辛伐他汀片近紅外漫反射光譜定量分析模型的建立

1、藥物分析雜志ChinJPharmAnal2009,29(6)3989辛伐他汀片近紅外漫反射光譜定量分析模型的建立陳貴斌,陶巧鳳,洪利婭,胡昌勤1112(11浙江省食品藥品檢驗所,杭州310004;21中國藥品生物制品檢定所,北京100050)摘要目的:采用近紅外漫反射光譜分析技術(shù)和化學(xué)計量學(xué)的方法對小規(guī)格的辛伐他汀片進(jìn)行快速無損的含量測定和含量均勻度檢查。方法:采集8個濃度梯度的各10批自制樣品及來源于7個不同廠家30批次4個規(guī)格的市售樣品的近紅外漫反射光譜,并通過聚類分析方法確定校正集和驗證集,光譜預(yù)處理方法為二階導(dǎo)數(shù),譜段范圍為1199517544613cm-1,回歸方法采用偏最小二乘法。

2、結(jié)果:92個校正集樣品經(jīng)交叉驗證建立校正模型,濃度范圍為212%1619%,交叉驗證均方根誤差(RMSECV)為01110,確定系數(shù)為019993;12個驗證集市售樣品的預(yù)測均方根誤差(RMSEP)為01137,預(yù)測值與真實值的相關(guān)系數(shù)為019981。方法精密度RSD為1109%(n=6),方法穩(wěn)定性RSD為0162%(n=5)。對8個廠家10批4個規(guī)格市售樣品含量測定,相對偏差均小于2%。對2個廠家的2批樣品的含量均勻度檢查結(jié)果與HPLC。結(jié)論:建立的定量模型能對不同企業(yè)生產(chǎn)的小規(guī)格的辛伐他汀片作出準(zhǔn)確、快速、樣品的含量均勻度分析。關(guān)鍵詞:近紅外漫反射光譜;定量分析;中圖分類號:R917:(

3、2009)06-0989-05Developquantitativemodelsfordeterminationofsimvastatin3tabletsusingnearinfrareddiffusereflectancespectroscopyCHENGui-bin,TAOQiao-feng,HONGLi-Ya,HUChang-qin(11ZhejiangInstituteforFoodandDrugControl,Hangzhou310004,China;21NationalInstitutefortheControlofPharmaceuticalandBiologicalProduc

4、ts,Beijing,100050,China)1112AbstractObjective:Todevelopanearinfrareddiffusereflectancespectroscopymethodforrapiddeterminationofsimvastatintablets.Methods:Usingclusteranalysismethod,diffusereflectancespectraof10samplesperconcentra2tionof8concentrationsofsimulatedsamplesand30samplesoffourspecification

5、sfrom7manufacturersweredivid2edintocalibrationandvalidationset.Thesecondderivativewasselectedasthepreprocessingmethodand1199517-544613cmwasselectedasthefrequencyrange.Thequantitativemodelswereestablishedbypartialleastsquares(PLS)algorithm.Results:92batchesofsimvastatintabletssamples,concentrationran

6、gesof212%-1619%,wereusedascalibrationset.TherootmeansquareerrorsofcrossvalidationRMSECVwas01110,andde2terminationcoefficientsRwas0199931TherootmeansquareerrorofpredictionRMSEPof12batchessamplesinvalidationsetwas011371Thecorrelationvaluebetweenpredictionandtrueof12truesampleswas0199811Alltherelatived

7、eviationsofthetruevalueandNIRpredictionof10truesamplesfrom8manufacturerswerenotmorethan210%.Andtheresultsofcontentuniformitytestof2samplesfrom2manufacturerswereaccordantwithHPLCre2sults.Conclusion:TheestablishedNIRmethodscanbeappliednotonlytoaccuratelyandfastassaythevariousspecificationssimvastatint

8、abletsofdifferentmanufacturers,butalsocanbeusedtotestthecontentuniformityofamanufacturerssampleinprocesscontrol.Keywords:near-infrareddiffusereflectancespectroscopy;quantitativeanalysis;contentuniformity;simvastatin2-1近紅外(nearinfrared,NIR)光譜是指界于可見光與中紅外光之間,波長范圍為7802500nm3浙江省分析測試項目(2007F70006)第一作者Tel:

9、(0571)86459458;Fax:(0571)86459427;E-mail:cgb05791261com990藥物分析雜志ChinJPharmAnal2009,29(6)(128204000cm-1)的分子光譜,其主要譜峰反映分子中C-H、N-H、O-H等含氫基團(tuán)的倍頻和合頻吸收。隨著上世紀(jì)50年代的計算機(jī)和化學(xué)計量學(xué)的發(fā)展,利用NIR光譜分析技術(shù)定量和定性分析與這些基團(tuán)有直接或間接關(guān)系的有效成分成為可能。目前近紅外分析技術(shù)已廣泛應(yīng)用于石油化工、煙草、食品等領(lǐng)域的定量和定性分析以及過程控1制。由于NIR分析技術(shù)具有分析速度快、不需損耗樣品和化學(xué)試劑、易于實現(xiàn)現(xiàn)場分析等特點,近年24來在藥

10、物分析領(lǐng)域應(yīng)用已日趨廣泛,但分析對象多為主含量高或規(guī)格較大的藥物樣品。本文以不同企業(yè)生產(chǎn)的辛伐他汀片為分析對象,進(jìn)行通用性定量模型的研究建立。辛伐他汀為3-羥基-3-甲基-酶A(HMG-CoA)固醇的合成,血管藥物,該藥品規(guī)格主要有5,10,20,40mg等。在檢驗過程中,小規(guī)格藥物均需要測定含量和含量均勻度,預(yù)處理麻煩,分析耗時長。本文采用近紅外漫反射光譜法(nearin2frareddiffusereflectancespectroscopy,NIRDRS),對辛伐他汀片定量分析模型的可行性進(jìn)行探討,為今后類似樣品快速檢測予以指導(dǎo)。1儀器與試藥MPA型近紅外光譜儀(德國Bruker公司),

11、配量的輔料混合粉8份,分別加入辛伐他汀原料藥(相當(dāng)于20mg規(guī)格辛伐他汀片原料藥用量的25%,50%,75%,100%,125%,150%,175%,200%),混勻,制粒,用壓片機(jī)壓制得到8個含量梯度的辛伐他汀片,每個濃度梯度點壓制10批,每批100片,棄去前20片和最后20片,取當(dāng)中60片備用。212NIR光譜測定每批樣品隨機(jī)抽取10片,用儀器的漫反射光纖探頭壓住藥片,每片正反面各測1次,取平均光譜做為樣品光譜。光譜采集條件:以儀器內(nèi)置背景為參比,范圍為120004000-1-1cm,864次。2取上述2,HPLC,然后研細(xì),高效液相色譜法測定每批或各片含量,并計算得到每批-1或每片的重量

12、含量(%,mgmg),作為與NIR光譜對應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。214校正方法用Bruker公司Quant2軟件分析,為了確保校正集的代表性,首先將樣品經(jīng)過聚類分析,挑選具有代表性和均勻性的80批自制樣品和12批市售樣品作為內(nèi)部驗證的校正集,7家生產(chǎn)廠家18批市售樣品作為外部驗證的驗證集,通過分析比較不同預(yù)處理方法和不同譜段,采用偏最小二乘法(PLS)計算,選擇建立辛伐他汀片定量分析模型。3實驗結(jié)果311近紅外模型的建立31111校正集樣品的選擇和模型建立有光纖探頭測樣附件,銦加砷(InCaAs)檢測器,OPUS510光譜分析軟件。美國Agilent1100系列液相色譜儀,瑞士SatoriousBP21

13、1電子分析天平。辛伐他汀原料藥由浙江瑞新藥業(yè)股份有限公司提供,各輔料由浙江省醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所提供。不同含量梯度的辛伐他汀片為模擬市售樣品的自制品。30批市售樣品分別來自7家制藥企業(yè),由浙江省食品藥品檢驗所提供,包括5,10,20,40mg4個規(guī)格。辛伐他汀對照品購自中國藥品生物制品檢定所,乙腈為色譜級,其他試劑均為分析純。2方法211自制樣品的制備參考已市售藥品的處方組成(各廠家的主要輔料大體為微晶纖維素、羧甲基淀粉、乳糖、檸檬酸、硬脂酸鎂等,僅配比有所區(qū)別),擬定了自制樣品的處方。再按處方中配比稱取各輔料,混合均勻,用電子分析天平準(zhǔn)確稱取一定辛伐他汀片、原料藥和輔料的近紅外漫反射光譜圖如

14、圖1所示。由于辛伐他汀片規(guī)格小、輔料量大,其光譜圖與原料藥相差顯著,與輔料相似,直接觀察選擇譜段困難,需借助計算機(jī)軟件進(jìn)行計算。而借助計算機(jī)軟件進(jìn)行回歸時,校正集和預(yù)測集的3選擇直接關(guān)系到模型的穩(wěn)定性。為了確保校正集和預(yù)測集樣本的代表性,首先將樣品采用全譜段、矢量歸一方法進(jìn)行聚類分析,分成10類,結(jié)果見圖2所示。分別從中挑取具有代表性的18批市售樣品作為外部驗證的驗證集,其余樣品作為校正集。-1選擇全譜段(120004000cm),分別采用儀器OPUS軟件包中定量軟件中的11種預(yù)處理方法,將92個校正集樣品光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行偏最小二乘法回歸,建立校正模型,再經(jīng)過外部驗證的試驗結(jié)果按均方根誤差(RMS

15、EP)由小到大排列如表1所示。藥物分析雜志ChinJPharmAnal2009,29(6)991表1Tab1Selectim校正模型(calibrationmodel)1234頻率范圍段(ons-1(prepr)(rank)8998校正集均方根誤差(RMSECV)01110011130116101129校正集確定系數(shù)(R2)99193991939918699191驗證集均方根誤差(RMSEP)01137011430115301154驗證集相關(guān)系數(shù)(R2)99181991759917199171119951713119951745971775021254461311995177498136105

16、544613二階導(dǎo)數(shù)(secondderivative)二階導(dǎo)數(shù)(secondderivative)二階導(dǎo)數(shù)(secondderivative)二階導(dǎo)數(shù)(secondderivative)56610554461311995177498136105459717二階導(dǎo)數(shù)(secondderivative)二階導(dǎo)數(shù)(secondderivative)880117501125991839919101158011799916999160由表1可用看出,各模型優(yōu)化的預(yù)處理方法主要是二階導(dǎo)數(shù),說明二階導(dǎo)數(shù)對消除辛伐他汀片的基線漂移具有良好效果。而各模型的譜區(qū)范圍有所-1差異,主要集中在11995174597

17、17cm。一個穩(wěn)健模型校正集和驗證集的均方根誤差不僅應(yīng)當(dāng)最小,而且應(yīng)當(dāng)接近,因此在模型選擇時,必須綜合考慮校正集和驗證集的各個參數(shù)?？紤]到模型1校正2集和驗證集的均方根誤差均為最小,確定系數(shù)R均優(yōu)于其他模型,且主因子數(shù)Rank值適中,不會造成過擬合現(xiàn)象,故選擇模型1作為辛伐他汀片的定量模型,其內(nèi)部驗證的校正曲線如圖3所示?？疾觳煌交c數(shù)對模型的影響,結(jié)果見表2。表2結(jié)果表明,平滑點數(shù)并非越高越好,越高反而可能消除部分樣品的近紅外信息。故模型選擇最佳平滑點數(shù)為9。圖3校正集的擬合曲線Fig3Calibrationcurveofcalibration表2平滑點數(shù)對模型的RMSCEV和RMSEP的

18、影響Tab2EffectofsmoothpointonRMSCEVandRMSEP序號(No.)1234平滑點數(shù)point)9131721內(nèi)部驗證(RMSECV)01110012070116601133校正集驗證集(RMSEP)01137012210129401312驗證集相關(guān)系數(shù)(R2)99164991409819398180(smoothing均方根誤差確定系數(shù)均方根誤差(R2)99193991769918499190992藥物分析雜志ChinJPharmAnal2009,29(6)31112外部驗證結(jié)果用建立的模型對驗證集樣法,其線性主要考察預(yù)測結(jié)果與一級方法之間的關(guān)系。在2122%16

19、187%的濃度范圍內(nèi),以NIR預(yù)測值(Y)和HPLC測定值(X)求得線性方程為:Y=019649X+013004r=019983品的辛伐他汀片的含量進(jìn)行預(yù)測,結(jié)果見圖4和表3。31213精密度試驗取其中1個廠家1個批次樣品重復(fù)測量6次其近紅外光譜,分別用建立辛伐他汀片定量分析模型計算得到辛伐他汀的含量,考察方法的精密度,結(jié)果RSD為111%。31214準(zhǔn)確性校正基樣品經(jīng)內(nèi)部交叉驗證,交叉驗證均方差(RMSEV)為01110%,與HPLC測定結(jié)圖4辛伐他汀片HPLC測定結(jié)果與NIR外部驗證測試結(jié)果相關(guān)性圖Fig4HPLC(abscissa)andNIRprediction(ordinate)re

20、lativitygraphofthecontentsofsimvastatintablets果相比,NIR測定結(jié)果平均相對偏差為1135%,最大相對差為1部驗證均方差為,NIR測定結(jié)果平表3預(yù)測集中辛伐他汀的預(yù)測結(jié)果Tab3Thepredictionresultsofon序號(No.)123456789101112131415161718HPLC測定值(HPLC/%,mgmg-1121410141242916009169691712915668124841375610089153191084161873714567124461401912208125581162NIRp)/%mgmg-1121

21、320131950917689175891543914618119041480519729155591132161550716217121061332912858138681102,最大相對偏差為2147%。將NIR結(jié)果與參考方法(HPLC法)在(relativeerror)/%01732102-1175-0164117411100170-21400159212001481108N106808052010611231061201080103070601200805312007020120080102070802014010105102

22、0101020109162815481604182911391621017771269120411791668155816341818198914810159712391144125-0104-0101-0103010101150114011801030106-0108(difference)0109101288-01168-0106230116901105010581-01105010355-010233-01048701321-01164010345010689-010653-0113101059995%置信區(qū)間內(nèi)進(jìn)行配對t檢驗,NIR檢測與參考方法結(jié)果無顯著差異。31215穩(wěn)定性實驗取其

23、中1個廠家的1個批次實際樣品,5d內(nèi)每天測定光譜,用模型分析其含量,考察其穩(wěn)定性。結(jié)果RSD為0162%。說明模型具有良好穩(wěn)定性。313實際樣品含量分析用建立的辛伐他汀片近紅外模型分析未參與建模的8家生產(chǎn)企業(yè)不同規(guī)格的樣品,并將結(jié)果與HPLC測量值比較,結(jié)果見表4。將NIR測定的結(jié)果與HPLC方法測定的結(jié)果在95%可信區(qū)間內(nèi)進(jìn)行配對t檢驗,NIR方法與HPLC測定方法間無顯著差異。表4模型對不同廠家、不同規(guī)格樣品分析結(jié)果Tab4Assayofsamplesofvariousspecificationsfromdifferentmanufacturers廠家(manu-facturer)批號(b

24、atchNo.)規(guī)格(specifi-cation)/mgHPLC法近紅外法(HPLC)/%(NIR)/%偏差(deviation)/%相對偏差(relativedeviation)/%-0142-0112-0135012111641146116701410165-1192312模型的驗證31211專屬性用樣品的馬氏距離與限定值進(jìn)行BBCCDEFGH比較檢驗異常樣品:限定值=FactorRank/M式中,Rank為階數(shù)即主成分維數(shù);M為建模樣品數(shù),Factor為因子。本實驗因子數(shù)選擇2。利用建立模型測定與辛伐他汀結(jié)構(gòu)相似的洛伐他汀片,其馬氏距離均大于限定值(限定值為0117)。說明所建立的辛伐

25、他汀片定量模型具有較好的專屬性。31212線性關(guān)系考察近紅外方法為二級分析方6314實際樣品的含量均勻性分析用建立的辛伐藥物分析雜志ChinJPharmAnal2009,29(6)993他汀片近紅外模型分析2個廠家各1批辛伐他汀片含量均勻性,并按中國藥典2005年版附錄E計算,結(jié)果見表5。從表5可以看出,2批市售樣品的含量均勻度均符合規(guī)定,采用HPLC法和用近紅外模型預(yù)測市售樣品的含量均勻性具有一致性的結(jié)果。表5模型對不同廠家樣品的含量均勻性分析結(jié)果(%)Tab5Testofcontentuniformityofdifferentmanufacturers樣品編號(No.)1234567891

26、0C(061201)HPLC9811596171971319510295160961309812798124941789912796197NIR981199710297166951299513619716297158941939914596193B(0805201)HPLC10519310213410114810215210598141102177105104102160102193NIR1061591021221001981021103197176103153105128102111102199少的藥品,用近紅外定量存在一定困難。本文所建立的模型能準(zhǔn)確測定辛伐他汀片主藥占藥片重量百分比范圍約

27、為212%1618%,說明近紅外漫反射對固體樣品的定量限可達(dá)2%,而針對單一廠家的樣品所建立的近紅外模型,由于原輔料相同,定量可能更精確。413在建立近紅外定量模型時,校正集和預(yù)測集的3選擇直接關(guān)系到模型的穩(wěn)定性。為了確保校正集和預(yù)測集樣本的代表性,本文首先將樣品經(jīng)過聚類分析,分別挑選具有代表性的80批自制樣品和12批市售樣品作為內(nèi)部驗證的校正集,18批市售樣,。參考文獻(xiàn)1LUWan-zhen(陸婉珍),YUANHong-fu(袁洪福),XUGuang-tong(徐廣通),etal.ModermNearInfraredSpectroscopyAnalysisTechnology(現(xiàn)代近紅外光譜

28、分析技術(shù)).Beijing(北京):ChinaPetrochemicalPress(中國石化出版社),20011192WANGNa(王娜),YANGXin(楊欣),ZUOYan(佐燕),etal.De2terminationoferythromycinAinerythromycinenteric-coatedtabletsbynearinfrareddiffusereflectancespectrophotometry(近紅外漫反射平均含量(average)SA+1180S11534156114541522116510921545153光譜法測定紅霉素腸溶片中紅霉素A的含量).ChinJPhamAnal(藥物分析雜志),2007,27(3):3353PangHH,FengYan,ZhangXB,etal.Co