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生產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與矢量歸一化,波數范圍為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個樣品經內部交叉驗證,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、煤炭和石油化工產品的質量監測。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、易于實現現場分析等特點[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過程的實時在線分析、過程控制及藥物質量鑒定,并表現出巨大的優越性[3-6]。《美國藥典》、《英國藥典》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作、中耳炎、尿路感染、單純性淋病等,是國內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的樣品,建立了測定頭孢克肟顆粒含量的校正模型,用內部交叉方法驗證優化模型,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(均為2012年全國抽檢樣品),涵蓋國內生產頭孢克肟顆粒的企業。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,以單位片質量(mg)中所含的頭孢克肟質量(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象。見圖1。選定譜區范圍為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化,比較內部交叉驗證的均方差(RMSECV)值的大小,較優結果見表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據進行統計擬合建立模型。經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)。經內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 近紅外漫反射經一階導數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,相對標準偏差均在±5%以內。將表2中預測樣品的NIR結果與HPLC測定結果在95%置信區間進行配對T檢驗,P＞0.05,兩者差異無統計學意義,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%置信區間進行配對t檢驗,其結果差異無統計學意義。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、相關系數等其他綜合評價指標來確定模型經優化后最優的參數組合。

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。

[1] 金少鴻.藥品檢測車的研制與應用[J].中國藥事,2007, 21(1):8-11.

[2] LAASONEN M,PULKKINEN T H,SIMARD C,et al.Development and validation of a near-infrared method for the quantization of caffeine in intact single tablets[J].Anal Chem,2003,75(4):754-760.

[3] 周國雄.美、英、歐三部藥典近紅外光譜分析方法概述[J].中國藥品標準,2003,4(2):6-7.

[4] FENG Y C,HU C Q.Construction of universal quantitative models for determination of roxithromycin and erythromyc in ethylsuccinatein tablets fromdifferent manufacturers using near infrared reflectance spectroscopy [J].J Pham Biomed Anal,2006,41(2):373-384.

[5] 田潔,馮艷春,胡昌勤.近紅外光譜快速分析羅紅霉素片的含量[J].藥物分析雜志,2004,24(5):493-496.

[6] 逢煥歡,馮艷春,胡昌勤.不同生產廠家注射用頭孢哌酮鈉含量測定的近紅外定量模型的建立[J].光譜學與光譜分析,2006,26(12):2214-2218.

[7] 國家藥典委員會.中華人民共和國藥典(一部)[M].北京:中國醫藥科技出版社,2010:184.

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量研究。電話:0771-2611583,E-mail：zhubin1226@sina.com。