王海波，鄧?guó)Q，朱健萍，朱榮，陳寧周，朱斌

(廣西食品藥品檢驗(yàn)所，南寧 530021)

近紅外漫反射光譜法測(cè)定頭孢克肟顆粒含量*

王海波，鄧?guó)Q，朱健萍，朱榮，陳寧周，朱斌

(廣西食品藥品檢驗(yàn)所，南寧 530021)

目的 建立測(cè)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(guó)不同企業(yè)生產(chǎn)的頭孢克肟顆粒為分析對(duì)象,用光纖探頭測(cè)定近紅外漫反射光譜;定量模型的預(yù)處理方法為一階導(dǎo)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(jié)果定量分析模型由77個(gè)樣品經(jīng)內(nèi)部交叉驗(yàn)證,30個(gè)樣品用于外部驗(yàn)證,濃度范圍為2.4%～5.2%,相關(guān)系數(shù)為0.970 7,交叉驗(yàn)證均方差(RMSECV)為0.142%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差＜5%。結(jié)論該方法快速、簡(jiǎn)便,具有一定的專(zhuān)屬性,可用于藥品的快速檢驗(yàn)。

頭孢克肟顆粒；光譜,近紅外；定量；定性

自20世紀(jì)90年代以來(lái),近紅外分析技術(shù)取得重要進(jìn)展,已廣泛應(yīng)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(cè)。該技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、分析速度快、無(wú)需耗損樣品和化學(xué)試劑、易于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)分析等特點(diǎn)[1-2]。作為其他分析化學(xué)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(guò)程的實(shí)時(shí)在線分析、過(guò)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?guó)藥典》、《英國(guó)藥典》及《歐洲藥典》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(guó)內(nèi)基層應(yīng)用最廣泛的抗菌藥物之一,已被多國(guó)藥典收載,2010年版《中華人民共和國(guó)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(cè)定不同企業(yè)的樣品,建立了測(cè)定頭孢克肟顆粒含量的校正模型,用內(nèi)部交叉方法驗(yàn)證優(yōu)化模型,并對(duì)預(yù)測(cè)訓(xùn)練集外的樣品進(jìn)行了定性定量檢驗(yàn),可以在藥品檢測(cè)車(chē)上對(duì)頭孢克肟顆粒進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)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(guó)BRUKER公司),配有光纖探頭測(cè)樣附件,銦鎵砷(InGaAs)檢測(cè)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(cè)器,自動(dòng)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(lái)自全國(guó)5個(gè)省7個(gè)企業(yè)(均為2012年全國(guó)抽檢樣品),涵蓋國(guó)內(nèi)生產(chǎn)頭孢克肟顆粒的企業(yè)。為了使訓(xùn)練集樣品涵蓋所有分析樣品及方便對(duì)校正模型的驗(yàn)證,將所有頭孢克肟顆粒分為兩組:訓(xùn)練集含有7個(gè)企業(yè)的77批樣品,濃度范圍為2.4%～5.2%；預(yù)測(cè)集含有30個(gè)樣品,濃度范圍為2.6%～5.1%。

2 方法與結(jié)果

2.1 HPLC參比方法 頭孢克肟顆粒HPLC測(cè)定方法見(jiàn)《中華人民共和國(guó)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(cè)定方法 將顆粒劑倒入稱(chēng)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(cè)定,并計(jì)算平均光譜作為樣品光譜。

2.3 含量測(cè)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(jiàn)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(yù)處理方法,對(duì)訓(xùn)練集樣品進(jìn)行模型優(yōu)化,比較內(nèi)部交叉驗(yàn)證的均方差(RMSECV)值的大小,較優(yōu)結(jié)果見(jiàn)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(cè)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(duì)應(yīng)的校正集樣品光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(yàn)證和驗(yàn)證集進(jìn)行外部驗(yàn)證,預(yù)測(cè)值與真實(shí)值之間有較好的相關(guān)性,見(jiàn)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(dǎo)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(cè)定結(jié)果與NIR交叉驗(yàn)證測(cè)試結(jié)果相關(guān)性圖Fig.3 Correlation of HPLC results and NIR cross validation for the contents(%)of cefixime granules

2.4 模型的驗(yàn)證 為了檢驗(yàn)以上建立的近紅外定量模型的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度,用驗(yàn)證集樣品進(jìn)行預(yù)測(cè),模型預(yù)測(cè)的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的結(jié)果基本一致,見(jiàn)表2。與HPLC測(cè)定結(jié)果相比,NIR法測(cè)定結(jié)果的偏差均在±1%以內(nèi),相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均在±5%以內(nèi)。將表2中預(yù)測(cè)樣品的NIR結(jié)果與HPLC測(cè)定結(jié)果在95%置信區(qū)間進(jìn)行配對(duì)T檢驗(yàn),P＞0.05,兩者差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,說(shuō)明該模型能有效的預(yù)測(cè)頭孢克肟顆粒的含量。

圖4 頭孢克肟顆粒HPLC測(cè)定結(jié)果與NIR預(yù)測(cè)集測(cè)試結(jié)果相關(guān)性圖Fig.4 Correlation of HPLC results and NIR calibration for the contents(%)of cefixime granules

表2 模型測(cè)定結(jié)果及偏差Tab.2 Results and deviation of the model determination %

3 討論

研究建立的模型對(duì)驗(yàn)證集樣品進(jìn)行預(yù)測(cè),結(jié)果與HPLC法測(cè)定結(jié)果有些偏差較大,但這與模型所涵蓋樣品的復(fù)雜性有關(guān),在95%置信區(qū)間進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn),其結(jié)果差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。說(shuō)明該模型對(duì)快速分析是有意義的,具有一定的實(shí)用價(jià)值。

筆者運(yùn)用內(nèi)部交叉驗(yàn)證和外部驗(yàn)證法建模,將樣品分成Calibration校正集和Test驗(yàn)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(yàn)證集圖譜進(jìn)行外部檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?主要根據(jù)驗(yàn)證集樣品真實(shí)值與預(yù)測(cè)值的R2最大、RMSECV/RMSEP值最小組合,同時(shí)結(jié)合平均絕對(duì)誤差、相關(guān)系數(shù)等其他綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)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(shù)對(duì)顆粒劑樣品進(jìn)行無(wú)損分析,可以省去樣品預(yù)處理過(guò)程,減少在預(yù)處理過(guò)程中帶來(lái)的誤差,達(dá)到了無(wú)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(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“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(yàn)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(yàn)和質(zhì)量研究。電話:0771-2611583,E-mail：zhubin1226@sina.com。