Analýza bicykla. Aplikácie blízkej infračervenej spektroskopie. Revalidácia alebo re-validácia
Ako rukopis
DOLBNEV DMITRY VLADIMIROVICH
IDENTIFIKÁCIA LIEKOV POMOCOU BLÍZKEJ INFRAČERVENEJ SPEKTROSKOPIE
14.04.02 – farmaceutická chémia, farmakognózia
dizertačné práce pre akademický titul
kandidát farmaceutických vied
Moskva - 2010
Práca bola vykonaná v Štátnej vzdelávacej inštitúcii vyššieho odborného vzdelávania Prvá Moskovská štátna lekárska univerzita pomenovaná po
Vedeckí vedúci:
Doktor farmaceutických vied, akademik Ruskej akadémie lekárskych vied, profesor
Doktor farmaceutických vied, profesor
Oficiálni súperi:
Vedúca organizácia:
Celoruské vedecké centrum pre bezpečnosť biologicky aktívnych látok (VSC BAV)
Obhajoba sa uskutoční „___“_____________________2010 o ____ hodine na zasadnutí Rady pre dizertačnú prácu (D 208.040.09) na Prvej moskovskej štátnej lekárskej univerzite pomenovanej po Moskve, Nikitsky Boulevard, 13.
Dizertačnú prácu možno nájsť v knižnici Moskovskej štátnej lekárskej univerzity pomenovanej po. Moskva, Nakhimovsky prospekt, 49.
Vedecký tajomník dizertačnej práce
zastupiteľstva D 208.040.09
doktor farmaceutických vied,
profesor
Relevantnosť výskumnej témy. Za posledných 15 rokov sa spektroskopia v blízkej infračervenej oblasti (NIR) rýchlo rozvíjala a našla uplatnenie v širokej škále priemyselných odvetví. NIR spektroskopia je známa ako účinná metóda pre kvalitatívnu a kvantitatívnu analýzu. Táto metóda je široko používaná v poľnohospodárstve (na stanovenie kvality pôd, obsahu bielkovín, tukov a pod. v potravinárskych výrobkoch), v priemysle (na stanovenie zloženia ropných produktov, kvality textilných výrobkov atď.), v medicíne (určenie tuku, kyslíka v krvi, štúdie vývoja nádorov). V súčasnosti sa NIR spektroskopia stáva jednou z metód kontroly procesu vo farmaceutickom priemysle v Európe a USA.
Používa sa na testovanie vstupných surovín, rovnomernosť miešania, určenie koncového bodu granulácie, obsah vlhkosti pri sušení, rovnomernosť tabletovania a meranie hrúbky povlaku.
Metóda NIR spektroskopie je opísaná v Európskom liekopise a Americkom liekopise, ale v liekopisných rozboroch sa stále používa pomerne zriedka: hlavne pri stanovení obsahu vody v prípravkoch získaných z krvi.
V tomto smere má veľký význam vývoj jednotných metód analýzy farmaceutických látok a liečiv pre ich ďalšie využitie v liekopisnej analýze.
Táto otázka je obzvlášť dôležitá v súvislosti s vydaním 12. vydania Štátneho liekopisu Ruskej federácie.
Je tiež potrebné upozorniť na pretrvávajúci problém falšovaných liekov, ktorého jedným zo spôsobov riešenia je vývoj metód rýchlej analýzy.
Vzhľadom na uvedené je naliehavým problémom vývoj jednotných metód analýzy látok a prípravkov a identifikácie falšovaných liekov metódou NIR spektroskopie.
Účel a ciele štúdie. Účelom štúdie bolo vyvinúť jednotné metódy na analýzu látok a prípravkov a identifikáciu falšovaných liekov metódou NIR spektroskopie.
Na dosiahnutie tohto cieľa boli vyriešené tieto úlohy:
– študovať možnosť získania NIR spektier látok, tabliet a kapsúl pomocou snímača z optických vlákien a integračnej gule;
– porovnať NIR spektrá látok a liečiv;
– porovnať NIR spektrá liečiv s rôznym obsahom účinnej látky;
– preskúmať možnosť využitia NIR spektroskopie na stanovenie pravosti látok a prípravkov od konkrétnych výrobcov, ako aj na identifikáciu falšovaných liekov;
– vytvoriť elektronickú knižnicu NIR spektier látok a liečiv.
Vedecká novinka výsledkov výskumu. Prvýkrát sa ukázalo, že metóda NIR spektroskopie môže byť použitá tak na určenie pravosti farmaceutických substancií, ako aj hotových liekov (tablety a kapsuly). Ukázalo sa, že vo všeobecnosti sa NIR spektrá látok a liečiv líšia. Spektrá možno získať pomocou snímača z optických vlákien a integračnej gule. Ukázalo sa, že ak je obal kapsuly alebo obal tablety (blister) priehľadný, možno získať spektrum bez vyberania kapsúl alebo vyberania tabliet z obalu. Ukázalo sa, že metóda NIR spektroskopie môže byť použitá na identifikáciu falšovaných liekov za predpokladu, že sa porovnávajú spektrá originálnych a testovaných liekov. Spektrá látok a liečiv môžu byť uložené ako elektronická knižnica. Zistilo sa, že pre spoľahlivejšie porovnanie spektra testovaného liečiva a štandardného spektra je potrebné použitie matematického spracovania údajov.
Praktický význam práce. Navrhujú sa vyvinuté metódy analýzy liečiv pomocou NIR spektroskopie na overenie pravosti farmaceutických látok, liečiv vo forme tabliet a kapsúl. Techniky umožňujú použitie integračnej gule a snímača z optických vlákien („pištole“).
Vyvinuté metódy je možné použiť aj na expresnú identifikáciu falšovaných liekov a na kontrolu vstupov a výstupov farmaceutických látok a medziproduktov vo farmaceutických podnikoch. Metódy umožňujú v niektorých prípadoch vykonávať nedeštruktívnu kontrolu kvality bez otvorenia primárneho obalu.
Vyvinutá knižnica NIR spektier môže byť použitá na identifikáciu látok, tabliet a kapsúl pomocou optického senzora („pištole“) a integračnej gule.
Výsledky práce boli testované a používané v oddelení kontroly kvality.
Schválenie práce. Hlavné ustanovenia dizertačnej práce boli oznámené a prediskutované na XII. Ruskom národnom kongrese „Človek a medicína“ (Moskva, 2005), Medzinárodnom kongrese o analytickej chémii ICAS (Moskva, 2006) a XIV. Ruskom národnom kongrese „Človek a medicína“ “ (Moskva, 2007). Práca bola testovaná na vedeckom a praktickom stretnutí Katedry farmaceutickej chémie s kurzom toxikologickej chémie Fakulty farmaceutických vied Moskovskej štátnej lekárskej univerzity. 22. marca 2010
Publikácie. K téme dizertačnej práce bolo vydaných 5 tlačených prác.
Prepojenie výskumu s dizajnom problémov farmaceutických vied. Dizertačná práca bola vykonaná v rámci komplexnej témy pomenovanej Katedrou farmaceutickej chémie Moskovskej štátnej lekárskej univerzity. „Zlepšenie kontroly kvality liekov (farmaceutické a environmentálne aspekty)“ (štátne registračné č. 01.200.110.54.5).
Štruktúra a rozsah dizertačnej práce. Dizertačná práca je prezentovaná na 110 stranách strojom písaného textu, pozostáva z úvodu, literárneho prehľadu, 5 kapitol experimentálnych štúdií, všeobecných záverov, zoznamu literatúry a samostatne obsahuje aj 1 prílohu. Dizertačná práca je ilustrovaná 3 tabuľkami a 54 obrázkami. Zoznam použitej literatúry obsahuje 153 zdrojov, z toho 42 zahraničných.
Ustanovenia na obranu:
– výsledky štúdia možnosti získania NIR spektier látok, tabliet a kapsúl pomocou senzora z optických vlákien a integračnej gule;
– výsledky porovnávacej štúdie NIR spektier látok a liečiv, ako aj NIR spektier liečiv s rôznym obsahom účinnej látky;
– výsledky skúmania možnosti využitia NIR spektroskopie na stanovenie pravosti látok a prípravkov od konkrétnych výrobcov, ako aj na identifikáciu falšovaných liekov.
1. Predmety štúdia
Boli študované látky a prípravky mnohých liekov. V štúdii bolo použitých celkovo 35 látok: hydroxid hlinitý, amikacín sulfát, kyselina askorbová, askorbát sodný, warfarín sodný, vitamín B12, gemfibrozil, hydroxid horečnatý, glurenorm, D-biotín, glukonát železa, zopiklón, kalcium D panthenoát, klindamycín fosfát, lidokaín hydrochlorid, metoprolol tartrát, nikotínamid, paracetamol, pyridoxín hydrochlorid, piperacilín, ranitidín hydrochlorid, riboflavín, tiamínmononitrát, tyrotricín, famotidín, kyselina listová, cefadroxil, cefazolín hydrochlorid, sodná soľ cefazolín-proximamínu, sodná soľ cyanoceftoloxamínu, cyanoceftoliximát sodný výrobcov a 59 liekov od rôznych výrobcov obsahujúcich: izoniazid, meloxikam, omeprazol, ranitidín hydrochlorid, rifampicín, famotidín, ciprofloxacín, esomeprazol, etambutol, ako aj 2 falšované vzorky (OMEZ 20 mg, Dr. Reddy`s Lab. a Rifampicín) 150 mg .
2. Zariadenie a skúšobné podmienky
Pri práci bolo použité zariadenie MPA - Fourierov spektrometer v blízkej infračervenej oblasti (Bruker Optics GmbH, Nemecko). Parametre záznamu: spektrálny rozsah od 800 nm do 2500 nm (cm-1 až 4000 cm-1), počet skenov 16, spektrálne rozlíšenie 4 cm-1. Prístroj bol riadený a získané spektrá boli spracované pomocou softvérového balíka OPUS 6.0 (Bruker Optics GmbH, Nemecko). NIR spektrá boli získané dvoma spôsobmi:
1) pomocou snímača z optických vlákien („pištole“),
2)
Obe metódy sa použili na získanie NIR spektier látok, tabliet a kapsúl.
Snímač z optických vlákien (“pištoľ”) umožňuje iba meranie odrazu, zatiaľ čo integračná guľa umožňuje meranie odrazu aj prenosu. V tejto práci boli získané spektrá odrazivosti NIR.
2.1. Metódy na získanie NIR spektier:
pomocou optického snímača („pištole“).
2.1.1. Látky . Prášková substancia bola nasypaná do priehľadnej kyvety s hrúbkou vrstvy 1 až 3 cm, potom bol optický senzor pritlačený kolmo na povrch prášku. Postup registrácie spektra sa spustil stlačením tlačidla na senzore z optických vlákien. Meranie spektier sa opakovalo 3-5 krát z rôznych oblastí, aby sa získali štatisticky spoľahlivé výsledky analýzy.
2.1.2. Tablety vybraté z blistra . Senzor z optických vlákien bol pritlačený kolmo na tabletu. Postup registrácie spektra sa spustil stlačením tlačidla na senzore z optických vlákien. Meranie spektier sa opakovalo 3 až 5-krát z rôznych oblastí tablety, aby sa získali štatisticky spoľahlivé výsledky analýzy.
2.1.3. Tablety v blistri . Ak je blister priehľadný, meranie sa uskutočňovalo nasledovne, senzor z optických vlákien bol stlačený kolmo na povrch tablety v blistri. Postup registrácie spektra sa spustil stlačením tlačidla na senzore z optických vlákien. Meranie spektier sa opakovalo 3 až 5-krát z rôznych oblastí tablety v blistri, aby sa získali štatisticky spoľahlivé výsledky analýzy. Ak bol blister nepriehľadný alebo hliníkový, tableta sa najprv z blistra vybrala a potom sa získalo NIR spektrum.
2.1.4. Kapsuly . Ak je obal kapsuly priehľadný, potom sa meranie uskutočnilo nasledovne: optický senzor sa pritlačil kolmo na povrch kapsuly v blistri. Postup registrácie spektra sa spustil stlačením tlačidla na senzore z optických vlákien. Meranie spektier sa opakovalo 3 až 5 krát z rôznych častí kapsuly v blistri, aby sa získali štatisticky spoľahlivé výsledky analýzy. Ak obal kapsuly nebol priehľadný, kapsula sa najskôr otvorila a potom sa v sklenenej kyvete zmeralo spektrum obsahu.
2.2. Metódy na získanie NIR spektier:
pomocou integrujúcej gule.
Získanie NIR spektier v reflexnom režime
2.2.1. Látky . Prášková látka sa nasypala do priehľadnej kyvety s hrúbkou vrstvy 1 až 3 cm a potom sa kyveta umiestnila na vrch optického okienka integračnej gule. Proces merania bol spustený na počítači pomocou programu OPUS alebo priamo na samotnom zariadení (tlačidlo „Štart“). Meranie spektier sa opakovalo 3-5 krát, aby sa získali štatisticky spoľahlivé výsledky analýzy.
2.2.2. Tablety vybraté z blistra . Tablet bol umiestnený v špeciálnom držiaku. Na vrch optického okienka integračnej gule bol nainštalovaný držiak s tabletom. Proces merania bol spustený na počítači pomocou programu OPUS alebo priamo na samotnom zariadení (tlačidlo „Štart“). Meranie spektier sa opakovalo 3 až 5-krát z rôznych oblastí tablety, aby sa získali štatisticky spoľahlivé výsledky analýzy.
2.2.3. Kapsuly . Ak je plášť kapsuly priehľadný, potom sa meranie uskutočnilo nasledovne: kapsula sa umiestnila do špeciálneho držiaka. Na vrchole optického okienka integračnej gule bol nainštalovaný držiak s kapsulou. Proces merania bol spustený na počítači pomocou programu OPUS alebo priamo na samotnom zariadení (tlačidlo „Štart“). Meranie spektier sa opakovalo 3 až 5-krát z rôznych častí kapsuly, aby sa získali štatisticky spoľahlivé výsledky analýzy. Ak obal kapsuly nebol priehľadný, potom sa kapsula najskôr otvorila a potom sa zmeralo spektrum obsahu v sklenenej kyvete umiestnením kyvety na vrch optického okienka integračnej gule.
3. Matematické spracovanie NIR spektier.
Matematické spracovanie získaných spektier sa uskutočnilo pomocou programu OPUS IDENT, ktorý je súčasťou softvérového balíka OPUS 6.0 (Bruker Optics GmbH, Nemecko). Neznáme spektrum sa porovnalo so spektrom referenčnej knižnice výpočtom spektrálnej vzdialenosti. IDENT identifikuje tie porovnávacie spektrá, ktoré sú najbližšie k analyzovanému spektru a určuje odchýlky medzi týmito spektrami a analyzovaným spektrom. To umožňuje IDENT identifikovať neznáme látky a posúdiť mieru, do akej látka spĺňa referenčný štandard.
Použili sme dve metódy matematického spracovania NIR spektier: 1) Identálnu analýzu, ktorá koreluje spektrum a konkrétnu látku a 2) zhlukovú analýzu, ktorá koreluje spektrum a skupinu látok.
Po zmeraní spektier sa vytvorí priemerné spektrum každého materiálu a vytvorí sa knižnica všetkých takýchto priemerných spektier spolu so štatisticky stanovenými kritériami prijatia (alebo prahmi) pre všetky látky v knižnici. Testované spektrum bolo porovnané so všetkými referenčnými spektrami umiestnenými v elektronickej knižnici. Výsledok porovnania medzi spektrami A a B končí výstupom spektrálnej vzdialenosti D, ktorá sa v programe IDENT nazýva „faktor kvality zhody“. Spektrálna vzdialenosť označuje stupeň spektrálnej podobnosti. Dve spektrá so spektrálnou vzdialenosťou rovnou nule sú úplne identické. Čím väčšia je vzdialenosť medzi dvoma spektrami, tým väčšia je spektrálna vzdialenosť. Ak je spektrálna vzdialenosť menšia ako prahová hodnota pre jednu látku a väčšia ako prahová hodnota pre všetky ostatné látky, identifikuje sa neznáma látka.
Klastrová analýza vám umožňuje skúmať podobnosť NIR spektier a rozdeliť podobné spektrá do skupín. Tieto skupiny sa nazývajú triedy alebo klastre. Tento typ analýzy bol vykonaný pre pohodlnejšiu prezentáciu údajov v grafickej forme.
Hierarchické klastrové algoritmy sa vykonávajú podľa nasledujúcej schémy:
Najprv vypočítajte spektrálne vzdialenosti medzi všetkými spektrami,
· potom sa dve spektrá s najvyššou podobnosťou zlúčia do zhluku,
· vypočítajte vzdialenosti medzi týmto zhlukom a všetkými ostatnými spektrami,
· dve spektrá s najkratšou vzdialenosťou sa opäť spoja do nového zhluku,
· vypočítajte vzdialenosti medzi týmto novým zhlukom a všetkými ostatnými spektrami,
· dve spektrá sa zlúčia do nového zhluku
Tento postup sa opakuje, kým nezostane iba jeden veľký zhluk.
4 . Výsledky výskumu
Bola skúmaná možnosť využitia metódy NIR spektroskopie na identifikáciu látok a liečiv od množstva domácich a zahraničných výrobcov.
Výsledkom výskumu bolo vytvorených šesť rôznych elektronických knižníc NIR spektier:
1) NIR spektrá obsahu kapsuly získané pomocou senzora z optických vlákien („pištole“),
2) NIR spektrá obsahu kapsuly získané pomocou integračnej gule,
3) NIR spektrá tabliet získané pomocou senzora z optických vlákien („pištole“),
4) NIR spektrá tabliet získané pomocou integračnej gule,
5) NIR spektrá látok získané pomocou snímača z optických vlákien („pištole“),
6) NIR spektrá látok získané pomocou integračnej gule.
4.1. Závislosť NIR spektier látok a prípravkov od spôsobu prípravy (pomocou „pištole“ a integračnej gule).
Na obr. Obrázok 1 ukazuje NIR spektrá látky hydrochloridu ranitidínu od Vera Laboratories (India), získané pomocou „pištole“ a integračnej gule. Obrázok ukazuje, že spektrá sa líšia v intenzite absorpčných pásov, ale samotné absorpčné pásy sa zhodujú v hodnotách vlnočtu.
Hlavný rozdiel medzi NIR spektroskopiou a IR spektroskopiou stredného rozsahu je v tom, že spektrá nemožno porovnávať vizuálne. Faktom je, že vo všeobecnosti je v NIR spektre nedostatočný počet pásiem a intenzita mnohých pásiem je nízka (najmä druhý a tretí podtón), takže je potrebné matematické spracovanie spektier.
https://pandia.ru/text/78/375/images/image003_173.jpg" width="624" height="388">
Ryža. 2. Výsledok IDENT analýzy NIR spektra tabliet Ulfamid 40 mg, KRKA (Slovinsko), získaného pomocou „pištole“ s použitím elektronickej knižnice NIR spektier získaných pomocou integračnej gule.
Ryža. 3. Výsledok IDENT analýzy NIR spektra tabliet Ulfamid 40 mg, KRKA (Slovinsko), získaného pomocou integračnej gule s použitím elektronickej knižnice NIR spektier získaných pomocou „pištole“.
4.2. Identifikácia účinnej látky pomocou NIR spektra prípravkov obsahujúcich túto látku.
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=">
Ryža. 7. Výsledok IDENT analýzy NIR spektra tabliet Ciprofloxacínu 250 mg, Cypress Pharmaceutical Inc. (USA), s použitím knižnice pozostávajúcej z NIR spektier rôznych látok.
Zistili sme teda, že pri vysokom obsahu účinnej látky (najmenej 40 %) v lieku je možné určiť pravosť lieku pomocou NIR spektra látky.
4.3. Identifikácia liekov s rôznymi dávkami pomocou NIR spektier.
V tretej časti štúdie sme zistili, že metódu NIR spektroskopie možno použiť na určenie rôznych dávok konkrétneho liečiva, ak sú dostupné v elektronickej knižnici NIR spektier. Na tento účel bola vytvorená elektronická knižnica NIR spektier z liečiv obsahujúcich famotidín ako aktívnu zložku, ktorá zahŕňala 27 vzoriek od 7 rôznych výrobcov v dávkach 10 mg, 20 mg a 40 mg (obr. 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=">
Ryža. 9. Výsledky analýzy IDENT, tablety quamamg, 20 mg a 40 mg, Gedeon Richter Plc. (Maďarsko) pomocou knižnice pozostávajúcej z NIR spektier rôznych liečiv v rôznych dávkach.
4.4. Identifikácia liekov cez blister.
Na stanovenie možnosti identifikácie liečiv pomocou NIR spektroskopie cez blister boli vytvorené dve ďalšie knižnice NIR spektier č. 7 a č. 8:
7) NIR spektrá kapsúl získané pomocou snímača z optických vlákien („pištole“) priamo cez blister,
8) NIR spektrá tabliet získané pomocou snímača z optických vlákien („pištole“) priamo cez blister.
Počas analýzy sa NIR spektrá liečiv získaných cez blister porovnávali s NIR spektrami získanými z povrchu tabliet alebo kapsúl bez blistra. Na obr. Obrázok 10 ukazuje takéto porovnanie spektier pre rifampicínové kapsuly.
https://pandia.ru/text/78/375/images/image020_58.jpg" width="624" height="268 src=">
Ryža. 11. Výsledok IDENT analýzy NIR spektra kapsúl rifampicínu 150 mg, (Rusko), získaného pomocou „pištole“ priamo cez blister s použitím elektronickej knižnice získanej cez blister.
https://pandia.ru/text/78/375/images/image013_124.gif" width="14" height="136"> 
Ryža. 13 NIR spektier obsahu kapsúl omeprazolu 20 mg od 14 rôznych výrobcov v porovnaní s falšovanou vzorkou, získané pomocou integračnej gule.
Zo získaných údajov je zrejmé, že bez matematického spracovania je možné spoľahlivo rozlíšiť len spektrum falzifikátov.
Pomocou softvéru „OPUS IDENT“ pre trojrozmerný model štatistického spracovania spektier („zhluková analýza“) sme získali distribúciu NIR spektier generických kapsúl omeprazolu 20 mg, ktoré je možné prezentovať vo forme dendrogramu ( Obr. 14).
Ryža. 14. Zhluková analýza študovaných vzoriek odobratých v troch vyhotoveniach od 14 rôznych výrobcov.
Na základe zhlukovej analýzy boli všetky lieky dobre rozdelené do svojich tried a podľa ich výrobcu (obr. 14).
Matematické spracovanie výsledkov získaných pomocou IDENT analýzy preukázalo prítomnosť falšovaného lieku. Program OPUS určil, že táto vzorka X je skutočne sfalšovaná a jej „koeficient kvality zhody“ (spektrálna vzdialenosť) je oveľa vyšší ako prahová hodnota pre všetky lieky v tejto skupine (omeprazol, 20 mg kapsuly) od 14 rôznych výrobcov, od ktorých elektronický bola vytvorená knižnica (obr. 15).
Ryža. 15. Výsledok IDENT analýzy pre falšovanú vzorku OMEZ 20 mg, Dr. Reddyho laboratórium. (India).
Ako výsledok analýzy IDENT bola séria všetkých originálnych vzoriek kapsúl omeprazolu 20 mg jednoznačne identifikovaná a zostavili sme súhrnnú tabuľku výsledkov pre všetky vzorky vrátane falšovanej vzorky (tabuľka 1).
Tabuľka 1. Súhrnná tabuľka výsledkov analýzy IDENT v skupine s omeprazolom, 20 mg kapsuly.
Názov vzorky | Spektrálna vzdialenosť | ||
Falšovaná vzorka | |||
Ukážka z KRKA | |||
Ukážka od spoločnosti Akrikhin | |||
Vzorka z Ranbaxy Laboratories | |||
Ukážka od Dr. Reddyho laboratórium. | |||
Ukážka od M. J. Boipharma | |||
Vzorová spoločnosť | |||
Vzorová spoločnosť | |||
Vzorová spoločnosť | |||
Ukážka spoločnosti "Pharma" | |||
Ukážka spoločnosti Obolenskoye" | |||
Vzorová spoločnosť. vit. továreň" |
Ako výsledok výskumu uskutočneného na identifikáciu liekov omeprazol od rôznych výrobcov pomocou NIR spektroskopie sa nám podarilo získať výsledky identifikácie falšovaných produktov pre falšovaný liek OMEZ 20 mg, Dr. Reddyho laboratórium. (India) a tiež jednoznačne identifikovať každé generikum podľa jeho výrobcu. Získali sme tiež pozitívne výsledky IDENT analýzy pre všetky tablety obsahujúce hydrochlorid ranitidínu (12 vzoriek) a famotidín (9 vzoriek), čo nám umožňuje jednoznačne identifikovať výrobcu každej vzorky.
VŠEOBECNÉ ZÁVERY
1. Ukázalo sa, že NIR spektrá látok, tabliet a kapsúl možno získať pomocou senzora z optických vlákien a integračnej gule. V tomto prípade by ste na overenie autenticity mali použiť elektronickú knižnicu získanú rovnakým spôsobom, aký sa použil na odber NIR spektra testovanej vzorky.
2. Ukázalo sa, že pri vysokom obsahu (najmenej 40 %) účinnej látky v lieku je možné stanoviť pravosť lieku na základe spektra látky. Vo všeobecnosti by sa však na identifikáciu liekov mala používať elektronická knižnica zostavená na základe NIR spektier zodpovedajúcich liekov.
3. Zistilo sa, že metóda NIR spektroskopie sa môže použiť na rozlíšenie liekov od konkrétneho výrobcu, ktoré obsahujú rovnakú účinnú látku v rôznych dávkach. Zároveň je v niektorých prípadoch ťažké kvantitatívne určiť účinnú látku v liekoch od rôznych výrobcov metódou NIR spektroskopie.
4. Ukázalo sa, že metóda NIR spektroskopie sa dá použiť na identifikáciu výrobcu látky alebo liečiva. V tomto prípade by sa mala vykonať paralelná analýza testovaného produktu špecifickej série a známeho produktu tej istej série.
5. Bola vyvinutá elektronická knižnica NIR spektier látok a prípravkov obsahujúcich rôzne aktívne zložky a vyrábaných rôznymi výrobcami.
1. , Porovnávacie hodnotenie kvality liečiv pomocou blízkej infračervenej spektroskopie // Abstrakty. správa XII Ruské národné kongr. „Človek a medicína.“ – M., 18. – 22. apríla. 2005.– S. 780.
2. , Detekcia falšovaných liekov pomocou NIR spektroskopie // Proc. správa XIV Ruské národné kongr. „Človek a medicína.“ – M., 16. – 20. apríla. 2007.– S. 17.
3. , Metóda blízkej infračervenej spektroskopie ako perspektívny smer hodnotenia kvality liečiv // Otázky biologickej, lekárskej a farmaceutickej chémie – 2008. – č. 4. – S. 7-9.
4. , Aplikácia metódy blízkej infračervenej spektroskopie na identifikáciu liečiv // Otázky biologickej, lekárskej a farmaceutickej chémie – 2008. – č. 6. – S. 27-30.
5. Arzamastsev A. P., Dorofeyev V. L., Dolbnev D. V., Houmoller L., Rodionova O. Ye. Analytické metódy na rýchlu detekciu falšovaných liekov. Medzinárodný kongres o analytických vedách (ICAS-2006), Moskva, 2006. Kniha abstraktov. V. 1. S. 108.
Spektrometer MicroNIR™ Pro je ultrakompaktný, ultraľahký a cenovo dostupný NIR spektrometer, ktorý kombinuje vysoko presné optické komponenty Viavi OSP s najpokročilejšími technológiami optiky a miniaturizácie prístrojov. Spektrometer MicroNIR™ Pro je ideálnym riešením pre rôzne aplikácie, pričom kombinuje dobrú hodnotu za peniaze a jednoduché použitie. S najkompaktnejšou veľkosťou a nízkou hmotnosťou zo všetkých komerčne dostupných riešení možno spektrometer MicroNIR™ Pro NIR jednoducho a priamo integrovať do väčšiny zariadení výrobných liniek, ako sú sušičky s fluidným lôžkom, mixéry, valcové zhutňovače, tabletovacie stroje na kontrolu vlhkosti alebo monitorovanie na koniec technologickej operácie. Ultrakompaktný tvarový faktor spektrometra umožňuje jeho využitie aj v terénnom forenznom výskume na identifikáciu výbušnín a omamných látok.
Prehľad technológie
Mobilné a vstavané riešenia spektrálnej analýzy NIR sa v súčasnosti používajú na kvalitatívnu a kvantitatívnu analýzu pevných látok, kvapalín a plynov a sú ideálne pre potravinárstvo a poľnohospodárstvo, farmaceutický a chemický priemysel a výskum životného prostredia. Kompaktná veľkosť NIR spektrometra je zároveň veľmi žiadaná, pretože takéto zariadenia sú vhodné na použitie v poľných podmienkach, ako aj na zabudovanie do priemyselných reaktorov a strojov.
Na výrobu optického modulu spektrometrov MicroNIR sa používa patentovaná technológia naprašovania tenkovrstvových lineárnych laditeľných filtrov (LVF). Tieto filtre pôsobia ako disperzný prvok spektrometra a predstavujú špeciálny tenký klinovitý jednostranný povlak. Pretože vlnová dĺžka maximálneho absorpčného pásma závisí od hrúbky povlaku 
svetelný filter, klinovitý tvar LVF filtra umožňuje postupný prechod vlnových dĺžok svetla. Všetky optické riešenia od Viavi sú teda LVF filtre priamo kombinované s detektorom diódového poľa.
Lineárny laditeľný filter s detektorom diódového poľa, svetelné zdroje, pomocné optické komponenty a elektronika sú obsiahnuté v jedinom, vysoko kompaktnom balení, ktoré poskytuje bezkonkurenčnú vstavanú flexibilitu a mobilitu v poli.
V závislosti od režimu merania a typu vzoriek môžu byť spektrometre MicroNIR TM 1700 ES vybavené rôznym príslušenstvom:
- Držiak injekčnej liekovky na analýzu práškov a niektorých tekutín
- Manžeta (súčasť štandardu) je potrebná na ochranu optiky spektrometra a nastavenie optimálnej ohniskovej vzdialenosti
- Manžeta s dodatočným ochranným okienkom sa používa na analýzu práškov balených v plastových vreckách.
- Vysielací modul potrebné na analýzu kvapalín a tenkých vrstiev.
 |
NIR spektrometer MicroNIR™ OnSite
Spektrometer MicroNIRTM OnSite NIR je špeciálna odolná verzia spektrometra MicroNIR™ 1700 ES, vyrobená v súlade s bezpečnostným štandardom IP65. Tento spektrometer sa odporúča na použitie v expedičných podmienkach, ako aj pri práci v skladoch a pri forenzných vyšetrovaniach. prípady, keď je potrebná spoľahlivá ochrana pred vlhkosťou a prachom.
Pre ešte bezpečnejšiu prevádzku sa odporúča používať tento spektrometer v spojení s tabletovými počítačmi alebo notebookmi chránenými IP65. Na rýchlu a presnú kvantitatívnu analýzu a identifikáciu neznámych látok sa používa špeciálna mobilná verzia softvéru.
NIR spektrometre MicroNIR™ PAT USB / USB Extended
MicroNIR™ PAT USB a MicroNIR™ PAT USB Extended sú priemyselné NIR spektrometre určené na inštaláciu do priemyselných zariadení akejkoľvek veľkosti. Tieto zariadenia sa dodávajú v chránenom kryte (stupeň krytia IP65), sú vyrobené z nehrdzavejúcej ocele SS316 pre ľahké čistenie a nevyžadujú prakticky žiadnu údržbu.
 |
NIR spektrometer MicroNIR™ PAT WE
NIR spektrometer MicroNIR™ PAT WE je najmobilnejším riešením v oblasti prenosných priemyselných NIR analyzátorov. Na poskytovanie rýchlych a presných výsledkov merania je v kompaktnom hliníkovom kryte umiestnený spektrometer (s meracím portom z nehrdzavejúcej ocele SS316), lítium-iónová batéria, modul WiFi a senzory akcelerometra. Toto zariadenie je možné inštalovať na pohyblivé časti priemyselných zariadení.
Kľúčové vlastnosti:
- Konštrukcia spektrometra nemá žiadne pohyblivé komponenty.
- Na prevádzku sa nepoužívajú drahé káble z optických vlákien.
- Puzdro analyzátora je vyrobené z hliníka a nehrdzavejúcej ocele SS316 a je chránené pred vlhkosťou a prachom v súlade s IP65.
- Vymeniteľná lítium-iónová batéria poskytuje až 8 hodín nepretržitej prevádzky.
- 9-osový orientačný systém, vrátane akcelerometra, magnetometra a gyroskopu, umožňuje plne kompenzovať merania, ak je zariadenie nainštalované na pohyblivom alebo rotujúcom zariadení.
 |
Prehľad softvéru
Softvér MicroNIR™ Pro poskytuje intuitívne používateľské rozhranie prispôsobené moderným osobným a mobilným počítačom vrátane tých, ktoré sú vybavené dotykovými obrazovkami. Tento softvér vám umožňuje nielen ovládať spektrometre, ale aj vyvíjať metódy merania a zostavovať kalibračné modely pre kvalitatívnu a kvantitatívnu analýzu. Softvér je plne v súlade s 21 CFR Part 11, má štruktúru viacúrovňového prístupu a je vybavený všetkými potrebnými nástrojmi na ukladanie veľkého množstva údajov a vykonávanie auditov.
 |
 |
Údaje získané pomocou softvéru MicroNIR™ PRO je možné jednoducho importovať do výkonného softvéru Unscrambler X od SAMO (súčasť spektrometrov MicroNIR™) a dávkovo vopred spracované spektrá, po ktorých nasleduje klasifikácia a regresné chemometrické modely. PCA, PLS-DA a SVM modelovacie algoritmy sú dostupné pre kvalitatívnu analýzu a PLS, PCR a SVM-R pre kvantitatívnu analýzu.
 |
Jednou z metód, ktorá sa vo svete rozšírila na identifikáciu falzifikátov, je metóda blízkej infračervenej spektroskopie s Fourierovou transformáciou (NIR spektroskopia). Jeho hlavné výhody sú: rýchlosť analýzy, absencia alebo minimálna príprava vzorky (možnosť analýzy bez otvorenia obalu), získanie charakteristík fyzikálnych a chemických vlastností lieku (identifikácia zložiek, stanovenie kryštalinity, kvantitatívna analýza účinnej látky ). Ďalšie rôzne výskumné metódy umožňujú študovať vzorky rôznych fyzikálnych stavov (metódy prenosu, difúzny odraz). Všetky tieto výhody umožňujú spoľahlivo identifikovať falšovaný tovar, ako aj identifikovať jeho výrobcu. Okrem toho sú NIR analyzátory vďaka svojej konštrukcii prenosné a môžu byť úspešne použité v mobilných laboratóriách.
Spočiatku sa NIR spektrometre používali na kontrolu výroby liečiva na všetkých úrovniach jeho výroby: kontrola kvality vstupných surovín, kontrola všetkých výrobných procesov (sušenie, miešanie) a kontrola kvality výstupných produktov (kontrola kvality a kvantitatívna analýza aktívnych komponenty v hotových výrobkoch). Neskôr sa táto metóda rozšírila na identifikáciu falšovaného tovaru. Od roku 2000 sa získavajú a zverejňujú výsledky identifikácie falšovaných výrobkov na príklade liekov od rôznych výrobcov. Rovnaké práce skúmali rôzne vlastnosti, ktoré ovplyvňujú presnosť analýzy. Na základe získaných skúseností začali medzinárodné organizácie na kontrolu falšovaných liekov zavádzať túto metódu na identifikáciu falšovaných produktov, a to samostatne aj v kombinácii s inými metódami.
Existujú metódy, v ktorých sa metóda NIR používa na kvalitatívnu a kvantitatívnu analýzu omamných látok. Metóda umožňuje nielen identifikovať podozrivú vzorku ako liek, ale aj kvantifikovať obsah účinnej látky.
To naznačuje preferenciu použitia metódy Fourierovho spektrometra v blízkej infračervenej oblasti ako jednej z metód na kvalitatívnu a kvantitatívnu analýzu omamných látok. Pre presnú identifikáciu falšovaných produktov, kvantitatívne stanovenie aktívnej zložky v lieku, ako aj možnosť sledovať výrobcu falšovaných liekov alebo omamných látok.
V čase akvizície analyzátora NIIECTS NIR na Hlavnom riaditeľstve Ministerstva vnútra Ukrajiny v Doneckej oblasti mala krajina vážny problém s výrobou a distribúciou tramadolu, preto prvou úlohou pre NIR bolo vybudovať metodiku identifikácie tramadolu a jeho výrobcu, ktorá by nám umožnila určiť jeho zdroj. Následne bola táto metóda doplnená o techniku riešenia ďalšieho problému – identifikácie falšovaných liekov.
Na vývoj metód identifikácie bol použitý spektrometer Antaris II s Fourierovou transformáciou v blízkej infračervenej oblasti od Thermo Fisher Scientific. Vzhľad zariadenia je znázornený na obr. 1.4.1.
Ryža. 1.4.1. NIR spektrometer Antaris II.
Konštrukcia spektrometra umožňuje vybaviť jedno zariadenie rôznymi zariadeniami na analýzu rôznych typov vzoriek.
Spektrometer Antaris II je vybavený:
· prenosový modul na analýzu kvapalných vzoriek a dosiek;
· detektor prenosu na analýzu pevných vzoriek (tablety, kapsuly, prášky);
· integrujúca sféra;
· externá optická sonda.
Detektor pevných vzoriek je inštalovaný nad integračnou guľou, čo umožňuje súčasnú analýzu vzorky ako prenosom, ktorý charakterizuje celú vzorku ako celok, tak aj na integračnej gule metódou difúzneho odrazu, ktorá umožňuje charakterizáciu povrchovej oblasti. vzorka. Externá sonda sa používa na analýzu difúznej odrazivosti vzoriek v neštandardnom balení, bez otvárania obalu, ako aj kvapalných vzoriek. Všetky vyššie uvedené metódy nevyžadujú prípravu vzorky alebo vyžadujú minimálnu prípravu a umožňujú získať výsledky do 3 minút, nevyžadujú finančné náklady na reagencie a spotrebný materiál, a čo je najdôležitejšie, sú nedeštruktívne, čo vám umožňuje ušetriť vzorky na ďalšie potvrdenie výsledkov inými metódami.
K moderným metódam hodnotenia kvality liečivých surovín a hotových produktov patrí blízka infračervená spektrometria. Metóda má niekoľko významných výhod, medzi ktoré patria:
|
- Simultánna analýza rôznych zložiek komplexných zmesí vrátane informácií o ich koncentráciách. Pomocou tejto metódy je napríklad možné analyzovať percento vody, organických rozpúšťadiel a iných zložiek v mikroheterogénnych systémoch, ako sú emulzie olej vo vode alebo voda v oleji.
- Možnosť organizácie diaľkového ovládania vzoriek v reálnom čase priamo v toku procesu (diaľkové ovládanie). Na tieto účely sa používajú stacionárne alebo prenosné spektrometre. Stacionárne zariadenia sú inštalované vo výrobných zariadeniach farmaceutických podnikov, kde sú integrované priamo do výrobných liniek, montáž snímačov nad dopravníkové pásy, v chemických reaktoroch a zmiešavacích komorách. To vám umožňuje prijímať informácie online a využívať prijaté údaje v automatizovanom riadiacom systéme. Mobilné laboratóriá kontroly kvality liečiv sú najčastejšie vybavené prenosnými batériovými NIR spektrometrami.
Metódy získavania spektier v oblasti NIR
V blízkej infračervenej oblasti sa spektrá získavajú pomocou prenosu alebo difúzneho odrazu.
Prenosovú metódu možno použiť na analýzu kvapalných aj pevných látok. V tomto prípade sa tekutiny umiestnia do kyviet alebo iných špecializovaných nádob, ktoré sú dodávané so zariadením. Takéto odmerné nádoby môžu byť vyrobené z obyčajného alebo kremenného skla. Na testovanie priepustnosti pevných vzoriek možno použiť sondu alebo guľu.
Analýza difúznej odrazivosti založená na sonde má však množstvo významných výhod, pretože poskytuje podrobnejšie spektrum a presnejšie výsledky. To je dosiahnuté vďaka skutočnosti, že naklonená rovina špičky sondy z optických vlákien minimalizuje zrkadlový efekt, čo umožňuje rozptýlenie väčšieho množstva svetla. Okrem toho je možné do optických vlákien integrovať modul na čítanie čiarových kódov z balenia vzoriek. Treba tiež poznamenať, že iba pomocou sondy je možné identifikovať vzorky vzdialené od samotného zariadenia.
Na testovanie vzoriek s nízkym rozptylom a odrazivosťou sa používa kombinovaná metóda prenosu a odrazu. To si vyžaduje kyvety a senzory špeciálnej konštrukcie, vďaka ktorým prúd lúča prechádza cez analyzovanú vzorku dvakrát.
Okrem toho je možné získať „interakčné“ spektrá v blízkej infračervenej oblasti.
Problémy NIR spektrometrie a spôsoby ich riešenia
Hlavnými problémami tejto analytickej metódy vo farmaceutickom priemysle bola už dlhú dobu náročnosť analýzy spektra, ktorá sa vyznačuje menej intenzívnymi a relatívne širšími absorpčnými pásmami v porovnaní so základnými pásmami v strednej infračervenej oblasti.
Kombinácia matematických metód spracovania dát (chemometrie) s výsledkami inštrumentálnej analýzy umožnila túto nevýhodu odstrániť. Pre tieto účely sú moderné analyzátory vybavené špeciálnymi softvérovými balíkmi založenými na zhlukovej alebo diskriminačnej metóde spracovania výsledkov.
Aby bolo možné pri chemometrickej analýze zohľadniť rôzne možné zdroje zmien v spektre, vo farmaceutických podnikoch sa vytvárajú špeciálne knižnice spektier s prihliadnutím na výrobcu surovín, technologický postup ich výroby, homogenitu materiál z rôznych šarží, teplota, spôsob získavania spektra a ďalšie faktory.
Podľa európskych regulačných požiadaviek je na zostavenie knižníc potrebné preštudovať aspoň 3 vzorky liečivej látky, aby sa získali 3 alebo viac spektier.
Ďalší možný problém - možnosť zmeny spektra v dôsledku konštrukčných vlastností NIR spektrometra - sa rieši kvalifikáciou zariadenia v súlade s liekopisnými požiadavkami.
Na čo treba pamätať pri vykonávaní výskumu
 |
|
 |
|
Blízka infračervená spektrometria (NIR spektrometria) je metóda založená na schopnosti látok absorbovať elektromagnetické žiarenie v rozsahu vlnových dĺžok od 780 do 2500 nm (12500 až 4000 cm -1).
Absorpcia v rozsahu NIR je zvyčajne spojená s podtónmi základných vibračných frekvencií väzieb C-H, N-H, O-H a S-H a ich kombinácií. Najinformatívnejším rozsahom je oblasť od 1700 do 2500 nm (6000 až 4000 cm -1).
Analýza informácií extrahovaných z NIR spektier sa vykonáva pomocou chemometrických algoritmov, ktoré vyžadujú vytvorenie primárneho súboru údajov.
V rámci použiteľnosti metódy umožňuje NIR spektrometria priamo alebo nepriamo vykonávať kvalitatívne a kvantitatívne hodnotenie chemických, fyzikálnych a fyzikálno-chemických charakteristík analyzovaného objektu, vrátane hodnotenia nasledujúcich charakteristík:
– hydroxylové a jódové čísla, stupeň hydroxylácie;
– kryštalická forma a stupeň kryštalinity;
– polymorfná forma alebo pseudopolymorfná forma;
– stupeň disperzie častíc a iné.
NIR spektrometria má nasledujúce možnosti:
– jednoduchosť prípravy vzorky alebo nedostatok prípravy;
– rýchlosť meraní;
– nedeštruktívny charakter analýzy;
– možnosť súčasného hodnotenia viacerých parametrov (ukazovateľov);
– schopnosť vykonávať vzdialené monitorovanie, vrátane procesných tokov v reálnom čase.
Zariadenia. Používajú sa špecializované NIR spektrofotometre aj iné spektrofotometre schopné pracovať v blízkej IR oblasti spektra.
NIR spektrofotometre pozostávajú z:
– zdroj žiarenia, napríklad kremenná lampa (žiarovka) alebo jej analóg;
– monochromátor (difrakčná mriežka, hranol, opticko-akustický filter) alebo interferometer (spektrofotometre s Fourierovou transformáciou);
– záznamové zariadenie – detektor (na báze kremíka, sulfidu olovnatého, arzenidu india, arzenidu india gália, teluridu ortuti-kadmia, deuterovaného triglycínsulfátu atď.);
– zariadenie na umiestnenie vzorky a/alebo diaľkový optický snímač.
Na umiestnenie vzoriek sa používajú sklenené alebo kremenné kyvety, liekovky, sklenené kadičky, držiaky na kapsuly alebo tablety a iné zariadenia.
Spektrofotometre môžu byť vybavené bunkovou priehradkou, integračnou guľou (integračná guľa je optický komponent pozostávajúci z guľovej dutiny potiahnutej vysoko reflexným materiálom, guľa je určená na získanie spektier nehomogénnych vzoriek), externými modulmi na meranie transmitancie. vzorky s vysokým rozptylom a automatické podávače vzoriek, sondy z optických vlákien. Výber jedného alebo druhého zariadenia na analýzu závisí od typu vzorky a zvolenej metódy merania. Preto sa odporúčajú zariadenia, ktoré implementujú niekoľko prístupov merania.
Spracovanie údajov a analýza získaných výsledkov sa vykonáva pomocou špeciálneho softvéru.
Každý režim merania (prenos, difúzny odraz a ich kombinácia) musí mať svoju overovaciu metódu vrátane kontroly správneho nastavenia vlnových dĺžok a kontroly fotometrického šumu.
Skontrolujte, či sú vlnové dĺžky nastavené správne. Ak chcete skontrolovať správnosť nastavenia vlnovej dĺžky, zaznamenajte spektrum štandardnej vzorky, ktorá má charakteristické absorpčné maximá a minimá a porovnajte získané hodnoty vlnovej dĺžky s deklarovanými charakteristikami.
Pre režimy prenosu a odrazu sa na určenie správneho nastavenia vlnových dĺžok najčastejšie používajú ako štandardné vzorky oxidy prvkov vzácnych zemín, vodná para v atmosfére, metylénchlorid a iné.
V zariadeniach s Fourierovou transformáciou je stupnica vlnočtu lineárna v celom prevádzkovom rozsahu a na kontrolu presnosti inštalácie stačí použiť jednu štandardnú vzorku s kontrolou deklarovaných charakteristík v jednom absorpčnom pásme. Zariadenia iných typov môžu mať nelineárnu stupnicu vlnového čísla a vyžadujú overenie uvedených metrologických charakteristík najmenej tromi vrcholmi (jedna alebo viacero štandardných vzoriek), ktoré pokrývajú celý prevádzkový rozsah.
Chyba nastavenia vlnových dĺžok by nemala byť väčšia ako ±1 nm (alebo ekvivalentné vlnové číslo) v rozsahu vlnových dĺžok do 1900 nm a nie väčšia ako ±1,5 nm pre rozsah vlnových dĺžok ≥1900 nm.
Reprodukovateľnosť nastavenia vlnovej dĺžky musí spĺňať požiadavky výrobcu alebo požiadavky regulačných dokumentov platných v Ruskej federácii.
Kontrola fotometrickej linearity. Na kontrolu fotometrickej linearity sa zaznamenávajú NIR spektrá štandardných vzoriek so známymi hodnotami priepustnosti/odrazu a vykresľuje sa grafická závislosť získaných hodnôt priepustnosti/odrazu od známych hodnôt. Výsledkom zostrojenia takéhoto vzťahu by mala byť priamka s priesečníkom v strede súradníc (0,00 ± 0,05) a dotyčnicou uhla sklonu priamky (1,00 ± 0,05). Na kontrolu fotometrickej linearity v reflexnom režime sa ako štandardné vzorky používajú uhlíkom dopované polyméry alebo analógy v množstve najmenej 4 vzorky v rozsahu odrazivosti 10–90 %. Na kontrolu fotometrickej linearity v režime prenosu sa ako štandardné vzorky používajú filtre v počte 3 vzoriek s hodnotami prenosu 10–90 % a radom 100 % prenosu (zaznamenáva sa prenosové spektrum prázdneho kanála).
Kontrola fotometrického šumu. Ak chcete odhadnúť fotometrický šum pri meraní priepustnosti, zaznamenajte čiaru 100 % vo vzduchu; Pri meraní odrazivosti zaznamenajte čiaru 100 % pomocou vhodných referenčných materiálov s odrazivosťou aspoň 99 %. V tomto prípade čiara 100 % znamená meranie, pri ktorom je štandardnou vzorkou meraná vzorka aj pozadie. Pri vysokých hodnotách absorpcie sa fotometrický šum hodnotí pomocou štandardných vzoriek s hodnotami priepustnosti alebo odrazivosti okolo 10 %.
Fotometrický šum musí spĺňať špecifikácie výrobcu.
Metódy merania. NIR spektrum predstavuje závislosť príslušnej fotometrickej veličiny (optická hustota ( A), prenos ( T), koeficient odrazu ( R) a odvodené veličiny) z vlnovej dĺžky alebo frekvencie žiarenia. Pri meraní v regióne NIR sa implementujú tieto metódy:
– meranie absorpcie (alebo priepustnosti), keď žiarenie prechádza vzorkou;
– meranie žiarenia odrazeného alebo rozptýleného od vzorky;
– kombinácia vyššie uvedených metód.
Merania sa vždy vykonávajú vzhľadom na pozadie.
Meranie priepustnosti. Priepustnosť je mierou zníženia intenzity žiarenia pri prechode vzorkou. Tento princíp je implementovaný vo väčšine používaných spektrofotometrov a výsledok môže byť vyjadrený priamo v jednotkách transmitancie ( T) a/alebo optická hustota ( A).
Metóda je použiteľná pre tuhé a kvapalné vzorky vrátane disperzných systémov.
Pri meraní priepustnosti sa spravidla nevyžaduje špeciálna príprava vzorky. Na meranie spektra kvapalných vzoriek sa používajú liekovky alebo kyvety s vhodnou dĺžkou optickej dráhy (zvyčajne 0,5–22 mm), ako aj snímače priepustnosti z optických vlákien.
Difúzny odraz. Pri metóde difúznej odrazivosti sa koeficient odrazu ( R), predstavujúce pomer intenzity svetla odrazeného od vzorky ( ja), na intenzitu svetla odrazeného od pozadia ( ja r):
alebo inverzná logaritmická hodnota tohto pomeru ( A R):
.
Ako pozadie sa používa povrch s vysokou hodnotou. R: zlaté platne, perfluórované nasýtené polyméry, keramické platne a iné vhodné materiály.
Metóda sa používa na analýzu pevných vzoriek pomocou integračných guľových alebo optických snímačov pracujúcich v reflexnom režime. V druhom prípade je pre reprodukovateľnosť získaných výsledkov potrebné zabezpečiť stabilitu podmienok merania, najmä relatívnej nehybnosti snímača, stupňa tlaku a iných podmienok.
Transmisno-odrazová metóda. Táto metóda je kombináciou priepustnosti a odrazu vďaka špeciálnej konštrukcii kyviet a senzorov, v ktorých žiarenie prechádza cez vzorku dvakrát, čo umožňuje analýzu vzoriek s nízkou absorpčnou a rozptylovou schopnosťou.
Dvojitý koeficient priepustnosti ( T*):
,
Kde: ja T– intenzita žiarenia po dvojitom prenose, bez vzorky;
ja– intenzita prepusteného a odrazeného žiarenia meraná so vzorkou;
a hodnota podobná optickej hustote ( A*):
.
Ako pozadie sa používa spektrum vzduchu alebo porovnávacieho média.
Metóda je použiteľná pre kvapaliny vrátane nehomogénnych vzoriek.
Na zaznamenanie spektra sa skúmaná vzorka umiestni do kyvety so zrkadlom alebo iným difúznym reflektorom. Je možné použiť optický senzor, ktorý je ponorený do vzorky.