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安捷倫Cary 630 FTIR光譜儀對藥物的快速鑒定與定性分析
閱讀：1145 發布時間：2022-2-16前言：在制藥行業中，對原材料（活性成分和賦形劑）、中間產物和最終產品進行正確鑒定和準 確定性是質量控制和質量保證的重要內容。此外，隨著原材料供應的全球化程度不斷提 高，人們日益關注能夠在特定檢查點快速檢測純度和鑒別真偽的方法，希望避免不合格、受污染或標識錯誤的成分進入生產過程。 FTIR 光譜儀能夠快速、無損地對原材料進行準確鑒定和定性分析，是確保材料可接受性 的有效方法。例如，您可以采用簡單的譜圖匹配法（如紅外譜庫搜索）對給定的未知樣 品進行陽性鑒定。譜庫搜索法使用數學算法測量給定材料的譜圖與譜庫數據庫中可用參 考譜圖之間的相關性。譜庫搜索法能夠檢出樣品與相似的參考譜圖之間 5-10% 范圍內的 差異。但是，在進行定性分析時，我們需要執行更全面、更嚴格的分析才能區分相似類 型的材料，特別是那些差異僅為 1-5% 的材料。 在本應用簡報中，我們將偏最小二乘判別分析 (PLS-DA) 這種非常靈敏的分類方法與安捷 倫創新的 MicroLab 軟件相結合用于目標材料的分類和定性分析，并采用簡單的譜庫搜索 法獲得了高靈敏度和高特異性。本文展示了受到三種不同賦形劑污染的乙酰 水楊酸樣品中純活性成分（乙酰水楊酸）的定性分析過程。這種靈敏的技術適用于認證 材料的可接受性以及鑒定超標材料。
儀器 本研究采用 Agilent Cary 630 FTIR（圖 1），這是一款多用途的高 性能緊湊型 FTIR 光譜儀，適用于制藥行業的 QA/QC 或方法開發 應用。此光譜儀滿足美國、歐洲、日本、中國、印度和國際藥典 所規定的性能指標要求 [1]。這款儀器操作簡單、穩定耐用、結構 緊湊（便攜式設計），還配備了專為該系統設計的預校準采樣接 口，在質量控制/質量保證的常規測量中具有重要優勢。
我們采用了單次反射鉆石晶體衰減全反射 (ATR) 采樣接口，這種 采樣接口不要求對樣品進行前處理，非常適用于分析制藥材料。 分析人員只需將樣品置于鉆石晶體傳感器上，并使用樣品壓頭確 保接觸良好，即可獲得高質量的譜圖。鉆石晶體 ATR 傳感器能夠 防磨蝕，只需使用極少量的樣品，而且樣品之間的清潔操作非常 簡單。USP 已經引用了使用 ATR 分析制藥材料的方法 [2]。
Agilent Cary 630 和 Agilent MicroLab 軟件 在制藥應用中的優勢 • Cary 630 FTIR 的波長準確度、分辨率及其他性能指標均達到 或超出了美國、歐洲、日本、中國、印度和國際藥典的要求 • Cary 630 FTIR 可配備美國及其他藥典中規定的 ATR、漫反射 和透射采樣接口用于鑒定 • Cary 630 FTIR 只需極少的維護，并且只占極小的實驗室臺面 或裝卸空間 • Cary 630 FTIR 配備的 Agilent 21 CFR Part 11 MicroLab PC 軟 件具備制藥行業所需的數據安全和記錄功能 • 自動安裝認證/操作認證 (Auto IQ/OQ) 軟件可用于儀器性能 的常規驗證 • MicroLab 軟件由方法驅動，高度可視化并且非常直觀，能夠大程度降低培訓成本和用戶操作失誤的風險，即使經驗不足 的用戶也能立即完成準備工作并開始運行 我們從同一供應商處購買了兩個不同批次的純乙酰水楊酸 (¡ 99%)。 第一批乙酰水楊酸中含有三種不同的常見賦形劑污染物：玉米淀 粉、微晶纖維素和乳糖一水合物。將重量百分比約為 1-20% 的各 種賦形劑分別加入純乙酰水楊酸中，制得校準標準品和驗證標準 品。通過分析兩個批次的不同純乙酰水楊酸樣品，我們共獲得了 14 張譜圖，代表純化合物。類似地，通過分析含玉米淀粉、微晶 纖維素和乳糖一水合物污染物的乙酰水楊酸樣品組，我們分別獲 得了 18、13 和 19 張譜圖，代表不純的乙酰水楊酸類樣品。 純乙酰水楊酸和受污染的乙酰水楊酸均不進行任何研磨處理，采 用配備單次反射鉆石晶體 ATR 采樣附件的 Cary 630 FTIR 光譜儀 直接記錄譜圖。在 4000 - 650 cm-1 光譜范圍內采集的各譜圖均為 4 cm-1 分辨率下 74 次掃描疊加的結果，總測量時間為 30 秒。
驗證標準品中含有純乙酰水楊酸、受到校準模型中所含賦形劑污 染的材料，以及校準樣品中沒有的材料（硬脂酸鎂、甲基纖維素、 碳酸鈣和水楊酸）。分類方法基于 PLS-DA，以均值中心化和九點 Savitzky-Golay 一階導數法作為預處理算法。
結果與討論 PLS-DA 是一種監督分類技術，當分離譜圖幾乎一致時與主成分分 析 (PCA) 和簇類獨立軟模式法 (SIMCA) 相比更加靈敏 [3]。要建 立 PLS-DA 校準模型，必須獲得各類化合物的代表性樣品譜圖。 為了獲得特定原材料的穩定校準模型，代表純樣品的校準樣品組 應包含這種特定材料中常見的變異來源，例如購自多家供應商、 來自不同批次或采用不同生產工藝的樣品。 在大多數 PLS-DA 分類分析中，我們將某一目標組與其他組分離。 但在本研究中，我們將一組純乙酰水楊酸的譜圖分別與不同的受 污染物乙酰水楊酸樣品的譜圖進行比較。單獨建立校準曲線的主 要優勢在于能夠區分污染物含量較低的樣品與純乙酰水楊酸樣品。 圖 2 展示了使用交叉驗證法對一組純乙酰水楊酸譜圖與不同污染 樣品譜圖進行分類的結果。為了實現純乙酰水楊酸樣品與含有玉 米淀粉、微晶纖維素和乳糖一水合物污染物的乙酰水楊酸樣品的 良好分離，所需的因子數分別為 5、6 和 5。 圖 2 表明數據集明顯地分為了兩組。應用 PLS 回歸進行分類時， 分別為純樣品和受污染的樣品賦予任意值 10 和 20。選擇基于曲 線圖分布假設的閾值（y 值）來設置 MicroLab 軟件的條件，用于 純乙酰水楊酸與不純乙酰水楊酸的分類和定性分析。
將單獨的模型與使用 MicroLab *的邏輯設置功能的單一方法 相結合，用于分類和驗證未知驗證樣品是純乙酰水楊酸還是不純 的乙酰水楊酸（圖 3）。
最終的方法成功完成了待測樣品分類，正確率為*，無論樣 品為純樣品還是僅含 0.5% 污染物的樣品。本研究所用的方法能 夠提供豐富的信息，并以簡單明了的方式顯示結果。結果為可接 受的樣品以綠色突出顯示，而不純的樣品則以紅色突出顯示，如 MicroLab 方法的結果屏幕所示（圖 4）。
結論：我們的研究結果表明，配備 ATR 采樣技術的 Agilent Cary 630 FTIR 光譜儀和 PLS-DA 方法適用于制藥應用中原材料與活性成分 的分析、表征和驗證。 本研究開發的方法將靈敏的 PLS-DA 分類技術與 Agilent MicroLab 軟件邏輯設置功能相結合，能夠在純活性成分、賦形劑和 混合物的定性分析中實現高靈敏度和高特異性。用戶還可針對藥 品開發涉及的其他目標活性成分輕松開發類似的定性分析方法。 防止不合格的原材料進入制造過程對于確保產品質量和安全而言 至關重要。在特定的應用中，無論您是需要通過譜庫搜索、判別 分析還是定量分析來驗證材料的種類和性能指標，Cary 630 FTIR 均能夠有效滿足需求 [4]。