发明内容
为了解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种利用拉曼光谱检测液体制剂的方法。
本发明提供的利用拉曼光谱检测液体制剂的方法,包括以下步骤:
1)获得本方法所需的各拉曼光谱,包括:对水进行拉曼检测,得到其拉曼光谱,以W表示;对空的液体制剂包装进行拉曼检测,得到其拉曼光谱,以B表示;对带有包装的液体制剂进行拉曼检测,得到其拉曼光谱,以DWB表示;通过光谱差减的方式获得液体制剂中活性成分的拉曼光谱,以D表示;对液体制剂中活性成分标准品的水溶液进行拉曼检测,得到包含有活性成分和水的参考拉曼光谱,以RDW表示;通过光谱差减的方式获得液体制剂中活性成分的参考拉曼光谱,以RD表示;对液体制剂中辅料对照品的水溶液进行拉曼检测,得到包含有辅料和水的参考拉曼光谱,以REW表示;通过光谱差减的方式获得液体制剂中辅料的参考拉曼光谱,以RE表示;
2)定性鉴别:将液体制剂中活性成分的拉曼光谱(D)和参考拉曼光谱(RD)进行对比,计算二者的相关系数,根据相关系数对液体制剂中的活性成分进行定性鉴别;
3)定量计算液体制剂中各组分的浓度。
其中,步骤1)中,液体制剂中活性成分的拉曼光谱差减拟合的公式为:D=a*DWB-b*W-c*B,其中a,b,c均为差减拟合系数。
其中,步骤1)中,液体制剂中活性成分的参考拉曼光谱差减拟合的公式为:RD=d*RDW-f*W,其中d,f为差减拟合系数。
其中,步骤1)中,液体制剂中辅料的参考拉曼光谱差减拟合的公式为:RE=g*REW-h*W,其中g,h均为差减拟合系数。
其中,步骤2)中,根据相关系数阈值判断液体制剂的真伪,大于或等于该阈值的为可鉴别为该液体制剂的活性成分物质,小于该阈值的为不能鉴别为该液体制剂的活性成分物质;
其中,步骤2)中,根据同一药品不同批次或者不同厂家的相关系数的变化来设定所述相关系数阈值。
其中,步骤2)中,所述相关系数阈值用不同成分但结构相似液体制剂的相关系数进行反向验证。
其中,步骤3)中,液体制剂中各组分浓度的计算公式如下:C未 知浓度=(p已知浓度/p未知浓度)*C已知浓度;其中C未知浓度为未知浓度的液体制剂中各组分的浓度,C已知浓度为已知浓度的液体制剂中各组分的浓度,p已知浓度为未知浓度的液体制剂中各组分的p值,p未知浓度为已知浓度的液体制剂中各组分的p值。
当检测液体制剂中的活性成分时,p已知浓度和p未知浓度均可以用以下公式进行计算:pAPI=i/j;当检测液体制剂中的辅料时,p已知浓度和p未知浓度均可以用以下公式进行计算:p辅料=l/j;当获得已知浓度液体制剂的步骤1)所述各拉曼光谱时,分别计算得到活性成分和辅料相应的p已知浓度;当检测获得未知浓度液体制剂的步骤1)所述各拉曼光谱时,分别计算得到活性成分和辅料相应的p未知浓度。
其中,i、j和l分别为步骤1)中拉曼光谱RD、W和RE的拉曼信号强度系数,通过经典最小二乘法使残差e最小来获得,所述残差e=DWB-i*RD-j*W-k*B-l*RE,k为步骤1)中拉曼光谱B的拉曼信号强度系数。
其中,本发明所述的液体制剂包括:注射液,口服液体制剂,外用液体制剂等。
其中,本发明所述液体制剂的包装包括:包装瓶或包装袋等。
其中,本发明可用来检测含有结构确认的活性成分的液体制剂。
本发明运用拉曼光谱技术,建立定性定量模型,透过包装无损鉴别液体制剂。在检测过程中,将API标准品溶于水溶液进行测试,再差减掉水的信号得到拉曼参考光谱,得到稳定可靠的光谱和数据。并且,在本发明方法中,选择液体制剂中的水作为内标,很好地解决了当激光强度发生改变、不同探头或者测试光路发生改变,同一样品的拉曼信号也会相应改变的问题。总之,本发明与现有技术相比,很好地运用拉曼光谱技术进行液体制剂的无损检测,并解决了诸多技术问题,将会有十分广阔的应用前景。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
本发明中的API即指液体制剂中的活性成分。本发明可以对液体制剂进行无损检测:
1、建立模型所需的光谱
一张透过包装瓶无损测得的液体制剂的拉曼光谱中,包括了来源于有效成分(API)、辅料、水和包装瓶的拉曼信号。为了鉴别API或者辅料,需要把来源于API和辅料的拉曼信号分别从整体的拉曼光谱中分离开。
(1)首先需要获得纯水、玻璃瓶的光谱:
a.将纯水倒入比色皿中进行拉曼检测,测得纯水的拉曼光谱(以W表示);
b.将空的包装瓶直接进行拉曼检测,得到空的安瓿瓶或者玻璃瓶的拉曼光谱(以B表示)。
(2)此外,需要获得一张包含API、水、包装瓶的整体拉曼光谱:
即透过包装瓶(装有液体制剂)进行拉曼测试得到一张无损检测的拉曼光谱(以DWB表示)。
(3)最后,需要获得API或者API标准物质(API参考拉曼光谱)的光谱及相应辅料的参考拉曼光谱:
a.API的拉曼光谱(以D表示),可以通过光谱差减的方法获得;
b.将API标准品配置成浓度相当的水溶液,然后盛放在比色皿中进行拉曼测试,得到包含有API标准品和水的拉曼信号的光谱,以RDW表示;按同样方式获得辅料标准品水溶液的参考拉曼光谱,以REW表示;
c.API参考拉曼光谱(以RD表示)以及辅料的参考拉曼光谱(以RE表示),可以通过光谱差减的方式得到。
需要说明的是,通常API标准品的状态为固态,而固态时测得的拉曼光谱不能直接在本发明的方法中使用,这是因为物质溶于水溶液中的拉曼光谱和其处于固态时的拉曼光谱是不同的,特别是对于结晶态的物质,因此需要将API标准品溶于水溶液进行测试,再差减掉水的信号得到拉曼参考光谱。可以采用两种方法获得API标准品的拉曼光谱,一是当API标准品容易获得时,将其溶于水溶液进行测试,然后差减掉水的信号;二是如果API标准品难于获得或者价格昂贵时,可以将经过其他方法检测认证过的液体制剂样品取出倒入比色皿中进行测试,然后差减掉其中水的信号和辅料的信号。
2、API的拉曼光谱和API标准品参考拉曼光谱的获取
根据下列公式进行光谱差减拟合:
D=a*DWB–b*W–c*B 公式①
RD=d*RDW–f*W 公式②
其中a,b,c,d,f均为差减拟合系数。
由此,分别获得了液体制剂样品中API的拉曼光谱和API标准物质的参考拉曼光谱。
3、定性鉴别
接下来需要将这两个光谱(RD及D)进行对比,例如,计算二者的相关系数(correlation coefficients,R)。根据正向验证结果和反向验证结果设定合适的相关系数阈值,来对液体制剂进行鉴别;大于或等于该阈值的为鉴别为该品种,小于该阈值的为不能鉴别为该品种(大于或等于该阈值,表示能够定性为所检测液体制剂中含有该药物品种的API物质)。
实际检测中,纯水和包装瓶的拉曼光谱具有通用性,即对于多种液体制剂的检测并不需要每次进行纯水和包装瓶的检测,因此实际检测中只需要进行一次测量,即透过包装瓶进行拉曼测试得到一张无损检测的拉曼光谱(以DWB表示)。
阈值的设定:定性鉴别标准即阈值的设定方法有很多种,例如最常用的方法是可根据同一药品不同批次或者不同厂家的相关系数(正向验证)的变化来设定定性的相关系数阈值。另外,所得的阈值应再用不同成分但最好结构相似液体制剂的相关系数进行验证(反向验证)。也就是,同一药品但不同批次或者不同厂家的相关系数要大于或等于阈值(即均为可以鉴别为该药物品种),而不同成分液体制剂的相关系数要小于阈值。
接下来,浓度的测试基于定性鉴别的结果,如果鉴别的结果为肯定的(即可以鉴别为该药物品种),则进行浓度的计算。
4、定量计算API浓度
拉曼光谱的定量测试相比于中红外和近红外光谱方法,存在的一个问题就是拉曼光谱是绝对测量值。当激光强度发生改变、不同探头或者测试光路发生改变,同一样品的拉曼信号也会相应改变。可以使用内标或者外标法来解决这一问题。在本发明方法中,选择液体制剂中的水作为内标,很好地解决了这一问题。
拉曼光谱在CCD检测器的线性相应范围内符合下面公式表示的光谱与各组分的关系:
DWB-i*RD-j*W-k*B-l*RE=e 公式③
这里,e表示残差;i,j,k,l分别为光谱RD,W,B,RE在整体光谱中拉曼信号强度系数,光谱RD,W,B,RE分别代表API参考拉曼光谱及水、空包装瓶和辅料的拉曼光谱,其中i,j,l亦做为API,水,辅料的浓度因子,用于后述定量计算。i,j,k,l可以通过经典最小二乘法(classic least squares,CLS算法)使残差e最小来获得。
溶液中某个组分(用组分n来表示,可能存在的组分有:API、辅料和水)的拉曼信号强度系数(Irn)与激光强度L、n组分的浓度(Cn)、拉曼散射系数rn和拉曼信号采集系数(m)成正比(不管检测的是什么成分,m和L的数值是不变的),可以表示如下:
Irn=m*L*rn*Cn 公式④
则公式③中API、水和辅料的浓度因子(拉曼信号强度系数)i,j,l可表示为:
API的拉曼信号强度系数:i=IrAPI=m*L*rAPI*CAPI 公式⑤
水的拉曼信号强度系数:j=Ir水=m*L*r水*C水 公式⑥
辅料的拉曼信号强度系数:l=Ir辅料=m*L*r辅料*C辅料 公式⑦
以水作为内标,则可以消除激光强度(L)和拉曼信号采集系数(m)的影响,将公式⑤与公式⑥相除,得到p值:
pAPI=i/j=(rAPI/r水)*(CAPI/C水) 公式⑧
rAPI/r水与API和水的物质组成有关,因此理论上是一个常数。当液体制剂的浓度一定时,p值是定值,与入射激光能量及探头位置等仪器因素无关。任何溶液均可通过公式③拟合计算获得p值。因此可以通过已知浓度的样品溶液,对未知液体制剂中的API浓度进行定量计算,这是解决拉曼光谱因为绝对测量而不易定量的问题的关键点之一。
用已知浓度API样品溶液的p值(p已知浓度)除以需要检测的液体制剂中API的p值(p未知浓度)(代入公式⑧中进行计算),因已知浓度API样品溶液和需要检测的液体制剂的rAPI和r水相同,因此得到下面的公式:
pAPI已知浓度/pAPI未知浓度=(CAPI已知浓度/C水)/(CAPI未知浓度/C水) 公式⑨
当已知浓度和未知浓度处于同一水平时,C水可近似视为常数,因此得到:
则CAPI未知浓度=(pAPI已知浓度/pAPI未知浓度)*CAPI已知浓度 公式⑩
其中,已知浓度的API样品溶液可配制得到或参考药典或各标准的方法测定得到,CAPI已知浓度为API样品溶液的已知浓度,CAPI未知浓 度则为需要检测的液体制剂中API的浓度。同理,若要测得液体中辅料的浓度,按上述同样方式将公式⑦和公式⑥相除,得到辅料的p值(可用p辅料表示),然后再通过配制已知浓度的辅料样品溶液,与公式⑨和公式⑩同理,计算得到未知浓度液体制剂中辅料的浓度。需要说明的是:有些液体制剂中可能并未添加辅料,其浓度因子接近于零。
实施例1:多索茶碱注射液的检测
以多索茶碱注射液为例,采用光栅型拉曼光谱仪,785nm激光器,激光功率400mW,光纤探头测量,测量时间200s。按照具体实施方式中描述的方法,得到关于多索茶碱以下拉曼光谱:W(纯水)、B(空包装瓶)、DWB(透过装有多索茶碱注射液的包装瓶,测得整体的无损拉曼光谱)、RDW(测得多索茶碱活性成分标准品配制而成的水溶液,得到包含多索茶碱活性成分标准品和水的拉曼光谱);再通过光谱差减的方式获得D和RD拉曼光谱(图1是根据公式①CLS模型计算所需的光谱;图2是根据公式②CLS模型计算所需的光谱)。
利用上述光谱建立拉曼模型(先定性,后定量),选取验证样品(如表1中的样品,五个样品来自于五个不同生产厂家)进行模型验证(即根据同一药品不同厂家的相关系数进行正向测试),计算所得结果如下表1所示。其中除样品2含有少量的辅料外,其他厂家的样品均不含辅料。
表1
样品 |
API名称 |
相关系数 |
i |
j |
l |
pAPI值 |
1 |
多索茶碱 |
0.9889 |
0.192 |
0.2133 |
(0.0006) |
0.9001 |
2 |
多索茶碱 |
0.9680 |
0.1575 |
0.1801 |
0.0152 |
0.8745 |
3 |
多索茶碱 |
0.9806 |
0.1806 |
0.2089 |
(0.0003) |
0.8645 |
4 |
多索茶碱 |
0.9548 |
0.1441 |
0.1546 |
0.0001 |
0.9321 |
5 |
多索茶碱 |
0.9794 |
0.1459 |
0.1782 |
(0.0006) |
0.8187 |
根据相关系数定性判断:根据多索茶碱注射液目前国内所有生产厂家的多个批次相关系数计算结果均在0.95以上,且氨茶碱(与多索茶碱结构相似)反向验证相关系数为0.47,设定多索茶碱相关系数阈值为0.95;模型验证样品相关系数>0.95则为可定性为多索茶碱注射液,<0.95则不能定性为多索茶碱注射液。
通过本发明方法测得的多索茶碱的浓度如表2中预测API浓度,它们和药检机构用高效液相法检测得到的浓度值进行比较,相关误差见表2。
表2
根据各组分因子数定量API浓度(由CAPI未知浓度=(p未知浓度/p已知浓 度)*CAPI已知浓度推导计算出CAPI未知浓度的数值):该方法预测结果与HPLC相对误差在5%之内。按照国食药监局标准(试行)YBH20982005多索茶碱含量测定要求的“多索茶碱应为标示量的95.0%~105.0%”,该方法的检测结果显示5个样品均为符合规定,与HPLC结论一致。
实施例2:葡萄糖酸锌口服液的检测
按照实施例1的方法,得到葡萄糖酸锌口服液各拉曼光谱。
根据本实施例得到的各拉曼光谱建立拉曼模型,选取三个验证样品进行模型验证,计算所得结果如下表所示(表3):
表3
样品 |
API名称 |
相关系数 |
i |
j |
l |
pAPI值 |
1 |
葡萄糖酸锌 |
0.9465 |
0.2701 |
0.8352 |
1.359 |
0.3234 |
2 |
葡萄糖酸锌 |
0.9197 |
0.2455 |
0.9102 |
1.3879 |
0.2697 |
3 |
葡萄糖酸钙 |
0.8031 |
/ |
/ |
/ |
/ |
根据相关系数定性判断:根据葡萄糖酸锌口服液现有样品相关系数计算结果均在0.90以上,且葡萄糖酸钙(与葡萄糖酸锌结构相似)反向验证相关系数为0.80,设定葡萄糖酸锌相关系数阈值为0.90;模型验证样品相关系数大于或等于阈值0.90则为可鉴别为葡萄糖酸锌,小于阈值0.90则为不能鉴定为葡萄糖酸锌;上述结果显示样品1、2可鉴别为葡萄糖酸锌;样品3不能鉴别为葡萄糖酸锌
根据鉴别结果进行进一步定量计算,如下表所示(表4):
表4
根据各组分因子数定量API浓度:该方法预测结果与X荧光法相对误差在10%之内。
实施例3:软包装袋多索茶碱葡萄糖大输液
按照实施例1的方法,得到软包装袋多索茶碱葡萄糖大输液各拉曼光谱。
根据本实施例得到的各拉曼光谱建立拉曼模型,选取验证样品进行模型验证,计算所得结果如下表所示(表5):
表5
根据相关系数定性判断:认为模型验证样品相关系数大于或等于阈值0.90则为可鉴别为含有多索茶碱,小于阈值0.90则为不能鉴别为不含多索茶碱;上述结果显示样品1、2均可鉴别为含有多索茶碱;辅料因子(葡萄糖)显示样品中还含有一定浓度的葡萄糖。
根据鉴别结果进行进一步定量计算,如下表所示(表6):
表6
根据各组分因子数定量API浓度:该方法预测结果与样品标示量相对误差在10%之内。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。