近红外漫反射光谱法无损测定诺氟沙星胶囊的含量
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前卫药学杂志
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贾 暖 刘荔荔* 吴玉田* 王景祥
(军区总医院 济南250031)
(*第二军医大学药学院 上海200433)
摘要 目的：利用近红外慢反射技术和化学计量学的方法对诺氟沙星胶囊进行无损定量分析。方法：通过偏最小二乘法建立数学模型，对预侧集进行预测，且对实际样品的含量进行测定。结果：30个样品经内部交叉验证建立预测模型，内部交叉验证决定系数R2=99.70，内部交叉验证均方差RMSECV=0.203。用10个样品进行外部验证，外部验证预测均方差RMSEP=0.602预测值与真值的相关系数达0.9948，预测值的平均回收率为99.73%，方法精密度RSD=0.46%(n=7)。结论：建立预测模型对诺氟沙星胶囊进行含量分析是可行的，该法的样品不需预处理，分析快速简便，结果准确。
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关键词 近红外；漫反射光谱；诺氟沙量；定量分析
近红外光谱(Near-Infrared Spectroscopy，简称NIRS)介于可见光谱区与中红外谱区之间，谱区范围为4000~13330cm-1(1100~2500nm)，该谱区主要是C—H、N—H、O—H等含氢基团的倍频及合频吸收。由于近红外光谱的谱带较宽，谱图重叠严重，不能用特征峰等简单方法分析，一度成为“沉睡的谱区”[1]。随着计算机的普及，化学计量学的成熟以及先进的近红外分光光度计的出现，近红外漫反射光谱(Near-Infrared Diffuse Reflectance Spectroscopy，简称NIRDRS)分析被广泛的用于农业、食品、纺织、烟草等领域[2、3]。因其特有的对样品非破坏、无损的快速分析，近年来，在药品工业中也表现出很大的应用潜力。
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诺氟沙星为第三代喹诺酮类药物，具有强力、高效、广谱的抗菌作用，临床上常用于尿路感染、肠道感染，目前主要采用UV、滴定法[4]测定含量，但上述方法均需对样品进行预处理，繁琐耗时。本文采用NIRDRS技术及偏最小二乘法(PLS)，对诺氟沙星胶襄剂进行无损分析，结果准确可靠。
1 仪器与试药
1.1 仪器VECTOR22/N近红外光谱仪(德国BRUKER公司)XW—80A型旋涡混合器(上海医科大学仪器厂)FA1004型电子天平(上海天平仪器厂)。
1.2 试药诺氟沙星原料及辅料(上海法玛塞药厂提供)，均过100目尼龙筛，依据处方准确称取不同比例，配制成浓度范围42~57%(相当于标示量85~115%)的诺氟沙星粉末样品，混合均匀，共35份；另5份不同批号诺氟沙星胶囊，3份实际分析样品，待测。
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2 实验方法
2.1 基础数据测定 诺氟沙星胶囊以高效液相色谱方法测得的浓度作为理论含量，诺氟沙星粉末样品以配制浓度为理论含量。40份样品中，校正样品30份(27份混匀的粉末样品、3份诺氟沙星胶囊)，另10份(8份混匀的粉末样品、2份诺氟沙星胶囊)作为预测样品。以所得校正模型，对3份诺氟沙星胶囊(实际样品)进行含量测定，并将其结果与高效液相色谱法的结果进行比较。
2.2光谱采集将样品分别装于积分球上的旋转样品杯中在4000~12000cm-1间扫描，分辨率为8cm-1，仪器内定扫描次数为64次，每个样品重复扫描3次，取平均值。
2.3 校正方法光谱数据采用多元散射校正(MSC)预处理，以消除样品表面不均匀带来的误差，将40个诺氟沙星含量与光谱间进行偏最小二乘法回归，均值中心化处理，采用交叉验证预测残差平方和(PRESS)，并建立校正模型。
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3 结果
3.1 近红外漫反射光谱
由图1可以看出，诺氟沙星胶囊与诺氟沙星的粉末样品，由于其物理性质的不同，而导致两者之间的近红外图谱的差异。图2中诺氟沙星与辅料的光谱重叠异常严重。
3.2 光谱范围的选择
选择全谱区(4000~12000cm-1)、4000~9000cm-1、4000~6098cm-1、4000~6049cm-1与6617~9073cm-1四段谱区，对图谱不做预处理，进行内部交叉验证(30个样品)和外部验证(10个样品)，其结果(见表1)表明在全谱区范围内内部交叉验证均方差(RMSECV)最小，决定系数R2接近100%。结果证明其最佳谱区为全谱区(4000~12000cm-1)。
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3.3主因子数的选取
在全谱范围内，当主因子为3时，PRESS为1.447，经F检验，最佳因子数为3。若因子数选择过小，会丢失样品的信息，过大会造成过度拟合。
3.4 外部预测结果
以主因子数为3，建立最佳PLS校正数学模型，对预测集中诺氟沙星含量进行预测，结果表明所选校正数学模型的预测结果准确，可用于进一步分析。预测值计算结果见表2，预测值与真实值对应关系见图3。
3.5 实际样品分析将三批不同批号实际样品的NIRS图代入建立好的校正模型中，并进行分析比较，结果见表3。通过对实际样品的分析，进一步验证了此方法的准确、可靠。
3.6 精密度与回收率实验
取某一预测样品，重复七次测量其NIRS，并分别将这七次所得的光谱图代入建立的校正模型计算诺氟沙星的含量，以考察方法的精密度，结果RSD=0.46%(n=7)，由表2知其平均回收率为99.73%(n=10)。
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4 讨论
4.1 PLS法可用来对混合物重叠谱图进行解析，而不需要单个纯组分的信息，采用校准试样组确定参数，本实验利用PLS法对诺氟沙星胶囊含量进行分析，在计算过程中没有经过任何矩阵求逆运算，所以计算误差小，准确度高，运算速度快。
4.2 选择合适的光谱范围和主成分数可以充分地利用有效信息，提高建模光谱数据有效信息率。波数范围选择的基本任务是如何从全部波数中选出对预测最有效的波数范围。所选择的最佳波数范围应是包含待测成分的信息量最大，受背景干扰最小，这些波数点的组合可以校正背景的变化。研究表明，选择合适的光谱范围可以充分地利用有效信息，提高建模光谱数据有效信息率，得到更接近实际值的结果。
4.3 利用近红外漫反射分析技术对胶囊剂样品进行无损分析，可以省去样品预处理过程，减少在预处理过程中带来的误差。上述研究证明，根据PLS回归方法建立预测模型，对诺氟沙星胶囊含量的测定是可行的，而且结果令人满意，同其他方法相比，速度快而且简便。
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参 考 文 献
1M. Blanco,J.Coello,H. Iturriaga,et al. Near-infrared spectroscopy in the pharmaceutical industry. Analyst,August 1998.Vol 123 (135R-150R)
2 李光，刘贵宾.NIR光谱同时测定鱼粉中脂肪蛋白质和水分.光谱实验室1997，14(3)：19—21
3 罗苏秦，张世英.近红外光谱仪器之分析技术极其应用.科仪新知1999，25(5)：13—30
4 中国药典2000年版第二部，2000：753页, http://www.100md.com