ניתוח אופניים. יישומים של ספקטרוסקופיה כמעט אינפרא אדום. אימות מחדש או אימות מחדש
בתור כתב יד
דולבנב דימיטרי ולאדימירוביץ'
זיהוי תרופות באמצעות ספקטרוסקופיה קרובה אינפרא אדום
14/04/02 – כימיה פרמצבטית, פרמקוגנוסיה
עבודת גמר לתואר אקדמי
מועמד למדעי התרופות
מוסקבה - 2010
העבודה בוצעה במוסד החינוכי הממלכתי להשכלה מקצועית גבוהה הראשונה של האוניברסיטה לרפואה של מוסקבה על שם
מפקחים מדעיים:
דוקטור למדעי התרופות, אקדמאי של האקדמיה הרוסית למדעי הרפואה, פרופסור
דוקטור למדעי התרופות, פרופסור
יריבים רשמיים:
ארגון מוביל:
המרכז המדעי הכל רוסי לבטיחותם של חומרים פעילים ביולוגית (VSC BAV)
ההגנה תתקיים "___"____________________2010 בשעה ____ בישיבה של מועצת הדוקטורט (D 208.040.09) באוניברסיטה הממלכתית לרפואה של מוסקבה הראשונה על שם מוסקבה, שדרות ניקיצקי, 13.
ניתן למצוא את עבודת הגמר בספריית האוניברסיטה הרפואית הממלכתית של מוסקבה על שם. מוסקבה, פרוספקט נחימובסקי, 49.
המזכירה המדעית של עבודת הגמר
מועצה ד 208.040.09
דוקטור למדעי התרופות,
פּרוֹפֶסוֹר
הרלוונטיות של נושא המחקר. במהלך 15 השנים האחרונות, ספקטרוסקופיה קרובה לאינפרא אדום (NIR) התפתחה במהירות ומצאה יישום במגוון רחב של תעשיות. ספקטרוסקופיה NIR ידועה כשיטה יעילה לניתוח איכותי וכמותי. שיטה זו נמצאת בשימוש נרחב בחקלאות (לקביעת איכות הקרקעות, תכולת החלבון, השומן וכו' במוצרי מזון), בתעשייה (לקביעת הרכב מוצרי הנפט, איכות מוצרי הטקסטיל וכו'). ברפואה (לקביעת שומן, חמצן בדם, מחקרים על התפתחות הגידול). נכון לעכשיו, ספקטרוסקופיה NIR הופכת לאחת משיטות הבקרה בתהליך בתעשיית התרופות באירופה ובארה"ב.
הוא משמש לבדיקת חומרי גלם של קלט, ערבוב אחידות, קביעת נקודת סיום גרנולציה, תכולת לחות ייבוש, אחידות טבליות ומדידת עובי ציפוי.
שיטת הספקטרוסקופיה של NIR מתוארת בפרמקופאה האירופית ובפרמקופיה האמריקאית, אך עדיין נעשה בה שימוש נדיר יחסית בניתוח תרופתי: בעיקר בעת קביעת תכולת המים בתכשירים המתקבלים מדם.
בהקשר זה, יש חשיבות רבה לפיתוח שיטות מאוחדות לניתוח חומרים ותרופות פרמצבטיות לשימוש נוסף בניתוח תרופתי.
לנושא זה יש חשיבות מיוחדת בקשר לפרסום המהדורה ה-12 של פרמקופיה המדינה של הפדרציה הרוסית.
כמו כן, יש לציין את הבעיה המתמשכת של תרופות מזויפות, שאחת הדרכים לפתרון היא פיתוח שיטות ניתוח מהירות.
בהתחשב באמור לעיל, בעיה דחופה היא פיתוח שיטות אחידות לניתוח חומרים ותכשירים וזיהוי תרופות מזויפות בשיטת הספקטרוסקופיה NIR.
מטרת המחקר ומטרותיו. מטרת המחקר הייתה לפתח שיטות אחידות לניתוח חומרים ותכשירים ולזיהוי תרופות מזויפות בשיטת הספקטרוסקופיה NIR.
כדי להשיג מטרה זו, נפתרו המשימות הבאות:
- לחקור את האפשרות להשיג ספקטרום NIR של חומרים, טבליות וקפסולות באמצעות חיישן סיבים אופטיים וכדור אינטגרציה;
- השוו את ספקטרום ה-NIR של חומרים ותרופות;
- השוו את ספקטרום ה-NIR של תרופות עם תכולה שונה של החומר הפעיל;
- ללמוד את האפשרות להשתמש בספקטרוסקופיה של NIR כדי לקבוע את האותנטיות של חומרים ותכשירים מיצרנים ספציפיים, כמו גם לזהות תרופות מזויפות;
- לפתח ספרייה אלקטרונית של ספקטרום NIR של חומרים ותרופות.
חידוש מדעי של תוצאות המחקר. לראשונה, הוכח כי ניתן להשתמש בשיטת הספקטרוסקופיה של NIR הן כדי לקבוע את האותנטיות של חומרים פרמצבטיים והן של מוצרים רפואיים מוגמרים (טבליות וכמוסות). הוכח שבאופן כללי, ספקטרום ה-NIR של חומרים ותרופות שונה. ניתן להשיג ספקטרה באמצעות חיישן סיבים אופטיים וכדור משלב. הוכח שאם מעטפת הקפסולה או אריזת הטבליות (שלפוחית) שקופה, ניתן לקבל ספקטרום מבלי להוציא את הכמוסות או להוציא את הטבליות מהאריזה. הוכח שניתן להשתמש בשיטת הספקטרוסקופיה של NIR לזיהוי תרופות מזויפות, בתנאי שהספקטרום של התרופות המקוריות והתרופות הנבדקות יושוו. ניתן לאחסן ספקטרום של חומרים ותרופות כספרייה אלקטרונית. נקבע כי לצורך השוואה אמינה יותר של הספקטרום של התרופה הנבדקת והספקטרום הסטנדרטי, נדרש שימוש בעיבוד נתונים מתמטי.
משמעות מעשית של העבודה. שיטות מפותחות לניתוח תרופות באמצעות ספקטרוסקופיה של NIR מוצעות כדי לבסס את האותנטיות של חומרים פרמצבטיים, תרופות בצורה של טבליות וכמוסות. הטכניקות מאפשרות שימוש בכדור משלב וחיישן סיבים אופטיים ("אקדח").
השיטות שפותחו יכולות לשמש גם לזיהוי מפורש של תרופות מזויפות ולבקרה נכנסת ויוצאת של חומרים פרמצבטיים וחומרי ביניים במפעלי תרופות. השיטות מאפשרות במקרים מסוימים לבצע בקרת איכות לא הרסנית מבלי לפתוח את האריזה הראשונית.
הספרייה המפותחת של ספקטרום NIR יכולה לשמש לזיהוי חומרים, טבליות וקפסולות באמצעות חיישן סיבים אופטיים ("אקדח") וכדור משלב.
תוצאות העבודה נבדקו והשתמשו במחלקת בקרת איכות.
אישור עבודה. ההוראות העיקריות של עבודת הדוקטורט דווחו ונדונו בקונגרס הלאומי הרוסי ה-12 "אדם ורפואה" (מוסקבה, 2005), בקונגרס הבינלאומי לכימיה אנליטית ICAS (מוסקבה, 2006) ובקונגרס הלאומי הרוסי ה-14 "אדם ורפואה" " (מוסקבה, 2007). העבודה נבחנה בפגישה מדעית ומעשית של המחלקה לכימיה פרמצבטית עם הקורס של כימיה טוקסיקולוגית של הפקולטה למדעי הרוקחות של האוניברסיטה הרפואית הממלכתית של מוסקבה. 22 במרץ 2010
פרסומים. 5 עבודות מודפסות פורסמו בנושא עבודת הדוקטורט.
קישור מחקר לעיצוב הבעיה של מדעי התרופות. עבודת הדוקטורט בוצעה במסגרת נושא מורכב של המחלקה לכימיה פרמצבטית של האוניברסיטה הרפואית הממלכתית של מוסקבה על שם. "שיפור בקרת איכות התרופות (היבטים פרמצבטיים וסביבתיים)" (רישום מדינה מס' 01.200.110.54.5).
מבנה והיקף עבודת הדוקטורט. עבודת הגמר מוגשת על 110 עמודים של טקסט מודפס, מורכבת ממבוא, סקירת ספרות, 5 פרקים של מחקרים ניסיוניים, מסקנות כלליות, רשימת הפניות, וכן כוללת בנפרד נספח 1. עבודת הדוקטורט מאוירת ב-3 טבלאות ו-54 דמויות. רשימת הפניות כוללת 153 מקורות, מתוכם 42 זרים.
הוראות הגנה:
- תוצאות של לימוד האפשרות לקבל ספקטרום NIR של חומרים, טבליות וקפסולות באמצעות חיישן סיבים אופטיים וכדור אינטגרציה;
– תוצאות של מחקר השוואתי של ספקטרום NIR של חומרים ותרופות, וכן ספקטרום NIR של תרופות בעלות תכולה שונה של החומר הפעיל;
– תוצאות של בדיקת האפשרות להשתמש בספקטרוסקופיה של NIR כדי לקבוע את האותנטיות של חומרים ותכשירים מיצרנים ספציפיים, וכן לזיהוי תרופות מזויפות.
1. מטרות לימוד
חומרים ותכשירים של מספר תרופות נחקרו. במחקר נעשה שימוש בסך הכל ב-35 חומרים: אלומיניום הידרוקסיד, אמיקאצין סולפט, חומצה אסקורבית, נתרן אסקורבט, נתרן וורפרין, ויטמין B12, גמפיברוזיל, מגנזיום הידרוקסיד, גלורנורם, D-biotin, גלוקונאט ברזל, זופיקלון, קלציום D פנטנואט, קלינדמיצין. פוספט, לידוקאין הידרוכלוריד, מטופרול טרטרט, ניקוטינמיד, אקמול, פירידוקסין הידרוכלוריד, פיפרצילין, רניטידין הידרוכלוריד, ריבופלבין, תיאמין מונוניטראט, טירותריקין, פמוטידין, חומצה פולית, צפדרוקסיל, מלח ספאזולין פרוקסידיום, מלח ספאזולין פרוקסידיום, מלח ספאזולין. coblamin, יצרנים שונים ו 59 תרופות מיצרנים שונים המכילות: איזוניאזיד, מלוקסיקאם, אומפרזול, רניטידין הידרוכלוריד, ריפמפיצין, פמוטידין, ציפרלקס, אזומפרזול, אתמבוטול וכן 2 דגימות מזויפות (OMEZ 20 מ"ג, ד"ר Reddy`s Lab. 150 מ"ג,) .
2. ציוד ותנאי בדיקה
בעבודה נעשה שימוש במכשיר MPA - ספקטרומטר פורייה קרוב לאינפרא אדום (Bruker Optics GmbH, גרמניה). פרמטרי הקלטה: טווח ספקטרלי מ-800 ננומטר עד 2500 ננומטר (ס"מ-1 עד 4000 ס"מ-1), מספר סריקות 16, רזולוציה ספקטרלית 4 ס"מ-1. המכשיר נשלט והספקטרום שהתקבל עובד באמצעות חבילת התוכנה OPUS 6.0 (Bruker Optics GmbH, גרמניה). ספקטרום NIR התקבלו בשתי דרכים:
1) באמצעות חיישן סיבים אופטיים ("אקדח"),
2)
שתי השיטות שימשו להשגת ספקטרום NIR של חומרים, טבליות וקפסולות.
חיישן הסיבים האופטיים ("אקדח") מאפשר מדידות השתקפות בלבד, בעוד שהכדור המשלב מאפשר מדידות השתקפות והעברת שידור. בעבודה זו התקבלו ספקטרום החזרת NIR.
2.1. שיטות להשגת ספקטרום NIR:
באמצעות חיישן סיבים אופטיים ("אקדח").
2.1.1. חומרים . חומר האבקה נשפך לקובטה שקופה בעובי שכבה של 1 עד 3 ס"מ. לאחר מכן נלחץ חיישן הסיבים האופטיים בניצב לפני השטח של האבקה. הליך רישום הספקטרום הוחל על ידי לחיצה על כפתור בחיישן הסיבים האופטיים. מדידת הספקטרום חזרה על עצמה 3-5 פעמים מאזורים שונים כדי לקבל תוצאות ניתוח אמינות סטטיסטית.
2.1.2. הוסרו טבליות מהשלפוחית . חיישן הסיבים האופטיים נלחץ בניצב לטאבלט. הליך רישום הספקטרום הוחל על ידי לחיצה על כפתור בחיישן הסיבים האופטיים. מדידת הספקטרום חזרה על עצמה 3-5 פעמים מאזורים שונים בטאבלט כדי לקבל תוצאות ניתוח אמינות סטטיסטית.
2.1.3. טבליות בשלפוחית . אם השלפוחית שקופה, המדידה בוצעה באופן הבא, חיישן הסיבים האופטיים נלחץ בניצב לפני השטח של הטבליה בשלפוחית. הליך רישום הספקטרום הוחל על ידי לחיצה על כפתור בחיישן הסיבים האופטיים. מדידת הספקטרום חזרה על עצמה 3-5 פעמים מאזורים שונים של הטבליה בשלפוחית כדי לקבל תוצאות ניתוח אמינות סטטיסטית. אם השלפוחית הייתה אטומה או אלומיניום, תחילה הוסרה הטבליה מהשלפוחית ולאחר מכן התקבל ספקטרום ה-NIR.
2.1.4. קפסולות . אם מעטפת הקפסולה שקופה, המדידה בוצעה באופן הבא: חיישן הסיבים האופטיים נלחץ בניצב לפני השטח של הקפסולה בשלפוחית. הליך רישום הספקטרום הוחל על ידי לחיצה על כפתור בחיישן הסיבים האופטיים. מדידת הספקטרום חזרה על עצמה 3 - 5 פעמים מחלקים שונים של הקפסולה בשלפוחית כדי לקבל תוצאות ניתוח אמינות סטטיסטית. אם מעטפת הקפסולה לא הייתה שקופה, אז קודם כל נפתחה הקפסולה ולאחר מכן נמדד ספקטרום התוכן בקובטת זכוכית.
2.2. שיטות להשגת ספקטרום NIR:
באמצעות כדור משלב.
השגת ספקטרום NIR במצב השתקפות
2.2.1. חומרים . חומר האבקה נשפך לקובטה שקופה בעובי שכבה של 1 עד 3 ס"מ. לאחר מכן הונחה הקובטה על גבי החלון האופטי של הכדור המשלב. תהליך המדידה הוחל במחשב באמצעות תוכנת OPUS או ישירות על המכשיר עצמו (כפתור "התחל"). מדידת הספקטרום חזרה על עצמה 3-5 פעמים כדי לקבל תוצאות ניתוח אמינות סטטיסטית.
2.2.2. הוסרו טבליות מהשלפוחית . הטאבלט הונח במחזיק מיוחד. מחזיק עם טאבלט הותקן על גבי החלון האופטי של הכדור המשלב. תהליך המדידה הוחל במחשב באמצעות תוכנת OPUS או ישירות על המכשיר עצמו (כפתור "התחל"). מדידת הספקטרום חזרה על עצמה 3-5 פעמים מאזורים שונים בטאבלט כדי לקבל תוצאות ניתוח אמינות סטטיסטית.
2.2.3. קפסולות . אם מעטפת הקפסולה שקופה, המדידה בוצעה באופן הבא: הקפסולה הונחה במחזיק מיוחד. מחזיק עם קפסולה הותקן על גבי החלון האופטי של הכדור המשלב. תהליך המדידה הוחל במחשב באמצעות תוכנת OPUS או ישירות על המכשיר עצמו (כפתור "התחל"). מדידת הספקטרום חזרה על עצמה 3-5 פעמים מחלקים שונים של הקפסולה כדי לקבל תוצאות ניתוח אמינות סטטיסטית. אם מעטפת הקפסולה לא הייתה שקופה, אז קודם כל נפתחה הקפסולה, ולאחר מכן נמדד ספקטרום התוכן בתא זכוכית על ידי הנחת התא על גבי החלון האופטי של הכדור המשלב.
3. עיבוד מתמטי של ספקטרום NIR.
עיבוד מתמטי של הספקטרום שהתקבל בוצע באמצעות תוכנית OPUS IDENT, הכלולה בחבילת התוכנה OPUS 6.0 (Bruker Optics GmbH, גרמניה). הספקטרום הלא ידוע הושווה לספקטרום ספריית הייחוס על ידי חישוב המרחק הספקטרלי. IDENT מזהה את הספקטרום ההשוואה הקרוב ביותר לספקטרום המנותח וקובע את הסטיות בין הספקטרום המנותח. זה מאפשר ל-IDENT לזהות חומרים לא ידועים ולהעריך את המידה שבה החומר עומד בתקן הייחוס.
השתמשנו בשתי שיטות עיבוד מתמטי של ספקטרום NIR: 1) ניתוח זהות, המתאם בין הספקטרום לחומר מסוים, ו-2) ניתוח אשכולות, המתאם בין הספקטרום לקבוצת חומרים.
לאחר מדידת הספקטרום, נוצר ספקטרום ממוצע של כל חומר ונוצרת ספרייה של כל הספקטרום הממוצע שכזה, יחד עם קריטריוני קבלה (או ספים) שנקבעו סטטיסטית עבור כל החומרים בספרייה. ספקטרום הבדיקה הושווה לכל ספקטרום הייחוס שנמצא בספרייה האלקטרונית. תוצאת ההשוואה בין ספקטרה A ו-B מסתיימת בפלט של המרחק הספקטרלי D, הנקרא "גורם איכות ההתאמה" בתוכנית IDENT. מרחק ספקטרלי מציין את מידת הדמיון הספקטרלי. שתי ספקטרות עם מרחק ספקטרלי שווה לאפס זהות לחלוטין. ככל שהמרחק בין שני ספקטרים גדול יותר, כך המרחק הספקטרלי גדול יותר. אם המרחק הספקטרלי קטן מהסף עבור חומר אחד וגדול מהסף עבור כל שאר החומרים, החומר הלא ידוע מזוהה.
ניתוח אשכולות מאפשר לך לבחון ספקטרום NIR לדמיון ולחלק ספקטרום דומים לקבוצות. קבוצות אלו נקראות מחלקות או אשכולות. סוג זה של ניתוח בוצע לצורך הצגה נוחה יותר של נתונים בצורה גרפית.
אלגוריתמי אשכול היררכיים מבוצעים לפי הסכימה הבאה:
ראשית, חשב את המרחקים הספקטרליים בין כל הספקטרום,
אז שני הספקטרים בעלי הדמיון הגבוה ביותר מתמזגים לאשכול,
· לחשב את המרחקים בין אשכול זה לכל שאר הספקטרום,
· שני ספקטרים עם המרחק הקצר ביותר מתמזגים שוב לאשכול חדש,
· לחשב את המרחקים בין המקבץ החדש הזה לכל שאר הספקטרום,
· שני ספקטרים מתמזגים לאשכול חדש
הליך זה חוזר על עצמו עד שנשאר רק אשכול אחד גדול.
4 . תוצאות מחקר
נחקרה האפשרות להשתמש בשיטת הספקטרוסקופיה NIR לזיהוי חומרים ותרופות ממספר יצרנים מקומיים וזרים.
כתוצאה מהמחקר, נוצרו שש ספריות אלקטרוניות שונות של ספקטרום NIR:
1) ספקטרום NIR של תכולת הקפסולה המתקבלת באמצעות חיישן סיבים אופטיים ("אקדח"),
2) ספקטרום NIR של תכולת הקפסולה המתקבלת באמצעות כדור משלב,
3) ספקטרום NIR של טבליות שהושגו באמצעות חיישן סיבים אופטיים ("אקדח"),
4) ספקטרום NIR של טבליות המתקבלות באמצעות כדור משלב,
5) ספקטרום NIR של חומרים המתקבלים באמצעות חיישן סיבים אופטיים ("אקדח"),
6) ספקטרום NIR של חומרים המתקבלים באמצעות כדור משלב.
4.1. תלות של ספקטרום ה-NIR של חומרים ותכשירים בשיטת ההכנה (באמצעות "אקדח" וכדור משלב).
באיור. איור 1 מציג את ספקטרום ה-NIR של חומר רניטידין הידרוכלוריד ממעבדות ורה (הודו), שהושגו באמצעות "אקדח" וכדור משלב. האיור מראה שהספקטרום שונה בעוצמת פסי הקליטה, אך פסי הקליטה עצמם חופפים לערכי מספר גלים.
ההבדל העיקרי בין ספקטרוסקופיה NIR לבין ספקטרוסקופיה IR בטווח בינוני הוא שלא ניתן להשוות את הספקטרום חזותית. העובדה היא שבאופן כללי, אין מספיק רצועות בספקטרום ה-NIR, והעוצמה של רצועות רבות נמוכה (במיוחד הצלילים השניים והשלישיים), ולכן נדרש עיבוד מתמטי של הספקטרום.
https://pandia.ru/text/78/375/images/image003_173.jpg" width="624" height="388">
אורז. 2. תוצאת ניתוח IDENT של ספקטרום ה-NIR של טבליות Ulfamid 40 מ"ג, KRKA (סלובניה), שהושגה באמצעות "אקדח" באמצעות ספרייה אלקטרונית של ספקטרום NIR המתקבל באמצעות כדור אינטגרציה.
אורז. 3. תוצאת ניתוח IDENT של ספקטרום ה-NIR של טבליות Ulfamid 40 מ"ג, KRKA (סלובניה), שהושגה באמצעות כדור אינטגרציה באמצעות ספרייה אלקטרונית של ספקטרום NIR המתקבל באמצעות "אקדח".
4.2. זיהוי החומר הפעיל על ידי ספקטרום NIR של תכשירים המכילים חומר זה.
https://pandia.ru/text/78/375/images/image008_152.gif" width="648" height="234"> .gif" width="648" height="244">.jpg" width="649" height="235 src=">
אורז. 7. תוצאה של ניתוח IDENT של ספקטרום ה-NIR של טבליות Ciprofloxacin 250 מ"ג, Cypress Pharmaceutical Inc. (ארה"ב), באמצעות ספרייה המורכבת מספקטרום NIR של חומרים שונים.
לפיכך, קבענו כי עם תכולה גבוהה של החומר הפעיל (לפחות 40%) בתרופה, ניתן לקבוע את האותנטיות של התרופה לפי ספקטרום ה-NIR של החומר.
4.3. זיהוי תרופות במינונים שונים באמצעות ספקטרום NIR.
בחלק השלישי של המחקר, מצאנו שניתן להשתמש בשיטת הספקטרוסקופיה של NIR כדי לקבוע מינונים שונים של תרופה מסוימת, אם הם זמינים בספרייה האלקטרונית של ספקטרום NIR. לצורך כך נוצרה ספרייה אלקטרונית של ספקטרום NIR מתרופות המכילות פמוטידין כמרכיב פעיל, שכללה 27 דגימות מ-7 יצרנים שונים במינונים של 10 מ"ג, 20 מ"ג ו-40 מ"ג (איור 8).
https://pandia.ru/text/78/375/images/image016_63.jpg" width="648" height="216 src=">
https://pandia.ru/text/78/375/images/image018_70.jpg" width="648" height="223 src=">
אורז. 9. תוצאות ניתוח IDENT, טבליות quamamg, 20 מ"ג ו-40 מ"ג, Gedeon Richter Plc. (הונגריה) באמצעות ספרייה המורכבת מספקטרום NIR של תרופות שונות במינונים שונים.
4.4. זיהוי תרופות דרך השלפוחית.
כדי לבסס את האפשרות לזהות תרופות באמצעות ספקטרוסקופיה של NIR דרך שלפוחית, נוצרו שתי ספריות נוספות של ספקטרום NIR מס' 7 ומספר 8:
7) ספקטרום NIR של קפסולות המתקבלות באמצעות חיישן סיבים אופטיים ("אקדח") ישירות דרך השלפוחית,
8) ספקטרום NIR של טבליות המתקבלות באמצעות חיישן סיבים אופטיים ("אקדח") ישירות דרך השלפוחית.
במהלך הניתוח, הושוו ספקטרום ה-NIR של התרופות שהתקבלו דרך השלפוחית עם ספקטרום ה-NIR שהתקבלו משטח הטבליות או הקפסולות ללא השלפוחית. באיור. איור 10 מציג השוואה כזו של הספקטרום של כמוסות ריפאמפיצין.
https://pandia.ru/text/78/375/images/image020_58.jpg" width="624" height="268 src=">
אורז. 11. תוצאת ניתוח IDENT של ספקטרום ה-NIR של קפסולות ריפמפיצין 150 מ"ג, (רוסיה), שהושגה באמצעות "אקדח" ישירות דרך השלפוחית באמצעות ספרייה אלקטרונית המתקבלת דרך השלפוחית.
https://pandia.ru/text/78/375/images/image013_124.gif" width="14" height="136"> 
אורז. 13 ספקטרום NIR של תכולת קפסולות אומפרזול 20 מ"ג מ-14 יצרנים שונים בהשוואה לדגימה מזויפת, שהתקבלה באמצעות כדור אינטגרציה.
מהנתונים שהתקבלו ברור שללא עיבוד מתמטי, ניתן להבחין באופן אמין רק בספקטרום הזיופים.
באמצעות תוכנת "OPUS IDENT" עבור מודל תלת מימדי של עיבוד סטטיסטי של ספקטרים ("ניתוח אשכולות"), השגנו את התפלגות ספקטרום ה-NIR של כמוסות אומפרזול גנריות 20 מ"ג, שניתן להציג בצורה של דנדרוגרמה ( איור 14).
אורז. 14. ניתוח אשכולות של הדגימות שנחקרו שנלקחו בשלושה עותקים מ-14 יצרנים שונים.
כתוצאה מניתוח האשכולות, כל התרופות חולקו היטב למחלקות שלהן ולפי היצרן שלהן (איור 14).
עיבוד מתמטי של התוצאות שהושגו באמצעות ניתוח IDENT הראה נוכחות של תרופה מזויפת. תוכנית OPUS קבעה כי מדגם X זה אכן מזויף ו"מקדם איכות ההתאמה" (מרחק ספקטרלי) שלו גבוה בהרבה מהסף לכל התרופות בקבוצה זו (אופרזול, כמוסות 20 מ"ג) מ-14 יצרנים שונים, מהם מכשיר אלקטרוני. נוצרה ספרייה (איור 15).
אורז. 15. תוצאת ניתוח IDENT לדגימה מזויפת של OMEZ 20 mg, Dr. המעבדה של רדי. (הוֹדוּ).
כתוצאה מניתוח IDENT, זוהו באופן ייחודי סדרה של כל הדגימות המקוריות של כמוסות אומפרזול 20 מ"ג, וערכנו טבלה מסכמת של תוצאות עבור כל הדגימות, כולל הדגימה המסולפת (טבלה 1).
שולחן 1. טבלת סיכום של תוצאות ניתוח IDENT בקבוצת אומפרזול, כמוסות 20 מ"ג.
שם לדוגמא | מרחק ספקטרלי | ||
מדגם מזויף | |||
דוגמה מ-KRKA | |||
דוגמה של חברת Akrikhin | |||
דוגמה ממעבדות Ranbaxy | |||
דוגמה של Dr. המעבדה של רדי. | |||
דוגמה מ-M. J. Boipharm | |||
חברה לדוגמה | |||
חברה לדוגמה | |||
חברה לדוגמה | |||
דוגמה של חברת "פארמה" | |||
דוגמה של חברת Obolenskoye" | |||
חברה לדוגמה. vit. בית חרושת" |
כך, כתוצאה מהמחקר שבוצע לזיהוי תכשירים רפואיים של אומפרזול מיצרנים שונים באמצעות ספקטרוסקופיה של NIR, הצלחנו לקבל תוצאות על זיהוי מוצרים מזויפים לתרופה המזויפת OMEZ 20 mg, Dr. המעבדה של רדי. (הודו), וגם לזהות באופן ייחודי כל גנרי לפי היצרן שלו. השגנו גם תוצאות חיוביות של ניתוח IDENT עבור כל הטבליות המכילות רניטידין הידרוכלוריד (12 דגימות) ופמוטידין (9 דגימות), מה שמאפשר לנו לזהות באופן ייחודי את היצרן של כל דגימה.
מסקנות כלליות
1. הוכח שניתן להשיג ספקטרום NIR של חומרים, טבליות וקפסולות באמצעות חיישן סיבים אופטיים וכדור משלב. במקרה זה, כדי לבסס את האותנטיות, עליך להשתמש בספרייה אלקטרונית שהושגה באותו האופן שבו השתמשו כדי לקחת את ספקטרום ה-NIR של דגימת הבדיקה.
2. הוכח כי עם תכולה גבוהה (לפחות 40%) של החומר הפעיל בתרופה, ניתן לקבוע את האותנטיות של התרופה על סמך הספקטרום של החומר. עם זאת, באופן כללי, כדי לזהות תרופות, יש להשתמש בספרייה אלקטרונית המורכבת על בסיס ספקטרום ה-NIR של התרופות המתאימות.
3. נקבע כי ניתן להשתמש בשיטת הספקטרוסקופיה של NIR כדי להבדיל בין תרופות מיצרן ספציפי המכילות את אותו חומר פעיל במינונים שונים. יחד עם זאת, קשה במקרים מסוימים לקבוע באופן כמותי את החומר הפעיל בתרופות מיצרנים שונים בשיטת הספקטרוסקופיה של NIR.
4. הוכח שניתן להשתמש בשיטת הספקטרוסקופיה של NIR לזיהוי יצרן של חומר או תרופה. במקרה זה, יש לבצע ניתוח מקביל של המוצר הנבדק של סדרה ספציפית ושל מוצר מוכר מאותה סדרה.
5. פותחה ספרייה אלקטרונית של ספקטרום NIR של חומרים ותכשירים המכילים חומרים פעילים שונים ומיוצרים על ידי יצרנים שונים.
1. , הערכה השוואתית של איכות התרופות באמצעות ספקטרוסקופיה קרובה לאינפרא אדום // תקצירים. להגיש תלונה XII אזרח רוסי congr. "אדם ורפואה." - מ', 18-22 באפריל. 2005.– עמ' 780.
2. , איתור תרופות מזויפות באמצעות ספקטרוסקופיה NIR // פרוק. להגיש תלונה XIV אזרח רוסי congr. "אדם ורפואה." - מ', 16-20 באפריל. 2007.– עמ' 17.
3. , שיטת הספקטרוסקופיה הקרובה לאינפרא אדום ככיוון מבטיח בהערכת איכות התרופות // שאלות של כימיה ביולוגית, רפואית ופרמצבטית. – 2008. – מס' 4. – עמ' 7-9.
4. , יישום שיטת הספקטרוסקופיה הקרובה לאינפרא אדום לזיהוי תרופות // שאלות של כימיה ביולוגית, רפואית ופרמצבטית. – 2008. – מס' 6. – עמ' 27-30.
5. Arzamastsev A. P., Dorofeyev V. L., Dolbnev D. V., Houmoller L., Rodionova O. Ye.שיטות אנליטיות לאיתור מהיר של תרופות מזויפות. הקונגרס הבינלאומי למדעים אנליטיים (ICAS-2006), מוסקבה, 2006. ספר התקצירים. ו' 1. עמ' 108.
ספקטרומטר MicroNIR™ Pro הוא ספקטרומטר NIR קומפקטי במיוחד, קל משקל ובמחיר סביר המשלב רכיבים אופטיים Viavi OSP בעלי דיוק גבוה עם טכנולוגיות המזעור האופטיות והמתקדמות ביותר של מכשירים. הספקטרומטר MicroNIR™ Pro הוא הפתרון האידיאלי למגוון יישומים, המשלב תמורה טובה לכסף וקלות שימוש. עם הגודל הקומפקטי והקל משקל של כל פתרון זמין מסחרית, ניתן לשלב את ספקטרומטר MicroNIR™ Pro NIR בקלות ובאופן ישיר ברוב מכשירי קו הייצור כגון מייבשי מיטה נוזלית, מיקסרים, מכבשי גלילה, מכונות טבליות לבקרת לחות או ניטור ב. סוף הפעולה הטכנולוגית. גורם הצורה האולטרה-קומפקטי של הספקטרומטר מאפשר להשתמש בו גם במחקר משפטי בשטח לזיהוי חומרי נפץ וחומרים נרקוטיים.
סקירה טכנולוגית
פתרונות ניתוח ספקטרליים ניידים ומשובצים של NIR משמשים כיום לניתוח איכותי וכמותי של מוצקים, נוזלים וגזים, והם אידיאליים עבור מזון וחקלאות, תעשיות תרופות וכימיות ומחקר סביבתי. יחד עם זאת, הגודל הקומפקטי של ספקטרומטר NIR הוא ביקוש רב, שכן מכשירים כאלה נוחים לשימוש בתנאי שטח, כמו גם להיות מובנים בכורים ומכונות תעשייתיות.
לייצור המודול האופטי של ספקטרומטרים MicroNIR, נעשה שימוש בטכנולוגיה מוגנת בפטנט לקפיצת פילטרים ליניאריים (LVF). מסננים אלה פועלים כאלמנט מפזר של הספקטרומטר ומייצגים ציפוי דק מיוחד בצורת טריז חד צדדי. מכיוון שאורך הגל של פס הקליטה המקסימלי תלוי בעובי הציפוי 
מסנן אור, הצורה בצורת טריז של מסנן LVF מאפשרת לאורכי גל של אור לעבור ברצף. לפיכך, כל הפתרונות האופטיים מבית Viavi הם מסנני LVF המשולבים ישירות עם גלאי מערך דיודות.
המסנן הליניארי המתכוונן עם גלאי מערך דיודות, מקורות אור, רכיבים אופטיים נלווים ואלקטרוניקה כלולים בחבילה אחת וקומפקטית ביותר, המספקת גמישות משובצת ללא תחרות וניידות שדה.
בהתאם למצב המדידה וסוג הדגימות, ספקטרומטרים MicroNIR TM 1700 ES יכולים להיות מצוידים באביזרים שונים:
- מחזיק לבקבוקונים לניתוח אבקות וכמה נוזלים
- השרוול (כלול כסטנדרט) הכרחי כדי להגן על אופטיקה הספקטרומטר ולקבוע את אורך המוקד האופטימלי
- השרוול עם חלון מגן נוסף משמש לניתוח אבקות ארוזות בשקיות ניילון.
- מודול שידורהכרחי לניתוח של נוזלים וסרטים דקים.
 |
ספקטרומטר NIR MicroNIR™ OnSite
ספקטרומטר MicroNIRTM OnSite NIR הוא גרסה קשוחה מיוחדת של ספקטרומטר MicroNIR™ 1700 ES, המיוצר בהתאם לתקן הבטיחות IP65. ספקטרומטר זה מומלץ לשימוש בתנאי שילוח, כמו גם בעת עבודה במחסנים וחקירות משפטיות - בכל מקרה במקרים בהם יש צורך בהגנה אמינה מפני לחות ואבק.
להפעלה בטוחה עוד יותר, מומלץ להשתמש בספקטרומטר זה בשילוב עם מחשבי טאבלט או מחשבים ניידים המוגנים IP65. גרסה סלולרית מיוחדת של התוכנה משמשת לניתוח וזיהוי כמותי מהיר ומדויק של חומרים לא ידועים.
NIR ספקטרומטרים MicroNIR™ PAT USB / USB מורחב
MicroNIR™ PAT USB ו- MicroNIR™ PAT USB Extended הם ספקטרומטרים NIR תעשייתיים המיועדים להתקנה בציוד תעשייתי בכל גודל. מכשירים אלו מגיעים במארז מוגן (מדורג IP65), עשויים מפלדת אל חלד SS316 לניקוי קל, ולמעשה אינם דורשים תחזוקה.
 |
ספקטרומטר NIR MicroNIR™ PAT WE
ספקטרומטר MicroNIR™ PAT WE NIR הוא הפתרון הנייד ביותר בתחום מנתחי NIR תעשייתיים ניידים. כדי לספק תוצאות מדידה מהירות ומדויקות, בית האלומיניום הקומפקטי מכיל ספקטרומטר (עם יציאת מדידה SS316 מנירוסטה), סוללת ליתיום-יון, מודול WiFi וחיישני מד תאוצה. ניתן להתקין מכשיר זה על חלקים נעים של מכשירים תעשייתיים.
תכונות עיקריות:
- לעיצוב הספקטרומטר אין רכיבים נעים.
- לא משתמשים בכבלי סיבים אופטיים יקרים לתפעול.
- בית הנתח עשוי מאלומיניום ונירוסטה SS316 ומוגן מפני לחות ואבק בהתאם לתקן IP65.
- סוללת ליתיום-יון הניתנת להחלפה מספקת עד 8 שעות של פעולה רציפה.
- מערכת התמצאות בת 9 צירים, כולל מד תאוצה, מגנומטר וג'ירוסקופ, מאפשרת פיצוי מלא על מדידות אם המכשיר מותקן על מכשיר נע או מסתובב.
 |
סקירת תוכנה
תוכנת MicroNIR™ Pro מספקת ממשק משתמש אינטואיטיבי המותאם למחשבים אישיים וניידים מודרניים, כולל אלה המצוידים במסכי מגע. תוכנה זו מאפשרת לך לא רק לשלוט בספקטרומטרים, אלא גם לפתח שיטות מדידה ולבנות מודלים של כיול לניתוח איכותי וכמותי. התוכנה תואמת באופן מלא ל-21 CFR Part 11, בעלת מבנה גישה רב-שכבתי ומצוידת בכל הכלים הדרושים לאחסון כמויות גדולות של נתונים וביצוע ביקורת.
 |
 |
ניתן לייבא בקלות נתונים שנרכשו באמצעות תוכנת MicroNIR™ PRO לתוכנת Unscrambler X החזקה של SAMO (כלולה בספקטרומטרים של MicroNIR™) ולספקטרים מעובדים מראש באצווה ואחריהם מודלים כיומטריים של סיווג ורגרסיה. אלגוריתמי דוגמנות PCA, PLS-DA ו-SVM זמינים לניתוח איכותני, ו-PLS, PCR ו-SVM-R לניתוח כמותי.
 |
אחת השיטות שהפכו נפוצות בעולם לזיהוי זיופים היא שיטת הספקטרוסקופיה הקרובה לאינפרא אדום עם טרנספורמציה פורייה (ספקטרוסקופיה NIR). היתרונות העיקריים שלה הם: מהירות ניתוח, היעדר או הכנת דגימה מינימלית (אפשרות ניתוח ללא פתיחת האריזה), קבלת מאפיינים של תכונות פיזיקליות וכימיות של התרופה (זיהוי רכיבים, קביעת גבישיות, ניתוח כמותי של החומר הפעיל). ). שיטות מחקר שונות נוספות מאפשרות לך ללמוד דגימות של מצבים פיזיקליים שונים (שיטות שידור, השתקפות מפוזרת). כל היתרונות הללו מאפשרים לזהות בצורה מהימנה סחורות מזויפות, כמו גם לזהות את היצרן שלה. בנוסף, בשל העיצוב שלהם, מנתחי NIR הם ניידים וניתן להשתמש בהם בהצלחה במעבדות ניידות.
בתחילה נעשה שימוש בספקטרומטרים של NIR לבקרת ייצור התרופות בכל רמות הייצור שלה: בקרת איכות של חומרי גלם תשומות, בקרה על כל תהליכי הייצור (ייבוש, ערבוב) ובקרת איכות של מוצרי פלט (בקרת איכות וניתוח כמותי של פעילים רכיבים במוצרים מוגמרים). מאוחר יותר, שיטה זו הפכה לנפוצה לזיהוי מוצרים מזויפים. מאז שנת 2000 התקבלו ופורסמו תוצאות זיהוי מוצרים מזויפים באמצעות דוגמה של תרופות מיצרנים שונים. אותן עבודות בחנו תכונות שונות המשפיעות על דיוק הניתוח. על סמך הניסיון שנצבר החלו ארגונים בינלאומיים לבקרת תרופות מזויפות להכניס שיטה זו לזיהוי מוצרים מזויפים, הן בנפרד והן בשילוב עם שיטות אחרות.
ישנן שיטות בהן שיטת NIR משמשת לניתוח איכותי וכמותי של תרופות נרקוטיות. השיטה מאפשרת לא רק לזהות דגימה חשודה כתרופה, אלא גם לכמת את תכולת החומר הפעיל.
הדבר מעיד על העדפה לשימוש בשיטת הספקטרומטר פורייה הקרוב לאינפרא אדום כאחת השיטות לניתוח איכותי וכמותי של תרופות נרקוטיות. לזיהוי מדויק של מוצרים מזויפים, קביעה כמותית של הרכיב הפעיל בתרופה, כמו גם היכולת לעקוב אחר יצרן תרופות מזויפות או תרופות נרקוטיות.
בזמן רכישת מנתח NIIECTS NIR במנהלת הראשית של משרד הפנים של אוקראינה באזור דונייצק, הייתה למדינה בעיה רצינית בייצור והפצה של טרמדול, ולכן המשימה הראשונה של ה-NIR הייתה לבנות מתודולוגיה לזיהוי טרמדול ויצרן, שתאפשר לנו לקבוע את מקורו. לאחר מכן, נוספה לשיטה זו טכניקה לפתרון בעיה נוספת - זיהוי תרופות מזויפות.
ספקטרומטר טרנספורמציה פורייה קרוב לאינפרא אדום Antaris II מבית Thermo Fisher Scientific שימש לפיתוח שיטות זיהוי. מראה המכשיר מוצג באיור. 1.4.1.
אורז. 1.4.1. ספקטרומטר NIR Antaris II.
עיצוב הספקטרומטר מאפשר להצטייד במכשיר אחד במכשירים שונים לניתוח סוגים שונים של דגימות.
הספקטרומטר Antaris II מצויד ב:
· מודול שידור לניתוח דגימות נוזלים וצלחות;
· גלאי שידור לניתוח דגימות מוצקות (טבליות, כמוסות, אבקות);
· תחום שילוב;
· בדיקה חיצונית של סיבים אופטיים.
הגלאי לדגימות מוצקות מותקן מעל הכדור המשלב, המאפשר ניתוח סימולטני של הדגימה הן באמצעות שידור, המאפיין את הדגימה כולה, והן על הכדור המשלב בשיטת השתקפות מפוזרת, המאפשרת אפיון אזור פני השטח של המדגם. הבדיקה החיצונית משמשת לניתוח החזר מפוזר של דגימות באריזה לא סטנדרטית, ללא פתיחת האריזה, כמו גם דגימות נוזליות. כל השיטות הנ"ל אינן מצריכות הכנת דגימות או דורשות הכנה מינימלית ומאפשרות לך להשיג תוצאות תוך 3 דקות, אינן מצריכות עלויות כספיות עבור ריאגנטים וחומרים מתכלים, והכי חשוב, אינן הרסניות, מה שמאפשר לך לחסוך את מדגם לאישור נוסף של התוצאות בשיטות אחרות.
שיטות מודרניות להערכת איכות חומרי הגלם הרפואיים והמוצרים המוגמרים כוללות ספקטרומטריה כמעט אינפרא אדום. לשיטה מספר יתרונות משמעותיים, ביניהם:
|
- ניתוח סימולטני של רכיבים שונים של תערובות מורכבות, כולל מידע על ריכוזיהם. לדוגמה, באמצעות שיטה זו ניתן לנתח את אחוז המים, הממיסים האורגניים ושאר הרכיבים במערכות מיקרו-הטרוגניות, כגון תחליב שמן במים או מים-בשמן.
- אפשרות לארגון שליטה מרחוק על דגימות בזמן אמת ישירות בזרימת התהליך (שליטה מרחוק). למטרות אלו משתמשים בספקטרומטרים נייחים או ניידים. מכשירים נייחים מותקנים במתקני ייצור של מפעלי תרופות, שם הם משולבים ישירות בקווי ייצור, התקנה של חיישנים מעל מסועים, בכורים כימיים ותאי ערבוב. זה מאפשר לך לקבל מידע באינטרנט ולהשתמש בנתונים שהתקבלו במערכת הבקרה האוטומטית. מעבדות ניידות לבקרת איכות תרופות מצוידות לרוב בספקטרומטרים ניידים של NIR המופעלים על ידי סוללה.
שיטות להשגת ספקטרים באזור NIR
באזור הקרוב לאינפרא אדום מתקבלות ספקטרום באמצעות שידור או השתקפות מפוזרת.
ניתן להשתמש בשיטת ההעברה לניתוח חומרים נוזליים ומוצקים כאחד. במקרה זה, נוזלים מונחים בקובטות או מיכלים מיוחדים אחרים המסופקים עם המכשיר. כלי מדידה כאלה יכולים להיות עשויים מזכוכית רגילה או קוורץ. לבדיקת שידור של דגימות מוצקות, ניתן להשתמש בבדיקה או בכדור.
עם זאת, לניתוח החזר מפוזר מבוסס בדיקה יש מספר יתרונות משמעותיים, שכן הוא מספק ספקטרום מפורט יותר ותוצאות מדויקות יותר. זה מושג הודות לעובדה שהמישור המשופע של קצה הגשושית הסיבים האופטיים ממזער את האפקט הספקולרי, ומאפשר פיזור אור נוסף. בנוסף, ניתן לשלב מודול בסיבים האופטיים לקריאת ברקודים מאריזה לדוגמה. עוד יש לציין כי רק בעזרת בדיקה ניתן לזהות דגימות מרוחקות מהמכשיר עצמו.
כדי לבדוק דגימות עם פיזור והשתקפות נמוכים, נעשה שימוש בשיטת שידור-השתקפות משולבת. זה דורש קובטות וחיישנים בעיצוב מיוחד, שבזכותם זרימת הקרן עוברת דרך המדגם המנותח פעמיים.
בנוסף, ניתן להשיג ספקטרום "אינטראקציה" באזור הקרוב לאינפרא אדום.
בעיות של ספקטרומטריית NIR ודרכים לפתור אותן
הבעיות העיקריות של שיטה אנליטית זו בתעשיית התרופות מזה זמן רב היו הקושי לנתח את הספקטרום, המאופיין בפסי ספיגה פחות אינטנסיביים ורחבים יחסית בהשוואה לפסים הבסיסיים באזור האינפרא אדום האמצעי.
שילוב שיטות מתמטיות של עיבוד נתונים (כימטריקה) עם תוצאות ניתוח אינסטרומנטלי איפשר לבטל את החיסרון הזה. למטרות אלו, מנתחים מודרניים מצוידים בחבילות תוכנה מיוחדות המבוססות על אשכול או שיטת אבחנה של עיבוד תוצאות.
על מנת להיות מסוגלים לקחת בחשבון מקורות אפשריים שונים לשינויים בספקטרום בניתוח כיומטרי, נוצרות ספריות מיוחדות של ספקטרום במפעלי תרופות, תוך התחשבות ביצרן חומרי הגלם, בתהליך הטכנולוגי של ייצורו, בהומוגניות של החומר מקבוצות שונות, טמפרטורה, אופן קבלת הספקטרום וגורמים אחרים.
על פי דרישות הרגולציה האירופית, כדי להרכיב ספריות, יש צורך ללמוד לפחות 3 דגימות של חומר התרופה כדי לקבל 3 ספקטרים או יותר.
בעיה אפשרית נוספת - אפשרות לשינוי בספקטרום עקב תכונות העיצוב של ספקטרומטר NIR - נפתרת על ידי הכשרת המכשיר בהתאם לדרישות הפרמקופיות.
דברים שכדאי לזכור בעת ביצוע מחקר
 |
|
 |
|
ספקטרומטריית אינפרא אדום קרוב (NIR spectrometry) היא שיטה המבוססת על יכולתם של חומרים לספוג קרינה אלקטרומגנטית בטווח אורך גל שבין 780 ל-2500 ננומטר (12500 עד 4000 ס"מ -1).
ספיגה בטווח ה-NIR קשורה בדרך כלל לצלילים על של תדרי הרטט הבסיסיים של קשרי C-H, N-H, O-H ו-S-H ושילוביהם. הטווח האינפורמטיבי ביותר הוא האזור שבין 1700 ל-2500 ננומטר (6000 עד 4000 ס"מ -1).
ניתוח מידע המופק מספקטרום NIR מתבצע באמצעות אלגוריתמים כיומטריים, הדורשים יצירת מערך נתונים ראשוני.
במסגרת תחולתה של השיטה, ספקטרומטריית NIR מאפשרת, במישרין או בעקיפין, לבצע הערכה איכותית וכמותית של המאפיינים הכימיים, הפיזיקליים והפיזיקליים של האובייקט המנותח, לרבות הערכת המאפיינים הבאים:
- מספרי הידרוקסיל ויוד, דרגת הידרוקסילציה;
- צורה גבישית ודרגת גבישיות;
- צורה פולימורפית או צורה פסאודופולימורפית;
- מידת פיזור החלקיקים ואחרים.
לספקטרומטריית NIR יש את היכולות הבאות:
- קלות הכנת הדגימה או חוסר הכנה;
- מהירות מדידות;
- אופי לא הרסני של הניתוח;
- אפשרות להערכה בו-זמנית של מספר פרמטרים (אינדיקטורים);
- היכולת לבצע ניטור מרחוק, לרבות בזרימות תהליכיות בזמן אמת.
מכשירים.נעשה שימוש גם בספקטרופוטומטרים מיוחדים של NIR וגם בספקטרופוטומטרים אחרים המסוגלים לפעול באזור הקרוב ל-IR של הספקטרום.
ספקטרופוטומטרים של NIR מורכבים מ:
- מקור קרינה, למשל, מנורת קוורץ (מנורת ליבון) או אנלוגי שלה;
- מונוכרומטור (סורג עקיפה, פריזמה, מסנן אופטי-אקוסטי) או אינטרפרומטר (ספקטרופוטומטרים של פורייה טרנספורמציה);
- מכשיר הקלטה - גלאי (מבוסס על סיליקון, עופרת גופרית, אינדיום ארסניד, אינדיום גליום ארסניד, כספית-קדמיום טלוריד, טריגליצין סולפט דיוטרט וכו');
- התקן מיקום לדוגמה ו/או חיישן סיבים אופטיים מרוחק.
קובטות זכוכית או קוורץ, בקבוקונים, כוסות זכוכית, מחזיקי קפסולות או טבליות והתקנים אחרים משמשים להנחת דגימות.
ניתן לצייד ספקטרופוטומטרים בתא תא, כדור שילוב (כדור שילוב הוא רכיב אופטי המורכב מחלל כדורי המצופה בחומר בעל רפלקציה גבוהה, הכדור נועד לקבל ספקטרום של דגימות לא הומוגניות), מודולים חיצוניים למדידת השידור. של דגימות מפזרות מאוד, ומזיני דגימות אוטומטיות, בדיקות סיבים אופטיים. הבחירה במכשיר כזה או אחר לניתוח תלויה בסוג הדגימה ובשיטת המדידה שנבחרה. לכן, מומלצים לשימוש מכשירים המיישמים מספר גישות מדידה.
עיבוד הנתונים וניתוח התוצאות המתקבלות מתבצעים באמצעות תוכנה מיוחדת.
לכל מצב מדידה (שידור, השתקפות מפוזרת ושילובם) חייבת להיות שיטת אימות משלו, כולל בדיקת ההגדרה הנכונה של אורכי הגל ובדיקת רעש פוטומטרי.
בדיקה שאורכי הגל מוגדרים כהלכה.כדי לבדוק את נכונות הגדרות אורך הגל, רשמו את הספקטרום של מדגם סטנדרטי בעל מקסימום ומינימום ספיגה אופייניים והשוו את ערכי אורך הגל שהתקבלו עם המאפיינים המוצהרים.
עבור מצבי שידור והשתקפות, כדי לקבוע את ההגדרה הנכונה של אורכי גל, נפוץ ביותר להשתמש בתחמוצות של יסודות אדמה נדירים, אדי מים באטמוספרה, מתילן כלוריד ואחרים כדגימות סטנדרטיות.
במכשירים עם טרנספורמציה של פורייה, סולם מספרי הגל הוא ליניארי על כל טווח הפעולה, וכדי לבדוק את דיוק ההתקנה, מספיק להשתמש במדגם סטנדרטי אחד עם שליטה על המאפיינים המוצהרים ברצועת ספיגה אחת. התקנים מסוגים אחרים עשויים להיות בעלי סולם מספר גלים לא ליניארי ודורשים אימות של המאפיינים המטרולוגיים המוצהרים על ידי לפחות שלוש פסגות (דגימה סטנדרטית אחת או יותר) המכסים את כל טווח הפעולה.
השגיאה בהגדרת אורכי הגל צריכה להיות לא יותר מ-±1 ננומטר (או מספר גל שווה ערך) בטווח אורכי הגל של עד 1900 ננומטר ולא יותר מ-±1.5 ננומטר עבור טווח אורכי הגל ≥1900 ננומטר.
יכולת השחזור של הגדרת אורך הגל חייבת לעמוד בדרישות היצרן או בדרישות של מסמכים רגולטוריים בתוקף בפדרציה הרוסית.
בדיקת ליניאריות פוטומטרית.כדי לבדוק ליניאריות פוטומטרית, נרשמות ספקטרום NIR של דגימות סטנדרטיות עם ערכי שידור/השתקפות ידועים ומתווה תלות גרפית של ערכי השידור/השתקפות שהתקבלו בערכים הידועים. התוצאה של בניית קשר כזה צריכה להיות ישר עם חיתוך במרכז הקואורדינטות (0.00 ± 0.05) ומשיק של זווית הנטייה של הישר (1.00 ± 0.05). כדי לבדוק לינאריות פוטומטרית במצב השתקפות, פולימרים או אנלוגים מסוממים בפחמן משמשים כדגימות סטנדרטיות בכמות של לפחות 4 דגימות בטווח ההחזרה של 10-90%. כדי לבדוק ליניאריות פוטומטרית במצב שידור, מסננים בכמות של 3 דגימות עם ערכי שידור של 10-90% וקו של 100% שידור משמשים כדגימות סטנדרטיות (ספקטרום השידור של ערוץ ריק מוקלט).
בדיקת רעש פוטומטרי.כדי להעריך רעש פוטומטרי בעת מדידת שידור, רשום קו של 100% באוויר; בעת מדידת החזר, רשום קו של 100% תוך שימוש בחומרי ייחוס מתאימים עם רפלקטיביות של לפחות 99%. במקרה זה, קו 100% פירושו מדידה שבה המדגם הסטנדרטי הוא גם המדגם הנמדד וגם הרקע. בערכי בליעה גבוהים, רעש פוטומטרי מוערך באמצעות דגימות סטנדרטיות עם ערכי שידור או החזרה של כ-10%.
רעש פוטומטרי חייב לעמוד במפרט היצרן.
שיטות מדידה.ספקטרום ה-NIR מייצג את התלות של הכמות הפוטומטרית המתאימה (צפיפות אופטית ( א), הפצה ( ט), מקדם השתקפות ( ר) וכמויות נגזרות) מאורך הגל או התדירות של הקרינה. בעת מדידה באזור NIR, השיטות הבאות מיושמות:
- מדידת ספיגה (או שידור) כאשר קרינה עוברת דרך הדגימה;
- מדידת קרינה המוחזרת או מפוזרת מדגימה;
- שילוב של השיטות הנ"ל.
מדידות נלקחות תמיד ביחס לרקע.
מדידת שידור. שידור הוא מדד להפחתה בעוצמת הקרינה כשהיא עוברת דרך דגימה. עקרון זה מיושם ברוב הספקטרופוטומטרים הנמצאים בשימוש, והתוצאה יכולה לבוא לידי ביטוי ישירות ביחידות שידור ( ט) ו/או צפיפות אופטית ( א).
השיטה ישימה עבור דגימות מוצקות ונוזליות, לרבות מערכות מפוזרות.
ככלל, הכנת דגימה מיוחדת אינה נדרשת בעת מדידת שידור. כדי למדוד את הספקטרום של דגימות נוזלים, נעשה שימוש בבקבוקונים או קובטות עם אורך נתיב אופטי מתאים (בדרך כלל 0.5-22 מ"מ), כמו גם חיישני שידור סיבים אופטיים.
השתקפות מפוזרת.בשיטת ההחזר המפוזר, מקדם ההחזר ( ר), המייצג את היחס בין עוצמת האור המוחזר מהמדגם ( אני), לעוצמת האור המוחזר מהרקע ( אני ר):
או הערך הלוגריתמי ההפוך של יחס זה ( א ר):
.
משטח בעל ערך גבוה משמש כרקע. ר: לוחות זהב, פולימרים רוויים פרפלואורינים, לוחות קרמיים וחומרים מתאימים אחרים.
השיטה משמשת לניתוח דגימות מוצקות באמצעות כדור משלב או חיישני סיבים אופטיים הפועלים במצב השתקפות. במקרה האחרון, לשחזור התוצאות המתקבלות, יש צורך להבטיח את יציבות תנאי המדידה, בפרט את חוסר הניידות היחסית של החיישן, מידת הלחץ ותנאים אחרים.
שיטת שידור-השתקפות. שיטה זו היא שילוב של שידור והשתקפות בשל העיצוב המיוחד של קובטות וחיישנים בהם עוברת קרינה דרך הדגימה פעמיים, מה שמאפשר ניתוח של דגימות בעלות כושר קליטה ופיזור נמוך.
מקדם העברה הכפול ( ט*):
,
איפה: אני ט- עוצמת קרינה לאחר שידור כפול, ללא דגימה;
אני- עוצמת הקרינה המשודרת והמוחזרת שנמדדה עם הדגימה;
וערך דומה לצפיפות אופטית ( א*):
.
ספקטרום האוויר או מדיום השוואה משמש כרקע.
השיטה ישימה לנוזל, כולל דגימות לא הומוגניות.
כדי לתעד את הספקטרום, הדגימה הנחקרת מונחת בקובטה עם מראה או רפלקטור מפוזר אחר. אפשר להשתמש בחיישן סיבים אופטיים שטבול בדגימה.