基于近红外化学成像技术的固体制剂组分分布均匀度评价方法学研究
发布时间：2017-03-29 15:24
本文关键词：基于近红外化学成像技术的固体制剂组分分布均匀度评价方法学研究，，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：固体制剂是最常见的药物剂型,均一性是固体制剂关键质量属性之一。均一性不仅包括组分含量的均一,更包括组分空间分布的均一。固体制剂组分,尤其是活性组分的均一性,对确保药物的有效性和安全性具有重要意义。近红外化学成像(Near infrared chemical imaging,NIR-CI)技术,其结合了传统的近红外光谱技术和化学成像技术,该技术可采集三维高光谱数据,因此可同时获取样本的光谱信息和空间信息。采用相关化学计量学方法,将光谱信息转为物化信息。本文以西药体系扑尔敏片和中药体系银黄片为载体,采用近红外化学成像技术结合相关化学计量学方法、图像分析方法,对固体制剂组分分布均匀度评价展开研究。主要研究内容包括以下四个部分：一、近红外化学成像固体制剂检测参数优化研究以西药体系扑尔敏片为研究载体,考察近红外化学成像采集的光谱分辨率、空间分辨率、扫描次数和扫描高度等因素对高光谱数据的影响。采用L9(34)正交表设计试验,采用二值化图像法结合像元统计法、HPLC法分别测定样品中活性成分马来酸氯苯那敏(chlorpheniramine maleate, CPM)的含量,以两种方法测定马来酸氯苯那敏含量差值的绝对值为考察指标,优化最佳检测条件。最终优化的最佳检测条件为：空间分辨率25μm×25μm,扫描高度-5340(Z值,精确聚焦),光谱分辨率16cm-1,扫描次数16次,且空间分辨率有显著性影响(P0.1)。优化的检测参数可用于指导马来酸氯苯那敏片及其它固体制剂近红外化学成像高光谱数据的采集。二、近红外化学成像定量分析方法学研究分别以西药体系扑尔敏片和中药体系银黄片为研究载体,采用近红外化学成像技术获取片剂表面活性成分定量信息。对高光谱数据进行降维,得到二维光谱数据,分别采用经典最小二乘法(Classic Least Squares, CLS)和偏最小二乘法(Partial Least Squares,PLS)将光谱信息转为化学含量信息。采用CLS法获取扑尔敏片和银黄片各组分定量信息,比较一阶导数、二阶导数、S-G平滑、多元散射校正(MSC)及标准正则变化(SNV)等光谱预处理方法的效果。对于扑尔敏片和银黄片各组分而言,采用MSC方法预处理后的光谱RMSEP值均最小。通过计算不同体系中各组分之间光谱相似性,发现各组分纯物质光谱相似性均达到0.95及以上,过于相似的光谱吸收也影响了CLS法区分各组分光谱特征的准确性,导致预测值与理论值的相对标准偏差(RSD)大于10%。采用NIR光谱法建立扑尔敏片和银黄片各主要成分定量分析模型。比较一阶导数、S-G平滑、多元散射校正、标准正则变化等光谱预处理方法的效果,并采用组合间隔偏最小二乘(SiPLS)、向后间隔最小二乘(BiPLS)的方法筛选最佳定量波段,在此基础上建立基于偏最小二乘算法的各主要成分定量模型。结果显示,在扑尔敏活性成分马来酸氯苯那敏定量分析中,最佳光谱预处理方法为S-G11点平滑加二阶导数,采用全波段建模效果最佳,RMSECV和RMSEP值分别为0.484%、0.631%；银黄片活性成分金银花提取物(以绿原酸计)定量分析中,最佳光谱预处理方法为标准正则变化,定量波段为7416cm-1-7040cm-1,6648 cm-1-6272 cm-1,5880 cm-1-5504 cm-1, RMSECV和RMSEP值分别为0.286%、0.175%；银黄片活性成分黄芩提取物(以黄芩苷计)定量分析中,最佳光谱预处理方法为标准正则变化,定量波段为7032 cm-1-6656 cm-1,6648 cm-1-5888cm-1,5880 cm-1-5504 cm-1, RMSECV和RMSEP值分别为4.67%、1.70%,表明所建近红外定量模型具有良好的校正和预测性能。三、固体制剂组分分布均匀度评价方法学研究近红外化学成像采集的高光谱数据,采用化学计量学方法分析获取定量信息,通过三维数据重构,生成扑尔敏片、银黄片活性成分空间分布图,分别采用直方图分析法、均匀度百分比指数法(Percentage of Homogeneity, H%)及分布均匀度指数法(Distributional Homogeneity Index, DHI)评价各组分空间分布均匀度。直方图法通过计算均值、标准偏差、峰度和偏度等参数对均匀度进行评价。根据相关参数可知,对于扑尔敏样品,活性成分马来酸氯苯那敏在样品1中分布地最为均匀,样品3中次之,样品2中分布均匀度最差。而对于银黄片,其中活性成分绿原酸含量的统计参数—标准偏差、峰度及偏度出现不同的评价结果,说明采用直方图法评价组分分布均匀度存在局限性。采用均匀度百分比指数法评价分布均匀度,需选择合适大小的像元块对化学成像图进行分割,计算实际分布图与随机化分布图标准偏差的比值(H%),其值越接近100%,表明分布均匀度越好。但该方法需对每一幅成像图分别选择合适大小的像元块进行分割,因此不利于同一批不同产品的整体评价,同时也导致该方法不适合与分析小尺寸图像。而分布均匀度指数法则采用连续移动的像元块对图片进行分割,计算实际分布均匀度曲线下面积与随机化分布均匀度曲线下面积的比值(DHI值),其值越接近于1,说明组分分布均匀度越好。该方法避免了像元块大小的优化,能够简单、快捷地获取组分空间分布均匀度信息,在实际应用中具有一定的适用性。四、组分分布均匀度评价应用研究采用分布均匀度指数法评价6个厂家生产的扑尔敏片表面活性成分分布均匀度。采用特征通道法结合二值化图像法,成功获取马来酸氯苯那敏的空间分布图并计算各空间分布图的DHI值,对各个厂家扑尔敏片表面活性成分分布均匀度进行初步评价。将随机化分布图(完全均匀分布)DHI值1设为期望值,计算实际分布DHI值与期望DHI值之间的偏离值,进一步比较各个厂家扑尔敏片表面活性成分分布均匀度。结果显示,均匀度按照从均匀到不均匀排列依次为：厂家4,厂家2,厂家3,厂家5,厂家6,厂家1。因此,分布均匀度指数法可简单、快速评价组分空间分布均匀度,在实际应用中具有一定的适用性。综上,本文主要对近红外化学成像固体制剂检测参数、近红外化学成像定量方法、固体制剂组分分布均匀度评价方法展开相关研究,研究并比较了不同化学计量学方法获取定量信息的准确性,在获取定量信息的基础上,通过构建组分空间分布图,研究不同评价的组分空间分布均匀度方法,结果证明近红外化学成像结合化学计量学手段在固体制剂组分分布均匀度评价中具有一定的优势。该研究为近红外化学成像技术在固体制剂组分分布均匀度评价的实际应用提供依据和指导。
【关键词】：定量信息 检测参数优化 近红外化学成像 均匀度评价应用 组分分布均匀度评价
【学位授予单位】：北京中医药大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R943
【目录】：
- 中文摘要5-7
- ABSTRACT7-10
- 缩略词表10-11
- 第一章 综述11-21
- 第一节 固体制剂均句性评价概述11-13
- 1.1 均句稳定是面体制刑质量评价的重要内容11-12
- 1.2 固体制别均句性评价常规技术存在局限性12-13
- 第二节 近红外化学成像技术在固体制利质量控制中的应用13-20
- 2.1 近红外化学成像技术概述13-18
- 2.2 近红外化学成像技术在固体制别质量控制中的应用18-20
- 第三节 论文总体研究思路20-21
- 第二章 近红外化学成像固体制剂检测参数优化研究21-31
- 第一节 扑尔敏片近红外化学成像检测参数优化研究21-30
- 1.1 材料与方法21-23
- 1.2 结果23-29
- 1.3 结论29-30
- 第二节 本章小结30-31
- 第三章 近红外化学成像定量分析方法学研究31-59
- 第一节 近红外化学成像经典最小二乘法获取定量信息31-38
- 1.1 经典最小二乘法获取定量信息原理31-32
- 1.2 懫用经典最小二乘法获取扑尔敏片中主要组分定量信息32-35
- 1.3 采用经典最小二乘法获取银黄片中主要组分定量信息35-37
- 1.4 结论37-38
- 第二节 近红外化学成像偏最小二乘定量模型的建立38-58
- 2.1 偏最小二乘法获取定量信息原理38-39
- 2.2 扑尔敏片中主要成分含量偏最小二乘模型的建立39-47
- 2.3 银黄片中主要成分含量偏最小二乘模型的建立47-56
- 2.4 结论56-58
- 第三节 本章小结58-59
- 第四章 固体制剂组分分布均勾度评价方法学研究59-83
- 第一节 直方图法方法学研究59-65
- 1.1 直方图法原理简介59
- 1.2 扑尔敏片活性成分预测含量直方图统计分析59-61
- 1.3 银黄片活性成分预测含量直方图统计分析61-64
- 1.4 结论64-65
- 第二节 均匀度百分比指数评价方法学研究65-74
- 2.1 均匈度百分比指数法原理简介65-67
- 2.2 均匀度百分比指数法计算机模拟67-69
- 2.3 均句度百分th指数法评价组分分布均句度69-73
- 2.4 结论73-74
- 第三节 分布均句度指数评价方法学研究74-82
- 3.1 分布均R戎甘惴ɑ驹
本文编号：274810
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