近紅外分析技術在制藥工業中的應用

現行藥品質量控制方法大多是按照已制定的質量標準對*終產品進行的符合性抽樣檢驗,但存在檢驗項目有限而無法保證藥品整體質量,檢驗方法多具有破壞性而無法覆蓋全部樣品,檢驗存在滯后性等問題。

因此,使用過程分析技術對藥品質量進行實時監測和控制是我國制藥企業正在追求的目標。近紅外光譜(NIR)由于具有穿透力強、不破壞樣品、環保,以及適用于定性定量分析、可通過光纖遠距離在線檢測等特點,很多國外制藥企業已采用NIRS進行原輔料的驗收,投料前質量分析,混合、干燥、壓片、包衣等過程的在線檢測以及終產物的非破壞性分析。

近紅外光譜技術研究背景

近紅外光(Near-infrared-NIR)是介于可見光和中紅外光之間的電磁波,美國材料與試驗協會將其波長范圍定義780-2500nm。近紅外光譜主要是基于有機化合物的倍頻和合頻吸收產生的,它是一種快速、無損的分析技術。近紅外光譜主要是由于分子振動的非諧振動性,使分子振動從基態向高能級躍遷時產生的,在近紅外區域*常觀測到的譜帶是含氫基團,C-H,N-H,O-H,S-H等及C=O,C=C伸縮振動的非諧性常數非常高。

l 1800年近紅外電磁波被發現,光譜的復雜性使其“沉睡”了一個半世紀。

l 20世紀70年代國外的農業分析學家綜合計算機技術、光譜分析技術、儀器技術和現代數學方法,首先把近紅外分析技術應用于農產品和食品的品質分析。

l 進入90年代,近紅外分析技術逐步受到分析化學家的重視,應用逐步擴展到石油化工、醫藥、生物化學、**、紡織品等領域。

l 近紅外現已發展成為一種獨立的分析技術活躍在光譜分析領域。

l 發達國家已經將近紅外作為質量控制、品質分析和在線分析的主要手段,部分方法已經成為USP、EP、PASG、EMEA、AOAC、AACC、ICC的標準。

近紅外光譜儀應用于醫藥化學分析

1. 定性分析:可對藥品的活性成分、輔料、制劑、中間產物、化學原料以及包裝材料進行測定。

2. 定量分析:可定量測定活性成分和輔料;測定某些脂肪類化合物的化學值,如羥值、碘值和酸值,水分測定,羥基化程度測定以及溶劑量的測定。

3. 過程控制。

近紅外于醫**理分析的應用

1. 晶型和結晶性、多晶性、假多晶性和粒度測定。

2. 溶出行為、崩解模式、硬度測定。

3. 薄膜性質包衣檢測。

4. 制劑過程控制,如對混合制粒進行監測。

應用案例

案例一

采用近紅外光譜(NIR)法,采集原料、輔料、中間體及諾氟沙星膠囊的近紅外光譜,測定諾氟沙星膠囊的含量,*終建立一致性檢驗定性模型及定量模型實時控制諾氟沙星膠囊生產過程產品質量。

所建立的一致性檢驗模型可對不同企業生產的諾氟沙星原料、輔料進行鑒別驗收,實時控制混勻過程;定量模型可實現對終端產品的定性、定量檢測,其中NIR預測值與真實值的平均RSD為0.27%,且建模的預測結果與《中國藥典(二部)》中方法比較無顯著差異(P=0.036>0.05)。近紅外分析技術可初步實現在線控制諾氟沙星膠囊生產過程中原料、輔料及中間體質量,繼而控制*終產品質量,且該技術分析速度快,不會破壞樣品,綠色環保。

選用儀器：Matrix-F 型近紅外光譜儀,配有1.5m長固體光纖探頭測樣附件,銦鎵砷(InGaAs)檢測器,OPUS光譜分析軟件(德國Bruker公司)。

案例二

使用NIRS對發酵冬蟲夏草菌粉中水分和腺苷進行定量檢測,發現在800～2500nm區域的NIRS波段中,PLS定量分析法能同時測量發酵冬蟲夏草菌粉中的水分及腺苷。因此，可以選擇該具體的波段替代整個近紅外光譜數據用于上述指標的測量,通過確認每個波段與其預測成分間回歸系數和相關系數,獲得更好的定量分析方法。

通過對發酵冬蟲夏草菌粉水分和腺苷的近紅外吸收光譜結合化學計量學技術定量分析,得到水分*優預處理方法為savitzky-golay平滑處理,腺苷不需預處理就能獲得理想的定量PLS模型。該模型對發酵冬蟲夏草菌粉中的腺苷,水分快速、準確的無損檢測,為生產實踐中的近紅外在線檢測打下了基礎。

選用儀器：MPA 型多功能傅里葉變換近紅外光譜儀及OPUS軟件(BRUKER,德國),光譜范圍:液體透射、光纖探頭、積分球,固體透漫射(12800～5700cm^-1),分辨率:2cm^-1(0.3nm在1250nm處),波數準確度:優于0.05cm^-1,波數精度:優于0.1cm^-1。

NIRS技術在我國制藥領域的應用展望

NIRS技術在我國制藥領域的應用展望NIRS分析技術已經從研發實驗室逐步成為歐美制藥領域生產過程監控的主流技術之一。我國從2003年提出建立藥品NIRS快速分析系統的設想至今已歷經10余載,逐漸形成了一套有中國特色的基于NIRS技術的藥品現場快速監測系統,在藥品流通領域的監管中發揮著重要作用,并受到國際上的廣泛關注?？梢灶A見,伴隨著國內藥品生產過程控制的深入開展,藥品生產企業和監管部門對于PAT技術的逐步采納和認可,NIRS技術也將在制藥領域發揮更大的作用。