近紅外漫反射光譜法測定頭孢克肟顆粒含量*

王海波，鄧鳴，朱健萍，朱榮，陳寧周，朱斌

(廣西食品藥品檢驗所，南寧 530021)

近紅外漫反射光譜法測定頭孢克肟顆粒含量*

王海波，鄧鳴，朱健萍，朱榮，陳寧周，朱斌

(廣西食品藥品檢驗所，南寧 530021)

目的 建立測定頭孢克肟顆粒含量的近紅外光譜(NIR)快速分析法。方法以全國不同企業(yè)生產(chǎn)的頭孢克肟顆粒為分析對象,用光纖探頭測定近紅外漫反射光譜;定量模型的預處理方法為一階導數(shù)與矢量歸一化,波數(shù)范圍為4 597.5～6 101.7 cm-1,采用偏最小二乘回歸算法(PLS)。結果定量分析模型由77個樣品經(jīng)內(nèi)部交叉驗證,30個樣品用于外部驗證,濃度范圍為2.4%～5.2%,相關系數(shù)為0.970 7,交叉驗證均方差(RMSECV)為0.142%,相對標準偏差＜5%。結論該方法快速、簡便,具有一定的專屬性,可用于藥品的快速檢驗。

頭孢克肟顆粒；光譜,近紅外；定量；定性

自20世紀90年代以來,近紅外分析技術取得重要進展,已廣泛應用于藥品、化妝品、煙草、紡織品、煤炭和石油化工產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)測。該技術具有操作簡單、分析速度快、無需耗損樣品和化學試劑、易于實現(xiàn)現(xiàn)場分析等特點[1-2]。作為其他分析化學的替代方法,近紅外光譜(near infrared spectroscopy,NIR)法已較多地用于藥物生產(chǎn)過程的實時在線分析、過程控制及藥物質(zhì)量鑒定,并表現(xiàn)出巨大的優(yōu)越性[3-6]?！睹绹幍洹贰ⅰ队幍洹芳啊稓W洲藥典》的附錄中均收載有近紅外光譜法。頭孢克肟屬第3代頭孢菌素,臨床適用于敏感菌所致的咽炎、扁桃體炎、急性支氣管炎、慢性支氣管炎急性發(fā)作、中耳炎、尿路感染、單純性淋病等,是國內(nèi)基層應用最廣泛的抗菌藥物之一,已被多國藥典收載,2010年版《中華人民共和國藥典》將其收載[6]。筆者以高效液相色譜(HPLC)法為參比方法,首次用近紅外漫反射法測定不同企業(yè)的樣品,建立了測定頭孢克肟顆粒含量的校正模型,用內(nèi)部交叉方法驗證優(yōu)化模型,并對預測訓練集外的樣品進行了定性定量檢驗,可以在藥品檢測車上對頭孢克肟顆粒進行現(xiàn)場快速定量分析。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 MATRIX-F型近紅外光譜儀(德國BRUKER公司),配有光纖探頭測樣附件,銦鎵砷(InGaAs)檢測器,BRUKER公司OPUS5.0光譜分析軟件。Agilent 1200型HPLC儀,包括二極管陣列式檢測器,自動采樣器,柱溫箱,Agilent ChemStation工作站,色譜柱為依利特Hypersil ODS2 C18(4.6 mm×250 mm, 5 μm)。

1.2 試藥 107批頭孢克肟顆粒來自全國5個省7個企業(yè)(均為2012年全國抽檢樣品),涵蓋國內(nèi)生產(chǎn)頭孢克肟顆粒的企業(yè)。為了使訓練集樣品涵蓋所有分析樣品及方便對校正模型的驗證,將所有頭孢克肟顆粒分為兩組:訓練集含有7個企業(yè)的77批樣品,濃度范圍為2.4%～5.2%；預測集含有30個樣品,濃度范圍為2.6%～5.1%。

2 方法與結果

2.1 HPLC參比方法 頭孢克肟顆粒HPLC測定方法見《中華人民共和國藥典》2010年版二部,以單位片質(zhì)量(mg)中所含的頭孢克肟質(zhì)量(mg)表征頭孢克肟顆粒的含量(%)。

2.2 NIR測定方法 將顆粒劑倒入稱量瓶,輕輕顛幾下小瓶,使顆粒在底部均勻,探頭輕輕頂住瓶底,并扶好,在12 000～4 000 cm-1間掃描,分辨率為8 cm-1,掃描64次。每批取6袋樣品分別測定,并計算平均光譜作為樣品光譜。

2.3 含量測定模型的建立 頭孢克肟原料及不同濃度頭孢克肟顆粒的近紅外漫反射光譜圖,吸收度近紅外漫反射光譜的基線有偏移與漂移現(xiàn)象。見圖1。選定譜區(qū)范圍為12 000～4 000 cm-1,用OPUS Quant2定量分析軟件中所有的預處理方法,對訓練集樣品進行模型優(yōu)化,比較內(nèi)部交叉驗證的均方差(RMSECV)值的大小,較優(yōu)結果見表1。

1.頭孢克肟原料;2.頭孢克肟顆粒(HPLC 4.2%);3.頭孢克肟顆粒(HPLC 4.5%)圖1 近紅外漫反射光譜圖1.cefixime material；2.cefixime granules(HPLC 4.2%)；3. cefixime granules(HPLC 4.5%)Fig 1 Diffuse reflectance near-infrared spectra

表1 頭孢克肟顆粒含量測定校正模型Tab.1 Calibration model for determination of the contents of cefixime granules

選擇最優(yōu)模型1為校正模型,利用偏最小二乘法把頭孢克肟成分與其對應的校正集樣品光譜數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計擬合建立模型。經(jīng)處理后的光譜基線基本重疊在一起,極大地消除了基線漂移的影響(圖2)。經(jīng)內(nèi)部交叉驗證和驗證集進行外部驗證,預測值與真實值之間有較好的相關性,見圖3,4。

1.頭孢克肟顆粒(HPLC 4.9%);2.頭孢克肟顆粒(HPLC 3.1%)圖2 近紅外漫反射經(jīng)一階導數(shù)與矢量歸一化處理光譜圖1.cefixime granules(HPLC 4.9%)；2.cefixime granules(HPLC 3.1%)Fig.2 Diffusereflectancenear-infraredspectra pretreated by first derivation and vector normalization

圖3 頭孢克肟顆粒HPLC測定結果與NIR交叉驗證測試結果相關性圖Fig.3 Correlation of HPLC results and NIR cross validation for the contents(%)of cefixime granules

2.4 模型的驗證 為了檢驗以上建立的近紅外定量模型的預測準確度,用驗證集樣品進行預測,模型預測的結果和實驗室測定的結果基本一致,見表2。與HPLC測定結果相比,NIR法測定結果的偏差均在±1%以內(nèi),相對標準偏差均在±5%以內(nèi)。將表2中預測樣品的NIR結果與HPLC測定結果在95%置信區(qū)間進行配對T檢驗,P＞0.05,兩者差異無統(tǒng)計學意義,說明該模型能有效的預測頭孢克肟顆粒的含量。

圖4 頭孢克肟顆粒HPLC測定結果與NIR預測集測試結果相關性圖Fig.4 Correlation of HPLC results and NIR calibration for the contents(%)of cefixime granules

表2 模型測定結果及偏差Tab.2 Results and deviation of the model determination %

3 討論

研究建立的模型對驗證集樣品進行預測,結果與HPLC法測定結果有些偏差較大,但這與模型所涵蓋樣品的復雜性有關,在95%置信區(qū)間進行配對t檢驗,其結果差異無統(tǒng)計學意義。說明該模型對快速分析是有意義的,具有一定的實用價值。

筆者運用內(nèi)部交叉驗證和外部驗證法建模,將樣品分成Calibration校正集和Test驗證集樣品, Calibration校正集圖譜用定量軟件優(yōu)化建立模型,并用Test驗證集圖譜進行外部檢驗模型,主要根據(jù)驗證集樣品真實值與預測值的R2最大、RMSECV/RMSEP值最小組合,同時結合平均絕對誤差、相關系數(shù)等其他綜合評價指標來確定模型經(jīng)優(yōu)化后最優(yōu)的參數(shù)組合。

利用近紅外漫反射分析技術對顆粒劑樣品進行無損分析,可以省去樣品預處理過程,減少在預處理過程中帶來的誤差,達到了無損、快速定量分析的目的。

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DOI 10.3870/yydb.2014.04.023

Development of Near-infrared Method for Rapid Determination of Content of Cefixime Granules

WANG Hai-bo,DENG Ming,ZHU Jian-ping,ZHU Rong,CHEN Ning-zhou,ZHU Bin
(Guangχi Institute for Food and Drug Control,Nanning 530021,China)

Objective NIR method was developed for rapid determination of content of cefixime granules.MethodsThe diffuse reflectance near-infrared spectra of cefixime granules from different pharmaceutical factories in China were determined by a fiber optic probe.For quantitative analysis,the first derivative combining vector normalization method was used for pre-treatment of the spectra,the wavelength rang of 4 597.5-6 101.7 cm-1was selected to set up the calibration curve by the Partial Least-squares Regression(PLSR)method.ResultsFor the quantitative model,77 batches were used as calibration set, and 30 batches as validation set,the concentration range was 2.4%-5.2%,and the correlation coefficient of cross validation was 0.970 7,the RMSECV was 0.142%,and the RSD was less than 5%.ConclusionThe method is simple,rapid,and can be applied for rapid determination of the content of Cefixime granules.

Cefixime granules;Spectra,near-infrared;Qualitative;Quantitative

R978.1;R927.2

A

1004-0781(2014)04-0490-03

2013-03-12

2013-05-23

*十二五國家科技重大專項“重大新藥創(chuàng)制”課題(2011ZX09303-001)

王海波(1981-),男,廣西博白人,主管藥師,碩士,主要從事食品與藥品檢驗和質(zhì)量研究。電話:0771-2611583,E-mail：haibo_today@163.com。

朱斌(1968-),女,廣東信宜人,主任藥師,碩士,主要從事食品與藥品檢驗和質(zhì)量研究。電話:0771-2611583,E-mail：zhubin1226@sina.com。