vue de leur utilisation ultérieure dans l'analyse de la pharmacopée revêt une grande importance.
Cette question revêt une importance particulière dans le cadre de la publication de la 12e édition de la Pharmacopée d'État de la Fédération de Russie.
Il convient également de noter le problème persistant des médicaments contrefaits, dont l'un des moyens de résoudre est le développement de méthodes d'analyse rapide.
Compte tenu de ce qui précède, un problème urgent est le développement de méthodes unifiées pour analyser les substances et préparations et identifier les médicaments contrefaits à l'aide de la méthode de spectroscopie NIR.
But et objectifs de l'étude. Le but de l'étude était de développer des méthodes unifiées pour analyser les substances et les préparations et identifier les médicaments contrefaits à l'aide de la méthode de spectroscopie NIR.
Pour atteindre cet objectif, les tâches suivantes ont été résolues :
– étudier la possibilité d'obtenir des spectres NIR de substances, comprimés et gélules à l'aide d'un capteur à fibre optique et d'une sphère intégrante ;
– comparer les spectres NIR des substances et des médicaments ;
– comparer les spectres NIR de médicaments ayant différentes teneurs en substance active ;
– étudier la possibilité d'utiliser la spectroscopie NIR pour établir l'authenticité de substances et de préparations provenant de fabricants spécifiques, ainsi que pour identifier des médicaments contrefaits ;
– développer une bibliothèque électronique de spectres NIR de substances et de médicaments.
Nouveauté scientifique des résultats de la recherche. Pour la première fois, il a été démontré que la méthode de spectroscopie NIR peut être utilisée aussi bien pour déterminer l'authenticité de substances pharmaceutiques que de produits médicaux finis (comprimés et gélules). Il a été démontré qu’en général, les spectres NIR des substances et des médicaments diffèrent. Les spectres peuvent être obtenus à l'aide d'un capteur à fibre optique et d'une sphère d'intégration. Il a été démontré que si l'enveloppe de la gélule ou l'emballage du comprimé (blister) est transparent, un spectre peut être obtenu sans retirer les gélules ni retirer les comprimés de l'emballage. Il a été démontré que la méthode de spectroscopie NIR peut être utilisée pour identifier les médicaments contrefaits, à condition que les spectres des médicaments originaux et testés soient comparés. Les spectres de substances et de médicaments peuvent être stockés sous forme de bibliothèque électronique. Il a été établi que pour une comparaison plus fiable du spectre du médicament testé et du spectre standard, l'utilisation d'un traitement mathématique des données est nécessaire.
Importance pratique du travail. Des méthodes développées pour analyser les médicaments par spectroscopie NIR sont proposées pour établir l'authenticité des substances pharmaceutiques, des médicaments sous forme de comprimés et de gélules. Les techniques permettent l'utilisation d'une sphère intégratrice et d'un capteur à fibre optique (« gun »).
Les méthodes développées peuvent également être utilisées pour l'identification expresse de médicaments contrefaits et pour le contrôle entrant et sortant des substances et intermédiaires pharmaceutiques dans les entreprises pharmaceutiques. Les méthodes permettent dans certains cas d'effectuer un contrôle qualité non destructif sans ouvrir l'emballage primaire.
La bibliothèque développée de spectres NIR peut être utilisée pour identifier des substances, des comprimés et des capsules à l'aide d'un capteur à fibre optique (« pistolet ») et d'une sphère d'intégration.
Les résultats des travaux ont été testés et utilisés dans le service de contrôle qualité.
Approbation des travaux. Les principales dispositions du travail de thèse ont été rapportées et discutées lors du XIIe Congrès national russe « L'homme et la médecine » (Moscou, 2005), du Congrès international de chimie analytique ICAS (Moscou, 2006) et du XIVe Congrès national russe « L'homme et la médecine ». » (Moscou, 2007). Les travaux ont été testés lors d'une réunion scientifique et pratique du Département de chimie pharmaceutique avec le cours de chimie toxicologique de la Faculté des sciences pharmaceutiques de l'Université médicale d'État de Moscou. 22 mars 2010
Publications. Sur le sujet de la thèse, 5 publications ont été publiées.
Relation de la recherche au plan problématique des sciences pharmaceutiques. Le travail de thèse a été réalisé dans le cadre d'un sujet complexe du Département de chimie pharmaceutique de l'Université médicale d'État de Moscou. « Amélioration du contrôle qualité des médicaments (aspects pharmaceutiques et environnementaux) » (enregistrement national n° 01.200.110.54.5).
Structure et portée de la thèse. La thèse est présentée sur 110 pages de texte dactylographié, comprend une introduction, une revue de la littérature, 5 chapitres d'études expérimentales, des conclusions générales, une liste de références, et comprend également séparément 1 annexe. Le travail de thèse est illustré de 3 tableaux et 54 figures. La liste de références comprend 153 sources, dont 42 étrangères.
Dispositions de défense :
– les résultats de l'étude de la possibilité d'obtenir des spectres NIR de substances, comprimés et capsules à l'aide d'un capteur à fibre optique et d'une sphère intégrante ;
– les résultats d'une étude comparative des spectres NIR des substances et des médicaments, ainsi que des spectres NIR des médicaments ayant différentes teneurs en substance active ;
– les résultats de l'étude de la possibilité d'utiliser la spectroscopie NIR pour établir l'authenticité de substances et de préparations de fabricants spécifiques, ainsi que pour identifier des médicaments contrefaits.
1. Objets d'étude
Des substances et préparations d'un certain nombre de médicaments ont été étudiées. Au total, 35 substances ont été utilisées dans l'étude : hydroxyde d'aluminium, sulfate d'amikacine, acide ascorbique, ascorbate de sodium, warfarine sodique, vitamine B12, gemfibrozil, hydroxyde de magnésium, glurenorm, D-biotine, gluconate de fer, zopiclone, panthénoate de calcium D, clindamycine. phosphate, chlorhydrate de lidocaïne, tartrate de métoprolol, nicotinamide, paracétamol, chlorhydrate de pyridoxine, pipéracilline, chlorhydrate de ranitidine, riboflavine, mononitrate de thiamine, tyrothricine, famotidine, acide folique, céfadroxil, sel sodique de céfazoline, sel sodique de ceftizoxime, chlorhydrate de ciprofloxacine, cyanocoblamine, divers fabricants et 59 médicaments de divers fabricants contenant : isoniazide, méloxicam, oméprazole, chlorhydrate de ranitidine, rifampicine, famotidine, ciprofloxacine, ésoméprazole, éthambutol, ainsi que 2 échantillons falsifiés (OMEZ 20 mg, Dr. Reddy`s Lab. et Rifampicine 150 mg,) .
2. Équipement et conditions d'essai
Un appareil MPA a été utilisé dans le travail - un spectromètre de Fourier proche infrarouge (Bruker Optics GmbH, Allemagne). Paramètres d'enregistrement : plage spectrale de 800 nm à 2500 nm (cm-1 à 4000 cm-1), nombre de scans 16, résolution spectrale 4 cm-1. L'instrument a été contrôlé et les spectres obtenus ont été traités à l'aide du progiciel OPUS 6.0 (Bruker Optics GmbH, Allemagne). Les spectres NIR ont été obtenus de deux manières :
1) à l'aide d'un capteur à fibre optique (« pistolet »),
2)
Les deux méthodes ont été utilisées pour obtenir des spectres NIR de substances, comprimés et capsules.
Le capteur à fibre optique (« pistolet ») permet uniquement des mesures de réflexion, tandis que la sphère d'intégration permet à la fois des mesures de réflexion et de transmission. Dans ce travail, des spectres de réflectance NIR ont été obtenus.
2.1. Méthodes d'obtention des spectres NIR :
à l’aide d’un capteur à fibre optique (« pistolet »).
2.1.1. Substances . La substance en poudre a été versée dans une cuvette transparente d'une épaisseur de couche de 1 à 3 cm, puis le capteur à fibre optique a été pressé perpendiculairement à la surface de la poudre. La procédure d'enregistrement du spectre a été lancée en appuyant sur un bouton du capteur à fibre optique. La mesure des spectres a été répétée 3 à 5 fois dans différentes zones pour obtenir des résultats d'analyse statistiquement fiables.
2.1.2. Comprimés retirés du blister . Le capteur à fibre optique était pressé perpendiculairement à la tablette. La procédure d'enregistrement du spectre a été lancée en appuyant sur un bouton du capteur à fibre optique. La mesure des spectres a été répétée 3 à 5 fois à partir de différentes zones du comprimé pour obtenir des résultats d'analyse statistiquement fiables.
2.1.3. Comprimés sous blister . Si le blister est transparent, la mesure a été effectuée comme suit, le capteur à fibre optique a été pressé perpendiculairement à la surface du comprimé dans le blister. La procédure d'enregistrement du spectre a été lancée en appuyant sur un bouton du capteur à fibre optique. La mesure des spectres a été répétée 3 à 5 fois à partir de différentes zones du comprimé dans le blister pour obtenir des résultats d'analyse statistiquement fiables. Si le blister était opaque ou en aluminium, le comprimé était d'abord retiré du blister, puis le spectre NIR était obtenu.
2.1.4. Gélules . Si l'enveloppe de la capsule est transparente, la mesure a été effectuée comme suit : le capteur à fibre optique a été pressé perpendiculairement à la surface de la capsule dans le blister. La procédure d'enregistrement du spectre a été lancée en appuyant sur un bouton du capteur à fibre optique. La mesure des spectres a été répétée 3 à 5 fois à partir de différentes parties de la capsule dans le blister pour obtenir des résultats d'analyse statistiquement fiables. Si l'enveloppe de la capsule n'était pas transparente, la capsule était d'abord ouverte, puis le spectre du contenu était mesuré dans une cuvette en verre.
2.2. Méthodes d'obtention des spectres NIR :
en utilisant une sphère d'intégration.
Obtention de spectres NIR en mode réflexion
2.2.1. Substances . La substance en poudre a été versée dans une cuvette transparente d'une épaisseur de couche de 1 à 3 cm, puis la cuvette a été placée au-dessus de la fenêtre optique de la sphère d'intégration. Le processus de mesure a été lancé sur un ordinateur à l'aide du programme OPUS ou directement sur l'appareil lui-même (le bouton « Démarrer »). La mesure des spectres a été répétée 3 à 5 fois pour obtenir des résultats d'analyse statistiquement fiables.
2.2.2. Comprimés retirés du blister . La tablette a été placée dans un support spécial. Un support avec une tablette a été installé au-dessus de la fenêtre optique de la sphère d'intégration. Le processus de mesure a été lancé sur un ordinateur à l'aide du programme OPUS ou directement sur l'appareil lui-même (le bouton « Démarrer »). La mesure des spectres a été répétée 3 à 5 fois à partir de différentes zones du comprimé pour obtenir des résultats d'analyse statistiquement fiables.
2.2.3. Gélules . Si l'enveloppe de la capsule est transparente, la mesure a été effectuée comme suit : la capsule a été placée dans un support spécial. Un support avec une capsule a été installé au-dessus de la fenêtre optique de la sphère d'intégration. Le processus de mesure a été lancé sur un ordinateur à l'aide du programme OPUS ou directement sur l'appareil lui-même (le bouton « Démarrer »). La mesure des spectres a été répétée 3 à 5 fois à partir de différentes parties de la capsule pour obtenir des résultats d'analyse statistiquement fiables. Si l'enveloppe de la capsule n'était pas transparente, la capsule était d'abord ouverte, puis le spectre du contenu d'une cellule en verre était mesuré en plaçant la cellule au-dessus de la fenêtre optique de la sphère d'intégration.
3. Traitement mathématique des spectres NIR.
Le traitement mathématique des spectres obtenus a été effectué à l'aide du programme OPUS IDENT, inclus dans le progiciel OPUS 6.0 (Bruker Optics GmbH, Allemagne). Le spectre inconnu a été comparé au spectre de la bibliothèque de référence en calculant la distance spectrale. IDENT identifie les spectres de comparaison les plus proches du spectre analysé et détermine les écarts entre ces spectres et le spectre analysé. Cela permet à IDENT d'identifier les substances inconnues et d'évaluer dans quelle mesure la substance répond à la norme de référence.
Nous avons utilisé deux méthodes de traitement mathématique des spectres NIR : 1) l'analyse d'identification, qui corrèle le spectre et une substance spécifique, et 2) l'analyse groupée, qui corrèle le spectre et un groupe de substances.
Une fois les spectres mesurés, un spectre moyen de chaque matériau est généré et une bibliothèque de tous ces spectres moyens est créée, ainsi que des critères d'acceptation (ou seuils) déterminés statistiquement pour toutes les substances de la bibliothèque. Le spectre de test a été comparé à tous les spectres de référence situés dans la bibliothèque électronique. Le résultat de la comparaison entre les spectres A et B se termine par la sortie de la distance spectrale D, appelée « facteur de qualité de correspondance » dans le programme IDENT. La distance spectrale indique le degré de similarité spectrale. Deux spectres de distance spectrale égale à zéro sont totalement identiques. Plus la distance entre deux spectres est grande, plus la distance spectrale est grande. Si la distance spectrale est inférieure au seuil pour une substance et supérieure au seuil pour toutes les autres substances, la substance inconnue est identifiée.
L'analyse groupée vous permet d'examiner la similarité des spectres NIR et de diviser les spectres similaires en groupes. Ces groupes sont appelés classes ou clusters. Ce type d'analyse a été réalisé pour une présentation plus pratique des données sous forme graphique.
Les algorithmes de cluster hiérarchique sont exécutés selon le schéma suivant :
Tout d’abord, calculez les distances spectrales entre tous les spectres,
· puis les deux spectres présentant la plus grande similarité sont fusionnés en un cluster,
· calculer les distances entre ce cluster et tous les autres spectres,
· deux spectres ayant la distance la plus courte fusionnent à nouveau dans un nouveau cluster,
· calculer les distances entre ce nouveau cluster et tous les autres spectres,
· deux spectres fusionnent dans un nouveau cluster
Cette procédure est répétée jusqu'à ce qu'il ne reste qu'un seul grand cluster.
4 . Résultats de recherche
La possibilité d'utiliser la méthode de spectroscopie NIR pour identifier des substances et des médicaments provenant d'un certain nombre de fabricants nationaux et étrangers a été étudiée.
À la suite de la recherche, six bibliothèques électroniques différentes de spectres NIR ont été créées :
1) Spectres NIR du contenu de la capsule obtenus à l'aide d'un capteur à fibre optique (« gun »),
2) Spectres NIR du contenu de la capsule obtenus à l'aide d'une sphère intégrante,
3) Spectres NIR de comprimés obtenus à l'aide d'un capteur à fibre optique (« gun »),
4) Spectres NIR de comprimés obtenus à l'aide d'une sphère intégrante,
5) Spectres NIR des substances obtenus à l'aide d'un capteur à fibre optique (« pistolet »),
6) Spectres NIR de substances obtenues à l'aide d'une sphère intégrante.
4.1. Dépendance des spectres NIR des substances et préparations sur la méthode de préparation (à l'aide d'un « pistolet » et d'une sphère intégrant).
Sur la fig. La figure 1 montre les spectres NIR de la substance chlorhydrate de ranitidine des laboratoires Vera (Inde), obtenus à l'aide d'un « pistolet » et d'une sphère d'intégration. La figure montre que les spectres diffèrent par l'intensité des bandes d'absorption, mais que les bandes d'absorption elles-mêmes coïncident en valeurs de nombre d'onde.
La principale différence entre la spectroscopie NIR et la spectroscopie IR de milieu de gamme est que les spectres ne peuvent pas être comparés visuellement. Le fait est qu'en général, le nombre de bandes dans le spectre NIR est insuffisant et que l'intensité de nombreuses bandes est faible (en particulier les deuxième et troisième harmoniques), un traitement mathématique des spectres est donc nécessaire.
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Riz. 2. Résultat de l'analyse IDENT du spectre NIR des comprimés d'Ulfamide 40 mg, KRKA (Slovénie), obtenu à l'aide d'un « pistolet » à l'aide d'une bibliothèque électronique de spectres NIR obtenus à l'aide d'une sphère intégrante.
Riz. 3. Résultat de l'analyse IDENT du spectre NIR des comprimés d'Ulfamide 40 mg, KRKA (Slovénie), obtenu à l'aide d'une sphère d'intégration à l'aide d'une bibliothèque électronique de spectres NIR obtenus à l'aide d'un « pistolet ».
4.2. Identification de la substance active par le spectre NIR des préparations contenant cette substance.
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Riz. 7. Résultat de l'analyse IDENT du spectre NIR des comprimés de ciprofloxacine à 250 mg, Cypress Pharmaceutical Inc. (USA), en utilisant une bibliothèque composée de spectres NIR de diverses substances.
Ainsi, nous avons établi qu'avec une teneur élevée en substance active (au moins 40 %) dans le médicament, il est possible d'établir l'authenticité du médicament par le spectre NIR de la substance.
4.3. Identification de médicaments à différents dosages à l'aide des spectres NIR.
Dans la troisième partie de l'étude, nous avons constaté que la méthode de spectroscopie NIR peut être utilisée pour déterminer diverses doses d'un médicament particulier, si elles sont disponibles dans la bibliothèque électronique de spectres NIR. À cette fin, une bibliothèque électronique de spectres NIR a été créée à partir de médicaments contenant de la famotidine comme ingrédient actif, comprenant 27 échantillons provenant de 7 fabricants différents à des doses de 10 mg, 20 mg et 40 mg (Fig. 8).
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Riz. 9. Résultats de l'analyse IDENT, comprimés de quamamg, 20 mg et 40 mg, Gedeon Richter Plc. (Hongrie) en utilisant une bibliothèque composée de spectres NIR de divers médicaments à différents dosages.
4.4. Identification des médicaments grâce au blister.
Pour établir la possibilité d'identifier des médicaments par spectroscopie NIR à travers un blister, deux bibliothèques supplémentaires de spectres NIR n°7 et n°8 ont été créées :
7) Spectres NIR des gélules obtenus grâce à un capteur à fibre optique (« pistolet ») directement à travers le blister,
8) Spectres NIR des comprimés obtenus à l'aide d'un capteur à fibre optique (« pistolet ») directement à travers le blister.
Au cours de l'analyse, les spectres NIR des médicaments obtenus à travers le blister ont été comparés aux spectres NIR obtenus à partir de la surface des comprimés ou des gélules sans le blister. Sur la fig. La figure 10 montre une telle comparaison des spectres pour des capsules de rifampicine.
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Riz. 11. Le résultat de l'analyse IDENT du spectre NIR des gélules de rifampicine à 150 mg (Russie), obtenu à l'aide d'un « pistolet » directement à travers le blister en utilisant une bibliothèque électronique obtenue à travers le blister.
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Riz. 13 spectres NIR du contenu de gélules d'oméprazole 20 mg de 14 fabricants différents en comparaison avec un échantillon falsifié, obtenu à l'aide d'une sphère intégrante.
Il ressort clairement des données obtenues que sans traitement mathématique, seul le spectre des contrefaçons peut être distingué de manière fiable.
A l'aide du logiciel « OPUS IDENT » pour un modèle tridimensionnel de traitement statistique des spectres (« cluster Analysis »), nous avons obtenu la répartition des spectres NIR des gélules génériques d'oméprazole 20 mg, qui peuvent être présentées sous forme de dendrogramme ( Fig.14).
Riz. 14. Analyse groupée des échantillons étudiés prélevés en triple auprès de 14 fabricants différents.
À la suite de l'analyse groupée, tous les médicaments ont été bien répartis en classes et selon leur fabricant (Fig. 14).
Le traitement mathématique des résultats obtenus par l'analyse IDENT a montré la présence d'un médicament contrefait. Le programme OPUS a déterminé que cet échantillon X est bien falsifié et que son « coefficient de qualité de correspondance » (distance spectrale) est bien supérieur au seuil pour tous les médicaments de ce groupe (oméprazole, gélules de 20 mg) de 14 fabricants différents, dont un électronique Une bibliothèque a été créée (Fig. 15).
Riz. 15. Résultat de l'analyse IDENT pour un échantillon falsifié d'OMEZ 20 mg, Dr. Le laboratoire de Reddy. (Inde).
À la suite de l'analyse IDENT, une série de tous les échantillons originaux de gélules d'oméprazole à 20 mg ont été identifiées de manière unique et nous avons compilé un tableau récapitulatif des résultats pour tous les échantillons, y compris l'échantillon falsifié (Tableau 1).
Languette. 1. Tableau récapitulatif des résultats de l'analyse IDENT dans le groupe oméprazole, gélules de 20 mg.
Nom de l'échantillon | Distance spectrale | ||
Échantillon falsifié | |||
Échantillon de KRKA | |||
Échantillon de la société Akrikhin | |||
Échantillon des Laboratoires Ranbaxy | |||
Échantillon du Dr. Le laboratoire de Reddy. | |||
Échantillon de M. J. Boipharm | |||
Exemple d'entreprise | |||
Exemple d'entreprise | |||
Exemple d'entreprise | |||
Échantillon de la société "Pharma" | |||
Échantillon de la société Obolenskoye" | |||
Exemple d'entreprise. vit. usine" |
Ainsi, à la suite des recherches menées pour identifier les médicaments à base d'oméprazole de différents fabricants par spectroscopie NIR, nous avons pu obtenir des résultats sur l'identification de produits contrefaits pour le médicament contrefait OMEZ 20 mg, Dr. Le laboratoire de Reddy. (Inde), et identifie également de manière unique chaque générique en fonction de son fabricant. Nous avons également obtenu des résultats d'analyse IDENT positifs pour tous les comprimés contenant du chlorhydrate de ranitidine (12 échantillons) et de la famotidine (9 échantillons), nous permettant d'identifier de manière unique le fabricant de chaque échantillon.
CONCLUSIONS GÉNÉRALES
1. Il a été démontré que les spectres NIR de substances, comprimés et capsules peuvent être obtenus à l'aide d'un capteur à fibre optique et d'une sphère d'intégration. Dans ce cas, pour établir l'authenticité, vous devez utiliser une bibliothèque électronique obtenue de la même manière que celle utilisée pour prélever le spectre NIR de l'échantillon test.
2. Il a été démontré qu'avec une teneur élevée (au moins 40 %) de la substance active dans le médicament, il est possible d'établir l'authenticité du médicament sur la base du spectre de la substance. Cependant, en général, pour identifier les médicaments, il faut utiliser une bibliothèque électronique constituée sur la base des spectres NIR des médicaments correspondants.
3. Il a été établi que la méthode de spectroscopie NIR peut être utilisée pour différencier les médicaments d'un fabricant spécifique contenant la même substance active à des dosages différents. Dans le même temps, il est difficile dans certains cas de déterminer quantitativement la substance active des médicaments de différents fabricants à l'aide de la méthode de spectroscopie NIR.
4. Il a été démontré que la méthode de spectroscopie NIR peut être utilisée pour identifier le fabricant d'une substance ou d'un médicament. Dans ce cas, une analyse parallèle du produit testé d'une série spécifique et d'un produit connu de la même série doit être effectuée.
5. Une bibliothèque électronique de spectres NIR de substances et préparations contenant divers principes actifs et fabriquées par différents fabricants a été développée.
1. , Évaluation comparative de la qualité des médicaments par spectroscopie proche infrarouge // Résumés. rapport XII National Russe congr. « L'homme et la médecine. » – M., 18-22 avril. 2005.– P. 780.
2. , Détection de médicaments contrefaits par spectroscopie NIR // Proc. rapport XIV National Russe congr. « L'homme et la médecine. » – M., 16-20 avril. 2007.– P. 17.
3. , La méthode de spectroscopie proche infrarouge comme orientation prometteuse pour l'évaluation de la qualité des médicaments // Questions de chimie biologique, médicale et pharmaceutique. – 2008. – N° 4. – P. 7-9.
4. , Application de la méthode de spectroscopie proche infrarouge à l'identification des médicaments // Questions de chimie biologique, médicale et pharmaceutique. – 2008. – N° 6. – P. 27-30.
5. Arzamastsev A.P., Dorofeyev V.L., Dolbnev D.V., Houmoller L., Rodionova O. Ye. Méthodes analytiques pour la détection rapide des médicaments contrefaits. Congrès international des sciences analytiques (ICAS-2006), Moscou, 2006. Recueil de résumés. V. 1. P. 108.
Le spectromètre MicroNIR™ Pro est un spectromètre NIR ultra-compact, ultra-léger et abordable qui combine des composants optiques Viavi OSP de haute précision avec les technologies optiques et de miniaturisation des instruments les plus avancées. Le spectromètre MicroNIR™ Pro est la solution idéale pour une variété d’applications, alliant bon rapport qualité-prix et simplicité d’utilisation. Avec la taille la plus compacte et le plus léger de toutes les solutions disponibles dans le commerce, le spectromètre MicroNIR™ Pro NIR peut être facilement et directement intégré à la plupart des appareils de ligne de production tels que les séchoirs à lit fluidisé, les mélangeurs, les compacteurs à rouleaux, les machines à comprimés pour le contrôle ou la surveillance de l'humidité à la fin de l'opération technologique. Le format ultra-compact du spectromètre lui permet également d'être utilisé dans la recherche médico-légale sur le terrain pour l'identification d'explosifs et de substances narcotiques.
Aperçu de la technologie
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Filtre de lumière, la forme en forme de coin du filtre LVF permet aux longueurs d'onde de la lumière de passer séquentiellement. Ainsi, toutes les solutions optiques de Viavi sont des filtres LVF directement associés à un détecteur à barrette de diodes.
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Selon le mode de mesure et le type d'échantillons, les spectromètres MicroNIR TM 1700 ES peuvent être équipés de divers accessoires :
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Le spectromètre MicroNIRTM OnSite NIR est une version spéciale et robuste du spectromètre MicroNIR™ 1700 ES, fabriqué conformément à la norme de sécurité IP65. Ce spectromètre est recommandé pour une utilisation dans des conditions expéditionnaires, ainsi que lors de travaux dans des entrepôts et d'enquêtes médico-légales - dans tous les cas. cas où une protection fiable contre l'humidité et la poussière est nécessaire.
Pour un fonctionnement encore plus sûr, il est recommandé d'utiliser ce spectromètre avec des tablettes ou des ordinateurs portables protégés IP65. Une version mobile spéciale du logiciel est utilisée pour une analyse quantitative et une identification rapides et précises des substances inconnues.
Spectromètres NIR MicroNIR™ PAT USB / USB Extended
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Spectromètre NIR MicroNIR™ PAT WE
Le spectromètre NIR MicroNIR™ PAT WE est la solution la plus mobile dans le domaine des analyseurs NIR industriels portables. Pour fournir des résultats de mesure rapides et précis, le boîtier compact en aluminium abrite un spectromètre (avec port de mesure en acier inoxydable SS316), une batterie lithium-ion, un module WiFi et des capteurs accéléromètres. Cet appareil peut être installé sur les parties mobiles des appareils industriels.
Principales caractéristiques:
- La conception du spectromètre ne comporte aucun composant mobile.
- Aucun câble à fibre optique coûteux n'est utilisé pour le fonctionnement.
- Le boîtier de l'analyseur est en aluminium et en acier inoxydable SS316 et est protégé de l'humidité et de la poussière conformément à la norme IP65.
- La batterie lithium-ion remplaçable offre jusqu'à 8 heures de fonctionnement continu.
- Un système d'orientation à 9 axes, comprenant un accéléromètre, un magnétomètre et un gyroscope, permet de compenser entièrement les mesures si l'appareil est installé sur un véhicule en mouvement ou en rotation.
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Présentation du logiciel
Le logiciel MicroNIR™ Pro fournit une interface utilisateur intuitive adaptée aux ordinateurs personnels et mobiles modernes, y compris ceux équipés d'écrans tactiles. Ce logiciel vous permet non seulement de contrôler des spectromètres, mais également de développer des méthodes de mesure et de construire des modèles d'étalonnage pour des analyses qualitatives et quantitatives. Le logiciel est entièrement conforme à la norme 21 CFR Part 11, dispose d'une structure d'accès à plusieurs niveaux et est équipé de tous les outils nécessaires pour stocker de grandes quantités de données et réaliser des audits.
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Les données acquises à l'aide du logiciel MicroNIR™ PRO peuvent être facilement importées dans le puissant logiciel Unscrambler X de SAMO (inclus avec les spectromètres MicroNIR™) et les spectres prétraités par lots suivis de modèles chimiométriques de classification et de régression. Les algorithmes de modélisation PCA, PLS-DA et SVM sont disponibles pour l'analyse qualitative, et PLS, PCR et SVM-R pour l'analyse quantitative.
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L'une des méthodes largement répandues dans le monde pour identifier les contrefaçons est la méthode de spectroscopie proche infrarouge avec transformée de Fourier (spectroscopie NIR). Ses principaux avantages sont : la rapidité d'analyse, l'absence ou la préparation minimale des échantillons (possibilité d'analyse sans ouvrir l'emballage), l'obtention des caractéristiques des propriétés physiques et chimiques du médicament (identification des composants, détermination de la cristallinité, analyse quantitative de la substance active ). Diverses méthodes de recherche supplémentaires permettent d'étudier des échantillons de différents états physiques (méthodes de transmission, réflexion diffuse). Tous ces avantages permettent d'identifier de manière fiable les produits contrefaits, ainsi que d'en identifier le fabricant. De plus, grâce à leur conception, les analyseurs NIR sont portables et peuvent être utilisés avec succès dans des laboratoires mobiles.
Initialement, les spectromètres NIR étaient utilisés pour contrôler la production de médicaments à tous les niveaux de sa production : contrôle qualité des matières premières entrantes, contrôle de tous les processus de production (séchage, mélange) et contrôle qualité des produits sortants (contrôle qualité et analyse quantitative des actifs). composants dans les produits finis). Plus tard, cette méthode s'est généralisée pour identifier les produits contrefaits. Depuis 2000, les résultats de l'identification des produits contrefaits à l'aide de l'exemple de médicaments de différents fabricants ont été obtenus et publiés. Les mêmes travaux ont examiné diverses caractéristiques qui affectent la précision de l'analyse. Sur la base de l'expérience acquise, les organisations internationales de contrôle des médicaments contrefaits ont commencé à introduire cette méthode pour identifier les produits contrefaits, à la fois individuellement et en combinaison avec d'autres méthodes.
Il existe des méthodes dans lesquelles la méthode NIR est utilisée pour l'analyse qualitative et quantitative des stupéfiants. La méthode permet non seulement d'identifier un échantillon suspect en tant que médicament, mais également de quantifier le contenu de la substance active.
Cela indique une préférence pour l'utilisation de la méthode du spectromètre de Fourier proche infrarouge comme l'une des méthodes d'analyse qualitative et quantitative des stupéfiants. Pour une identification précise des produits contrefaits, une détermination quantitative du composant actif du médicament, ainsi que la possibilité de suivre le fabricant de médicaments ou de stupéfiants contrefaits.
Au moment de l'acquisition de l'analyseur NIR par le NIIECC de la Direction principale du ministère de l'Intérieur de l'Ukraine dans la région de Donetsk, il y avait un grave problème avec la production et la distribution de tramadol dans le pays, donc la première tâche Le but du NIR était de développer une méthodologie d'identification du tramadol et de son fabricant, qui permettrait d'en déterminer la source. Par la suite, cette méthode a été complétée par une technique permettant de résoudre un autre problème : l'identification des médicaments contrefaits.
Pour développer des méthodes d'identification, un spectromètre à transformée de Fourier proche infrarouge Antaris II fabriqué par Thermo Fisher Scientific a été utilisé. L'apparence de l'appareil est représentée sur la Fig. 1.4.1.
Riz. 1.4.1. Spectromètre NIR Antaris II.
La conception du spectromètre permet d'équiper un instrument de divers dispositifs pour l'analyse de différents types d'échantillons.
Le spectromètre Antaris II est équipé de :
· module de transmission pour l'analyse d'échantillons liquides et de plaques ;
· un détecteur de transmission pour l'analyse d'échantillons solides (comprimés, gélules, poudres) ;
· sphère d'intégration;
· Sonde externe à fibre optique.
Le détecteur d'échantillons solides est installé au-dessus de la sphère d'intégration, ce qui permet une analyse simultanée de l'échantillon à la fois par transmission, qui caractérise l'ensemble de l'échantillon dans son ensemble, et sur la sphère d'intégration par la méthode de réflexion diffuse, qui permet de caractériser la région superficielle de l'échantillon. La sonde externe est utilisée pour l'analyse par réflectance diffuse d'échantillons dans des emballages non standards, sans ouvrir l'emballage, ainsi que d'échantillons liquides. Toutes les méthodes ci-dessus ne nécessitent pas de préparation d'échantillons ou nécessitent une préparation minimale et vous permettent d'obtenir des résultats en 3 minutes, ne nécessitent pas de coûts financiers pour les réactifs et les consommables et, surtout, sont non destructives, ce qui vous permet d'économiser le échantillon pour une confirmation ultérieure des résultats par d’autres méthodes.
Les méthodes modernes d'évaluation de la qualité des matières premières médicinales et des produits finis incluent la spectrométrie proche infrarouge. La méthode présente un certain nombre d’avantages significatifs, notamment :
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- Analyse simultanée de divers composants de mélanges complexes, y compris des informations sur leurs concentrations. Par exemple, grâce à cette méthode, il est possible d'analyser le pourcentage d'eau, de solvants organiques et d'autres composants dans des systèmes microhétérogènes, tels que les émulsions huile dans l'eau ou eau dans l'huile.
- Possibilité d'organiser le contrôle à distance des échantillons en temps réel directement dans le flux du processus (télécommande). À ces fins, des spectromètres fixes ou portables sont utilisés. Les appareils fixes sont installés dans les installations de production des entreprises pharmaceutiques, où ils sont intégrés directement dans les lignes de production, en montant des capteurs au-dessus des bandes transporteuses, dans des réacteurs chimiques et des chambres de mélange. Cela vous permet de recevoir des informations en ligne et d'utiliser les données reçues dans le système de contrôle automatisé. Les laboratoires mobiles de contrôle de la qualité des médicaments sont le plus souvent équipés de spectromètres NIR portables alimentés par batterie.
Méthodes d'obtention de spectres dans la région NIR
Dans le proche infrarouge, les spectres sont obtenus par transmission ou réflexion diffuse.
La méthode de transmission peut être utilisée pour analyser des substances liquides et solides. Dans ce cas, les liquides sont placés dans des cuvettes ou d'autres récipients spécialisés fournis avec l'appareil. De tels récipients de mesure peuvent être en verre ordinaire ou en verre de quartz. Pour les tests de transmission d'échantillons solides, une sonde ou une sphère peut être utilisée.
Cependant, l’analyse par réflectance diffuse basée sur une sonde présente un certain nombre d’avantages significatifs, car elle fournit un spectre plus détaillé et des résultats plus précis. Ceci est obtenu grâce au fait que le plan incliné de la pointe de la sonde à fibre optique minimise l'effet spéculaire, permettant ainsi de diffuser davantage de lumière. De plus, un module peut être intégré à la fibre optique pour lire les codes-barres des emballages d'échantillons. Il convient également de noter que ce n'est qu'à l'aide d'une sonde qu'il est possible d'identifier des échantillons éloignés de l'appareil lui-même.
Pour tester des échantillons à faible diffusion et réflectivité, une méthode combinée de transmission-réflexion est utilisée. Cela nécessite des cuvettes et des capteurs de conception spéciale, grâce auxquels le flux du faisceau traverse deux fois l'échantillon analysé.
De plus, des spectres « d’interaction » peuvent être obtenus dans le domaine proche infrarouge.
Problèmes de spectrométrie NIR et moyens de les résoudre
Les principaux problèmes de cette méthode d'analyse dans l'industrie pharmaceutique ont longtemps été la difficulté d'analyser le spectre, qui se caractérise par des bandes d'absorption moins intenses et relativement plus larges par rapport aux bandes fondamentales dans la région infrarouge moyen.
La combinaison des méthodes mathématiques de traitement des données (chimiométrie) avec les résultats d'analyses instrumentales a permis de combler cette lacune. À ces fins, les analyseurs modernes sont équipés de progiciels spéciaux basés sur la méthode cluster ou discriminante de traitement des résultats.
Afin de prendre en compte diverses sources possibles de changements de spectre dans l'analyse chimiométrique, des bibliothèques de spectres spéciales sont créées dans les entreprises pharmaceutiques, prenant en compte le fabricant de matières premières, le processus technologique de sa fabrication, l'homogénéité du matériau des différents lots, la température , le mode d'acquisition du spectre et d'autres facteurs.
Selon les exigences réglementaires européennes, pour constituer des bibliothèques, il est nécessaire d'étudier au moins 3 échantillons de la substance médicamenteuse pour obtenir 3 spectres ou plus.
Un autre problème possible est la probabilité d'un changement dans le spectre dû aux caractéristiques de conception du spectromètre NIR, qui est résolu en qualifiant l'appareil conformément aux exigences de la pharmacopée.
Choses à retenir lors de la réalisation d’une recherche
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La spectrométrie proche infrarouge (spectrométrie NIR) est une méthode basée sur la capacité des substances à absorber le rayonnement électromagnétique dans la gamme de longueurs d'onde de 780 à 2 500 nm (12 500 à 4 000 cm -1).
L'absorption dans la plage NIR est généralement associée aux harmoniques des fréquences vibrationnelles fondamentales des liaisons C-H, N-H, O-H et SH et à leurs combinaisons. La plage la plus informative est la région de 1 700 à 2 500 nm (6 000 à 4 000 cm -1).
L'analyse des informations extraites des spectres NIR est réalisée à l'aide d'algorithmes chimiométriques, qui nécessitent la création d'un ensemble de données primaires.
Dans le cadre de l'applicabilité de la méthode, la spectrométrie NIR permet, directement ou indirectement, de réaliser une évaluation qualitative et quantitative des caractéristiques chimiques, physiques et physico-chimiques de l'objet analysé, y compris l'évaluation des caractéristiques suivantes :
– indices d'hydroxyle et d'iode, degré d'hydroxylation ;
– forme cristalline et degré de cristallinité ;
– forme polymorphe ou forme pseudopolymorphe ;
– degré de dispersion des particules et autres.
La spectrométrie NIR a les capacités suivantes :
– facilité de préparation des échantillons ou absence de préparation ;
– rapidité des mesures ;
– caractère non destructif de l'analyse ;
– la possibilité d'évaluer simultanément plusieurs paramètres (indicateurs) ;
– la possibilité d'effectuer une surveillance à distance, y compris dans les flux de processus en temps réel.
Dispositifs. Des spectrophotomètres NIR spécialisés et d'autres spectrophotomètres capables de fonctionner dans la région proche infrarouge du spectre sont utilisés.
Les spectrophotomètres NIR sont constitués de :
– source de rayonnement, par exemple une lampe à quartz (lampe à incandescence) ou son analogue ;
– monochromateur (réseau de diffraction, prisme, filtre optique-acoustique) ou interféromètre (spectrophotomètres à transformée de Fourier) ;
– dispositif d'enregistrement – détecteur (à base de silicium, sulfure de plomb, arséniure d'indium, arséniure d'indium et de gallium, tellurure de mercure-cadmium, sulfate de triglycine deutéré, etc.) ;
– dispositif de placement d'échantillon et/ou capteur à fibre optique déporté.
Des cuvettes en verre ou en quartz, des flacons, des béchers en verre, des porte-capsules ou comprimés et d'autres dispositifs sont utilisés pour placer les échantillons.
Les spectrophotomètres peuvent être équipés d'un compartiment cellulaire, d'une sphère intégrant (une sphère intégrant est un composant optique constitué d'une cavité sphérique recouverte d'un matériau hautement réfléchissant, la sphère est conçue pour obtenir des spectres d'échantillons inhomogènes), de modules externes pour mesurer la transmittance d'échantillons hautement diffusants et d'alimentateurs automatiques d'échantillons, de sondes à fibre optique. Le choix de l'un ou l'autre appareil d'analyse dépend du type d'échantillon et de la méthode de mesure choisie. Par conséquent, il est recommandé d’utiliser des appareils mettant en œuvre plusieurs approches de mesure.
Le traitement des données et l'analyse des résultats obtenus sont effectués à l'aide d'un logiciel spécial.
Chaque mode de mesure (transmission, réflexion diffuse et leur combinaison) doit avoir sa propre méthode de vérification, comprenant la vérification du bon réglage des longueurs d'onde et la vérification du bruit photométrique.
Vérifier que les longueurs d'onde sont correctement réglées. Pour vérifier l'exactitude des réglages de longueur d'onde, enregistrez le spectre d'un échantillon standard qui présente des maxima et des minima d'absorption caractéristiques et comparez les valeurs de longueur d'onde obtenues avec les caractéristiques déclarées.
Pour les modes de transmission et de réflexion, afin de déterminer le réglage correct des longueurs d'onde, il est le plus courant d'utiliser des oxydes d'éléments de terres rares, de la vapeur d'eau dans l'atmosphère, du chlorure de méthylène et autres comme échantillons standard.
Dans les appareils à transformée de Fourier, l'échelle du nombre d'onde est linéaire sur toute la plage de fonctionnement, et pour vérifier la précision de l'installation, il suffit d'utiliser un échantillon étalon avec contrôle des caractéristiques déclarées dans une bande d'absorption. Les appareils d'autres types peuvent avoir une échelle de nombre d'onde non linéaire et nécessiter une vérification des caractéristiques métrologiques indiquées par au moins trois pics (un ou plusieurs échantillons étalons) couvrant toute la plage de fonctionnement.
L'erreur de réglage des longueurs d'onde ne doit pas dépasser ± 1 nm (ou un nombre d'onde équivalent) dans la plage de longueurs d'onde allant jusqu'à 1 900 nm et pas plus de ± 1,5 nm pour la plage de longueurs d'onde ≥ 1 900 nm.
La reproductibilité du réglage de la longueur d'onde doit être conforme aux exigences du fabricant ou aux exigences des documents réglementaires en vigueur dans la Fédération de Russie.
Vérification de la linéarité photométrique. Pour vérifier la linéarité photométrique, les spectres NIR d'échantillons standards avec des valeurs de transmission/réflexion connues sont enregistrés et une dépendance graphique des valeurs de transmission/réflexion obtenues sur les valeurs connues est tracée. Le résultat de la construction d'une telle relation devrait être une ligne droite avec une intersection au centre des coordonnées (0,00 ± 0,05) et une tangente de l'angle d'inclinaison de la ligne droite (1,00 ± 0,05). Pour vérifier la linéarité photométrique en mode réflexion, des polymères ou analogues dopés au carbone sont utilisés comme échantillons standard à raison d'au moins 4 échantillons dans la plage de réflectance de 10 à 90 %. Pour vérifier la linéarité photométrique en mode de transmission, des filtres à raison de 3 échantillons avec des valeurs de transmission de 10 à 90 % et une ligne de transmission de 100 % sont utilisés comme échantillons standard (le spectre de transmission d'un canal vide est enregistré).
Vérification du bruit photométrique. Pour estimer le bruit photométrique lors de la mesure de la transmission, enregistrez une ligne de 100 % dans l'air ; Lors de la mesure de la réflectance, enregistrez une ligne de 100 % en utilisant des matériaux de référence appropriés avec une réflectivité d'au moins 99 %. Dans ce cas, la ligne 100 % signifie une mesure dans laquelle l'échantillon standard est à la fois l'échantillon mesuré et le fond. Aux valeurs d'absorption élevées, le bruit photométrique est évalué à l'aide d'échantillons standards avec des valeurs de transmission ou de réflectance d'environ 10 %.
Le bruit photométrique doit répondre aux spécifications du fabricant.
Méthodes de mesure. Le spectre NIR représente la dépendance de la grandeur photométrique correspondante (densité optique ( UN), transmission ( T), coefficient de reflexion ( R.) et quantités dérivées) de la longueur d'onde ou de la fréquence du rayonnement. Lors de la mesure dans la région NIR, les méthodes suivantes sont mises en œuvre :
– mesure de l'absorption (ou de la transmission) lorsque le rayonnement traverse l'échantillon ;
– mesure du rayonnement réfléchi ou diffusé par un échantillon ;
– une combinaison des méthodes ci-dessus.
Les mesures sont toujours prises par rapport au fond.
Mesure de la transmission. La transmittance est une mesure de la réduction de l'intensité du rayonnement lorsqu'il traverse un échantillon. Ce principe est mis en œuvre dans la plupart des spectrophotomètres utilisés, et le résultat peut être exprimé directement en unités de transmission ( T) et/ou densité optique ( UN).
La méthode est applicable aux échantillons solides et liquides, y compris les systèmes dispersés.
En règle générale, aucune préparation spéciale de l’échantillon n’est requise lors de la mesure du coefficient de transmission. Pour mesurer le spectre des échantillons liquides, des flacons ou des cuvettes avec une longueur de trajet optique appropriée (généralement 0,5 à 22 mm), ainsi que des capteurs de transmission à fibre optique, sont utilisés.
Réflexion diffuse. Dans la méthode de réflectance diffuse, le coefficient de réflectance ( R.), représentant le rapport de l'intensité de la lumière réfléchie par l'échantillon ( je), à l'intensité de la lumière réfléchie par l'arrière-plan ( je r):
ou la valeur logarithmique inverse de ce rapport ( UN R.):
.
Une surface de valeur élevée est utilisée comme arrière-plan. R.: plaques d'or, polymères saturés perfluorés, plaques de céramique et autres matériaux adaptés.
La méthode est utilisée pour l'analyse d'échantillons solides à l'aide d'une sphère intégrante ou de capteurs à fibre optique fonctionnant en mode réflexion. Dans ce dernier cas, pour la reproductibilité des résultats obtenus, il est nécessaire de s'assurer de la stabilité des conditions de mesure, notamment l'immobilité relative du capteur, le degré de pression et d'autres conditions.
Méthode de transmission-réflexion. Cette méthode est une combinaison de transmission et de réflexion grâce à la conception spéciale des cuvettes et des capteurs dans lesquels le rayonnement traverse deux fois l'échantillon, ce qui permet l'analyse d'échantillons à faible pouvoir d'absorption et de diffusion.
Le coefficient de double transmission ( T*):
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Où: je T– intensité du rayonnement après double transmission, sans échantillon ;
je– l'intensité du rayonnement transmis et réfléchi mesurée avec l'échantillon ;
et une valeur similaire à la densité optique ( UN*):
.
Le spectre de l'air ou d'un milieu de comparaison est utilisé comme arrière-plan.
La méthode est applicable aux liquides, y compris aux échantillons inhomogènes.
Pour enregistrer le spectre, l'échantillon étudié est placé dans une cuvette avec un miroir ou un autre réflecteur diffus. Il est possible d'utiliser un capteur à fibre optique immergé dans l'échantillon.