激光烧蚀ICP原子发射光谱法:药物平板成像的新工具

m·穆罕默德·a·g·考克斯和漫画麦克劳德^*

分析中心科学、化学系、谢菲尔德大学,谢菲尔德S3 7高频,英国。电子邮件:(电子邮件保护)

介绍

有相当大的兴趣在医药化学成像平板电脑因为知识成分的空间分布是确保产品的均匀性和一致性的关键。制药平板电脑,一般来说,是复杂的多组分混合物组成的活性成分(s)和各种活动的物质excipients-that用于援助生产和促进平板电脑管理。因此,除了测量空间分布的活性药物,需要监控粘结剂等辅料,填料、涂料、润滑剂、崩解剂和防腐剂。成像的有机和无机成分的平板电脑是一个相当大的挑战,没有一个光谱方法可以提供明确的描述的所有组件和/或满足关键衡量标准如灵敏度、特异性、分辨率和速度的分析。关于分子成像,傅里叶变换红外(ir)、拉曼光谱和荧光显微镜广泛应用于制药行业。实际上一直在努力利用红外和拉曼的互补性通过合并各自按顺序数据集”,使一个更完整的可视化制药配方”。克拉克更一般的方法et al。¹称为“化学成像融合”可以扩展到元素成像鉴于无机化合物和杂原子是配方的关键部件。

进展基本成像制药平板电脑一直局限于一些专门的技术。扫描电子显微镜和能量色散x射线分析(SEM / EDAX)附件代表了最先进的高分辨率测量,但资本成本高,需要真空和延长分析时间限制其使用非常规调查。商用仪器基于micro-X-ray荧光(µ-XRF)²和激光诱导击穿光谱(LIBS)半岛综合体育官方APP下载德甲³已经开发了平板描述和成像,但到目前为止,只有少数发表报告。对于µ-XRF²实现了一套elements-Na分布地图,Mg,是的,P, S, Br,钙、铁、有限公司锌、bi加进平板电脑使用x射线探测束60µm。由于光谱的复杂性,多元统计分析是用来改善可视化和解释元素相关性的样本。作者总结道,“元素以及分子成像技术需要一个完整的描述的所有平板电脑的选民”的分布。

LIBS技术一个高能激光束(Nd: Yag 1064海里)用于切除和激发原子/离子能量状态之前的测量时间分辨发射光谱(波长范围190 - 850 nm)。与µ-XRF激光消融(LA)过程破坏导致生产的小陨石坑发射激光时不断地在一个固定的站点。激光点大小50 - 500µm是典型的LIBS实验。填词的范围平板电脑工作的描述说明Bechard Mouget,³其中包括详细的研究和平板均匀混合,涂膜均匀,剂量强度和药物/组件映射。

激光烧蚀技术可以直接与电感耦合等离子体(ICP)激励源,例如ICP发射和电感耦合高频等离子质谱(ICP),并提供更全面的性能库,尤其是在灵敏度和信号量化的尊重。ICP技术的有吸引力的功能包括元素范围宽,灵敏度高(子磅/ ppt),特异性高,宽动态范围,同时附近/同步量测能力。这加上激光采样的优点,即最小或没有样品制备,调查样本的能力与激光束直径几微米到几百微米确保一个强大和灵活的微量分析设施。LA-ICP技术已经应用于制药平板电脑分析虽然没有考虑成像的可能性。⁴

过去的几年里已经见证了激光烧蚀icp的发展作为一种新的元素成像方法。这个活动已经在生命科学和生物医学组织的大多数应用程序与成像部分对跟踪和有毒元素的分布,^5,6Gd-based磁共振成像(MRI)造影剂⁷和蛋白质生物标记标签与元素中心。^8,9通过介绍基本成像也被应用于植物¹⁰和冶金系统。¹¹考虑到洛杉矶的成功使用在不同成像应用中有明确范围扩展调查制药平板电脑。在这工作一个直读ICP发射光谱仪用于元素检测代替ICP主要因为ICP发射技术比ICP更加健壮,因为ICP的增强灵敏度不是必需的。

仪表

实验系统由一个Nd: Yag激光消融系统(新浪潮ESI宏,266海里)界面上的一个直读ICP原子发射光谱仪(ICP - aes)(斯派克分析、ARCOS)。如图1所示拉细胞提供了计算机控制的x y z翻译,它允许相对较大的区域(1 - 4厘米²)的样本审问通过多个直线光栅。熔化的材料,在气溶胶的形式,由流席卷到ICP放电氩载气和直读发射光谱仪与数据采集率高(100毫秒)是用于同步时间分辨测量样品中元素的原子发射。通过这种方式可以获得multielemental数据是空间坐标的函数(x - y)。成像软件是用于将数据集转换为选定元素的分布地图。表1列出了典型操作条件LA-ICP-AES测量。

表1。LA-ICP-AES操作参数。

元素成像

方法开发

icp - aes最初开发的是一个强大的多元素分析技术对液体样品分析。使用激光烧蚀进样大大扩展分析功能允许直接分析固体的子ppm水平。鉴于高百分比的销售药物包含heteroelements如C, Cl, Br, F,年代,Na和广泛的无机添加剂的配方有相当大的空间利用LA-ICP-AES作为一种新的成像工具。³

为元素成像评估范围,研究首先针对一个场外营养补充品,Osteocare,其中包含钙和镁和各种微量元素。预计,Osteocare平板电脑将作为内部控制材料。具体是怀疑材料将表现出不均匀的分布,通过激光烧蚀审讯被探测到。激光烧蚀研究开始之前,散装化学品分析Osteocare平板电脑是由传统的ICP分析建立化学成分。如表2所示的元素被广泛出现在不同浓度,一般来说,价值观符合制造商的规范决定。

表2。多元分析Osteocare平板(酸溶解后)

作为方法开发的一部分,系统的研究进行了识别分析有用的激光操作参数。采用的方法是改变激光光束直径或激光能量和研究对元素反应的影响;其他激光操作参数保持不变(见表1)。图2显示了激光能量水平的变化对Ca排放的影响(183.8海里);每个emission-time响应曲线对应一行光栅在平板电脑。可以看出,有一个逐步增加信号强度随着激光能量的增加,符合增加传质ICP。也可以看到生成的激光信号不是常数表明非均匀分布。

图3给出了信号的变化响应作为激光光束直径的函数,激光能量水平的60%被用于实验。Emission-time反应的四线光栅扫描并不顺利,再次表明非齐Ca。分析物敏感性依赖于激光光束直径、宽光束直径的敏感性增强,例如240µm,反映增加熔化的材料。上述结果的基础上,很明显,有一个折中实现灵敏度和空间分辨率,然而,得出激光审讯(光栅模式行)药品平板电脑提供了一个强大的路线进行异物检测分析物。后续工作是针对multielemental成像基于样本的多个线光栅。

图片12 elements-Mg、钙、铁、硅、铝、锰、锌、钠、铜、年代,B,索爱正呈现在图4。图像是基于多个光栅线(n= 16)与激光光束直径240µm和分离距离240µm相邻行位图,即non-interrogated区宽度是240µm。总分析时间约为100分钟。

地图显示的视觉检查宽差异程度的分析物同质性和无元素表现出均匀分布。的铁、锌、钠、铜、年代,B和Se看来,这些元素都出现在制定不同的粒子或团聚体尺寸相对较大(1毫米)。也可以推断出化学协会指出相关的元素的变化与空间位置信号;因此Na与B,分别与Al和Si,锌。这是进一步明显从检查各自emission-time反应(一行位图)元素锌和年代。

分析物的异质性程度的定量测量是通过计算测量精度(%相对标准偏差(%相对标准偏差))对分析物排放强度的变化的持续时间一行光栅。表3的范围从约9%的精度数据相对标准偏差RSD为174% (Al)(铜)。考虑到测量精度进行分析均质材料的LA-ICP-AES将订单的2 - 5%相对标准偏差可以得出结论,Osteocare或类似的材料可以作为基准分析物的控制样本同质性在候选配方。进一步指出,强调有关LA-ICP-AES分析能力的基本成像技术是同样有效的监测跟踪(Se)和主要组件(Ca)水平。

表3。针对单一直线光栅测量精度(Osteocare平板电脑)。

调查分析

测试的一般适用性LA-ICP-AES制药平板成像测量扩展到一个小处方药物的选择。图5展示了结果Maferol, Fe-based补充用于治疗贫血。视觉检查图像显示一个相对均匀分布的活性成分(Fe)和元素monitored-Al、C、铁、镁、锰、硅。一般来说,emission-time元素的反应基本上是稳态的单行的位图(图5)为Osterocare与先前的数据形成鲜明对比。测量精度(RSD)在3 - 26%。

我用于监控的杂原子anti-arythmic药物胺碘酮(C₂₅H_29日我₂没有₃;RMM 645.3)。如图6所示,我的形象和各自的直线光栅显示均匀的药物分布。C原子发射的结果也符合统一的药物分布但必须注意使用这个元素作为诊断,由于有机化合物也存在于作为赋形剂配方。硬脂酸镁是一个关键的赋形剂配方和同质性检查通过测量毫克。视觉图像的检查显示不均匀分布相比,药物。测量精度为一行位图:Mg 18%,我8%和C 4%。

在最后一个示例中,元素组成和同质性评估为平板电脑所产生的两种不同的制造商。的活性物质,心得怡(C₁₂H_20.N₂O₃年代;RMM 272.4),包含一个年代杂原子允许空间测量的药物解决。平板电脑的多元素分析传统ICP分析(即酸溶解后)第一次执行和结果(分析数据未显示)表明化学配方的主要差异。元素图像呈现在图7中,很明显,药物相对同质的这两种产品的一致性在年代响应(% rsd为单线光栅:Sotacor, 8%;心得怡,5%)。化学成分与Ca的主要区别和P,这些元素存在于心得怡但在Sotacor缺席。此外,在发射信号有很强的相关性,Ca和P这表明磷酸钙作为平板电脑在心得怡粘合剂。结果年代相比,测量精度对Ca和P是贫穷(% rsd为:Ca 56%, P 58%)标志着磷酸钙的不均匀的分布。

结论

激光消融结合ICP发射光谱法代表了一个强大的新工具成像元素分布制药平板电脑。的方法,适用于无机和有机成分(只要有一个可测量的元素中心)提供高灵敏度、高特异性、宽基本覆盖和良好的空间分辨率。此外,ICP光谱法的定量性质保证了一个健壮的测量分析物的均匀性/ %异质性通过计算相对标准偏差值。元素通过激光光栅成像比较耗费时间,然而,许多分析情况,需要平板电脑描述与单一行光栅或点消融就足够了。虽然不是解决在这个研究LA-ICP-AES也适用于深度剖析和杂质分析。

确认

作者感谢博士d塔利班成员技术图纸。

引用

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