近红外区域为780~2526 nm的电磁波,近红外光谱(near infrared spectroscopy,NIR)技术具有较强的穿透力,样品几乎无需预处理、破坏包装,即可实现快速无损检测[1]。一致性检验模型是比较待测样品与已知样品光谱是否具有一致性,从而判断两者是否具有一致药品质量的方法[2-5]。近年来,近红外光谱分析技术在制药行业得到了广泛应用[6-14]。本研究收集了近年来青岛口岸的进口药品,依次建立一致性检验模型,可用于厂家在线监控药品质量和辅助监管部门快速筛查、打击市场上的假劣药品等违法行为。
1 仪器与材料 1.1 仪器MATRIX-F型近红外光谱仪(德国Bruker公司),配有光纤探头测样附件及液体采样配件,铟加砷(InCaAs)检测器,OPUS 5.0光谱分析软件。
1.2 样品共收集到青岛口岸13种进口药品,详见表 1。所有样品均为有效期内、按国家进口标准检验合格的样品,类型包含化学药、抗生素,剂型包括片剂、胶囊剂和粉针剂。
每次打开仪器后,均进行一次全面自检,并保存相应的自检报告,测试过程中每小时测定并保存背景,避免背景漂移影响结果。
2.2 光谱扫描条件使用光纤探头扫描,光谱扫描范围为12000~4000 cm-1,分辨率为8 cm-1,单次检测的扫描次数为32次。
为了较好地涵盖产品批间差异,每个品种至少收集测定6批(样品不够时至少3批),每批随机选取6片(粒、瓶、袋)测定6张光谱并取平均光谱;为包含仪器间及人员操作的差异,使用3台同型号的近红外光谱仪分别测试收集的13种药品。
2.3 建模谱段的选择试验发现水分、二氧化碳的响应灵敏,常干扰甚至覆盖主成分的信息,选择避开两者吸收谱段,以9000~7500 cm-1、6900~5600 cm-1和5000~4250 cm-1建立模型。
2.4 光谱预处理方法及参数的选择近红外原始光谱中除了包含主成分及辅料的信息外,还有背景吸收、噪音信号、散射效应等干扰,因此,需要恰当的光谱预处理方法将干扰信号去除。导数可以消除基线漂移、放大信号特征、提高光谱分辨率;矢量归一化可校正光纤长度变异、光源强度波动、人为因素影响、消除样品厚度变化,以及降低同一样品多次测试间误差;平滑可以提高光谱的信噪比。经尝试,选择平滑+矢量归一化+二阶求导进行处理。以拉莫三嗪片示例原始光谱(收集的3批样品各随机选6片在3台近红外仪上依次测试得到的54张光谱)处理前后的对比,见图 1。
按照“2.3”“2.4”节确定的建模谱段和预处理方法,对全部原始光谱进行预处理,分别对每个品种建立各自的一致性检验模型。
2.6 一致性检验模型的验证一致性指数(conformity index,CI)是区分是否为本模型品种的限度阈值,CI值越小,说明样品与建模品种越相似,反之差异越大。经反复尝试,设置CI值为7。
内部验证。将某品种在3台同型号近红外仪上扫描的光谱分为2组,选择其中2台仪器的数据作为参考光谱,建立一致性检验模型,将第三台仪器的数据作为检验光谱。若检验光谱中绝大多数CI值小于限度7,则说明模型通过内部验证。
外部验证。将某品种进行内部验证的全部光谱作为参考光谱建立一致性检验模型,随机选取此品种未参与建模的1批样品及此次工作收集的同剂型品种的平均光谱作为检验光谱代入模型验证。若此品种未参与建模样品光谱的CI值小于限度7,且同剂型品种光谱的CI值大于限度7,则说明模型通过外部验证。
内部和外部验证了全部一致性检验模型的准确性,结果准确令人满意。以芬兰Orion Corporation生产的华法林钠片为代表示例一致性检验模型验证结果,见图 2。内部验证:在3台仪器上采集5批样品(批号:1454279、1454282、1454277、1454281、1454280)光谱,用任意2台仪器的光谱建模,验证第三台仪器的光谱,CI值均小于7,通过验证;外部验证:用通过内部验证的5批光谱建模,验证未参与建模的1批样品(批号:1444861)CI值小于7,再验证此次工作收集的其他9种片剂样品(批号见表 1)CI值均大于7,整体验证通过。
13种进口药品近红外原始光谱及一致性检验模型内部验证结果见图 3~15。内部验证结果图中绿点为某品种在2台近红外仪上扫描的光谱,蓝点为某品种在第3台近红外仪上扫描的光谱,若图中绝大多数点的CI值小于限度7(图中红线位置),则说明模型通过内部验证。
本研究采用近红外漫反射光谱法,针对青岛口岸进口的13种药品成功地为各厂家药品建立了近红外一致性快速检验模型,验证结果良好,达到无需前处理即可无损地快速筛查药品真伪、优劣的目的,大大降低了筛查周期和劳动强度,为生产厂家提供了一种更经济、快捷的监控产品质量的手段,也为药品市场监管提供了一种高效、简便的技术。
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