37_DFU_2.1 / DFU_Dopolnenie_2cr

рія піків, особливо для речовин з основними власти­ востями.

В аналітичній хроматографії використовують колон­ ки, вироблені з нержавіючої сталі, якщо немає інших зазначень в окремій статті, з довжиною і внутрішнім діаметром (0), що варіюють. Колонки з внутрішнім діаметром менше 2 мм часто відносять до мікроколо­ нок. Температура рухомоїфази та колонки має підтри­ муватися постійною протягом усього аналізу. У більшості випадків хроматографування проводять при кімнатній температурі, але можуть бути колонки, нагріті для підвищення ефективності. Рекомендуєть­ ся не нагрівати колонки вище 60 °С, так як можливо розкладання нерухомої фази або можливі зміни у складі рухомої фази.

РУХОМІ ФАЗИ

Для нормально-фазової хроматографії, застосовують малополярні розчинники. Вміст води у рухомій фазі строго контролюється для одержання відтворювано­ го результату. В обернено-фазовій рідинній хроматог­ рафії 'Застосовують водні рухомі фази, з/або без орган­ ічних модифікаторів.

Компоненти рухомої фазизвичайно фільтрують, щоб видалити частинки більше 0.45 мкм. Багатокомпо­ нентні рухомі фази готують змішуванням необхідних об'ємів (якщо не 'Зазначено змішування мас) індивіду­ альних компонентів. Як альтернатива, розчинники можуть бути подані окремими насосами або одним насосом з дозуючим клапаном, за допомогою яких здійснюється змішування в необхідних пропорціях. Розчинники звичайно дегазують перед подаванням, щоб уникнути утворення бульбашок газу в кюветі де­ тектора, шляхом барботування гелієм, обробки ульт­

развуком або використовуючи мембранно-вакуумні модулі у режимі «on-\ine» .

Розчинники для приготування рухомої фази звичай­ но вільні від стабілізаторів і прозорі за довжини хвилі детектування, якщо використовується ультрафіолето­ вий детектор. Використовувані розчинники та інші компоненти мають бути відповідної якості. Коригу­ вання рН, якщо необхідно, здійснюється для водного компоненту рухомої фази, а не для суміші. При вико­ ристанні буферних розчинів здійснюють відповідне промивання системи сумішшю води й органічного модифікатора рухомої фази (5 % об/об) для запобіган­ ня кристалізаuії солей після закінчення хроматогра­ фування.

Рухомі фази можуть містити інші компоненти, на­ приклад, протиіонидля іон-парної хроматографії або хиральні модифікатори для хроматографії, що вико­ ристовує ахиральні нерухомі фази.

ДЕТЕКТОРИ

В ультрафіолетовій і видимій областях спектра часті­ ше застосовуються спектрофотометри, у тому числі

62

діодно-матричні пристрої. Також можуть бути вико­ ристані флуоресцентні спектрофотометри, диферен­ ціальні рефрактометри, електрохімічнідетектори, мас­ спектрометри, детектори , що розсіюють світло, детектори радіоактивності або інші спеціальні детек­ тори.

МЕТОДИКА

Колонку врівноважують при зазначених складі та швидкості потоку рухомої фази при кімнатній темпе­ ратурі або при температурі, зазначеній в окремій статті, до того моменту, коли буде одержана стабільна базова лінія. Готують випробовуваний розчин і розчин(и) порівняння, як зазначено в окремій статті. Розчини не мають містити твердих частинок.

Критерії оцінки придатності хроматографічної систе­ ми зазначені у статті « Методи хроматографічногороз­ ділення» (2.2.46). У даній статті також зазначений діа­ пазон варіювання параметрів хроматографічної системидля відповідності критеріям придатності хро­ матографічної системи.'"

2.2.30. ЕКСКJIЮЗИВНАХРОМАТОГРАФІЯ

Ексклюзивна хроматографія являє собою хроматогра­ фічний метод, у якому проuес розподілу молекул у розчині відбувається відповідно до Їх розмірів. У разі використання органічної рухомої фази метод назива­ ють гель-nроникаючою хроматографією, а у разі вико­ ристання водної рухомої фази - гель-фільтраційною хроматографією. Проба вводиться в колонку, заповне­ ну гелем або пористими частинками наповнювача, і переноситься рухомою фазою через колонку. Розподіл за розмірами відбувається за рахунок багаторазових обмінів молекул розчиненої речовини між розчинни­ ком рухомої фази і цим самим розчинником в неру­ хомій рідкій фазі (стаціонарна фаза) у порах матеріа­ лу, яким заповнена колонка. Діапазон розмірів розділюваних молекул визначається діапазоном розмірів пор наповнювача.

Досить маленькі молекули, що здатні проникати в усі пори матеріалу, елююються в повному об'ємі колонки

( v , - повний проникаючий об'єм або межа ексклюзії).

Молекули з розмірами, шо перевищують розмір усіх пор матеріалу колонки, мігрують лише крізь простір між частинками наповнювача без утримування й елю­ юються у вільному об'ємі колонки (Vo- об'єм ексклюзі-ї або мертвий об'єм). Розподіл молекул за розмірами відбувається між об'ємом ексклюзії і повним прони­ каючим об'ємом колонки; найбільш ефективний роз­ поділ звичайно відбувається в перших двох третинах даного діапазону.

Обладнання. Обладнання включає хроматографічні колонки з довжиною і внутрішнім діаметром (0), що варіюють, заповнені матеріалом, шо забезпечує роз­ поділ молекул за розмірами у потрібному діапазоні.

ДЕРЖАВНА ФАРМАКОП ЕЯ УКРАЇН И 1 .2

Якщо необхідно, колонкутермостатують. Через колон­ ку з постійною швидкістю пропускають елюент. До одного кінця колонки звичайно приєднують пристрій уведення проби, наприклад, інжектор із припиненням потоку, шприцевий інжектор із мембраноюдля уведен­ ня проби без припинення потокуабопетльовий інжек­ тор із клапаном, що перемикає потік. До цього кінця колонки також може бути приєднаний відповідний насос для подачі елюе.нту з контрольованою швидкі­ стю. Проба може також наноситися безпосередньо на суху поверхню матеріалу колонки або, якшо густина проби перевишує густину елюенту, пробаможе наша­ ровуватися на поверхню матеріалу колонки під елю­ ент. Інший кінець колонки звичайно приєднують до відповідного детектора із автоматичним пристроєм,

шо реєструє і забезпечує контроль відносних концен­

трацій розділених компонентів проби. Звичайно ви­ користовують такі детектори: фотометричний, реф­ рактометричний або люмінісцентниЙ. ЯКШО необхідно, може бути приєднаний автоматичний ко­ лектор фракцій.

Як наповнювач може використовуватися або м'який матеріал, такий як набряклий гель, або жорсткий, та­ кий як пористе скло, силікагель або підхожий для да­ ного розчинника поперечно-зшитий органічний полі­ мер. При використанні жорстких матеріалів звичайно застосовують примусову подачу рухомоїфази під тис­ ком, ШО прискорює розподіл. Рухому фазу вибирають, виходячи з природи проби, наповнювача і методу де­ тектування. Зазначення щодо обробки матеріалу для заповнення колонки перед виконанням розподілу й пакування колонки надані у відповідній окремій статті або інструкції виробника.

"'Критерії оцінки придатності хроматографічної сис­ теми зазначені у статті «Методихроматографічногороз­ ділення» (2.2.46). У даній статті також зазначений діа­ пазон варіювання параметрів хроматографічної системи для задоволення критеріям придатності хро­ матографічної системи. ..оІІІ

ВИЗНАЧЕННЯ ВІДНОСНОГО КОМПОНЕНТНОГО

СКЛАДУСУМІШЕЙ

Розподіл проводять, як описано в окремій статті. ЯКШО можливо, записуютьхроматограму, одержану в процесі розподілу, і вимірюють плоші відповідних піків. ЯКШО чутливість однакова для всіх компонентів проби (на­ приклад, вони мають однакове питоме оптичне погли­ нання), відносний вміст кожного компонента обчис­ люють як відношення площі п іка відповідного компонента до суми площ піків усіх компонентів.

ЯКШОдЛЯрізних компонентів проби чутливість різна,

вміст кожного компонента розраховують за допомо­ гоюкалібрувальних кривих, одержаних із використан­ ням відповідних стандартних речовиндля калібрування, як зазначено в окремій статті.

ВИЗНАЧЕННЯ МОЛЕКУЛЯРНИХМАС

Ексклюзивна хроматографія може бути використана для визначення молекулярних мас речовин шляхом

2.2. Фізичні та фізико-хімічні методи

порівняння з відповідними калібрувальними стандарт­ ними речовинами, зазначеними в окремій статті. Для калібровочних стандартних речовин будують графік залежності об'єму утримування від логарифма моле­ кулярних мас. Графік, обмежуваний значеннями об'єму ексклюзії та загального проникаючого об'єму, звичайно апроксимують до прямої лінії для даної ко­ лонки вданих експериментальнихумовах. З цього гра­ фіка можуть бути одержані значення молекулярних мас. Використання методу калібрування для молеку­ лярно-масового розподілудозволяє одержати верогідні результати лише для окремих випадків систем висо­ комолекулярна речовина/розчинник в описаних екс­ периментальних умовах.

ВИЗНАЧЕННЯ МОЛЕКУЛЯРНО-МАСОВОГО РОЗПОДІЛУПОЛІМЕРІВ

Ексклюзивна хроматографія може бути використана для визначення молекулярно-масового розподілупол­ імерів. Однак порівнювати між собою результати мож­ налише за однаковихекспериментальних умов. Стан­ дартні речовини, використовуванідля калібрування, і методики аналізу описані у відповідних окремих стат­ тях.

2.2.32. ВТРАТА В МАСІ ПРИ ВИСУШУВАННІ

Визначення втрати в масі при висушуванні проводять одним з наведених способів і виражають у відсотках

(маса/маса).

Методика. Зазначену в окремій статті кількість вип­ робовуваної речовини помішають у зважений бюкс, попередньо висушений за умов, описанихдля випро­ бовуваної речовини. Речовину сушать до постійної маси або протягом часу, зазначеного в окремій статті, одним з наведених нижче способів. "'Якшо для тем­ ператури висушування зазначено не температурний інтервал, а одинарне значення температури, висушу­ вання проводять при зазначеній температурі ±2 OC..olll

а) «в ексикаторі,): висушування проводять над фосфоpy(V) оксидом Р за атмосферного тиску і кімнатної температури;

Ь) «увакуумі,): висушування проводять над фосфору(V) оксидом Рзатиску від 1 .5 кПадо 2.5 кПа і кімнатної

температури;

с) «у вакуумі в межах зазначеного температурного інтервалу,): висушування над фосфору(V) оксидом Р

за тиску від 1 .5 кПадо 2.5 кПа і температури, зазна­ ченої в окремій статті;

d)« в межах зазначеного температурного інтервалу»: висушування у сушильній шафі за температурного інтервалу, зазначеного в окремій статті;

е) «під високим вакуумом»: висушування над фосфо­ py(V)оксидом Р за тиску не більше 0. 1 кПа і темпе­ ратури, зазначеної в окремій статті.

ЯКШО зазначені інші умови, використовувана методи­ ка повністю описується в окремій статті.

Термічний аналіз поєднує групу методів, за допомо­ гою яких визначається залежність зміни різнихфізич­ них властивостей речовини від температури. Звичай­ но у більшості використовуваних методів визначають зміну енергії або маси випробовуваної речовини.

,..ТЕРМОГРАВІМЕТРІЯ...ІІІІІ

Термогравіметрія являє собою метод, за допомогою якого реєструють зміну маси випробовуваного зразка в залежності від температури, що змінюється відповід­ но до контрольованої програми.

Прилад. Основними сюшдовими частинами термовагів є: пристрій для нагрівання або охолодження речови­ ни відповіднодо заданоїтемпературної програми, ко­ мірка для зразка "'з контрольованими параметрами атмосфери...електровагиlllll, тареєструючий пристрій. До приладу може бути приєднаний пристрій для аналізу летких речовин.

Перевірка температурної шкали. Перевіркутемператур­ ної шкали проводять відповідно до інструкції вироб­ ника з використанням підхожого матеріалу.

Диференціальна сканувальна калориметрія (дек) яв­ ляє собою метод, що дозволяє простежити за енерге­ тичними процесами, що відбуваються при нагріванні (або охолодження) речовини (або суміші речовин) і визначити зміну ентальпії та питому теплоємність, а також відповідні їм значення температури.

Метод використовується для визначення різниці в кількостях тепла, що виділяється або поглинається випробовуваним зразком, і коміркою порівняння, в залежності від температури. Існує два різновиди дек­ приладів: прилади з компенсацією потужності для підтримки нульової різниці температур між випробо­ вуваним зразком і зразком порівняння; і прилади з використанням постійної швидкості нагрівання та визначенням температурногодиференціала як різниці теплових потоків між зразком і зразком порівняння.

Прилад. деК-прилад із компенсацією потужності складається з печі, шо містить тримач зразка з комір­ кою порівняння і коміркою для зразка порівняння. дек-прилад із тепловим потоком складається із печі, що містить одну комірку із тримачем для тигля з зраз­ ком порівняння і тигля з випробовуваним зразком.

За регулярного використання приладу періодично проводять калібрування та перевірку температурної шкали. ,..Упротивному разі такі перевірки здійсню­ ють перед кожним вимірюванням....ІІІІІ

Оскільки параметри атмосфери, в якій здійснюється випробування, є критичними, для кожного визначен­ ня відмічають: тиск або швидкість потоку, склад газо­ вої суміші.

Температура, за якої відбувається процес (початкова температура), відповідає перетинанню (А) продовжен­ ня базовоїлінії з дотичною у точці найбільшого нахи­ лу (точка перегину) кривої (див. Рис.2.2.34.- 1 ). Закін­ чення термічного процесу визначають за найвищою точкою на кривій.

Значення ентальпії процесу пропорційне значенню площі під кривою, що обмежена базовою лінією; ко-

ефіцієнт пропорційності визначається за результата­ ми вимірювання теплоти плавлення відомої речови­ ни (наприклад, індію) за таких самих умов визначен­ ня.

А

Рисунок 2.2.34.-1 . Термограма

Кожна термограма може супроводжуватися такими даними: умови випробування, запис про останне ка­ лібрування, маса наважки зразка та його ідентифіка­ ція (включаючи термічну історію), контейнер, атмос­ фера (склад, швидкість потоку, тиск), напрямок і швидкість температурних змін, прилад і чутливість записуючого пристрою.

Застосування

Дослідження фазових переходів. Визначення темпера­ тури, змін теплоємності й ентальпіїфазових переходів випробовуваноїречовини в залежності відтемперату­ ри.

Зміна хімічного складу. Вимірювання теплоти та тем­ ператур реакції заданих експериментальнихумов для того, щоб, наприклад, визначити кінетику розкладЮі­ ня або десольватації.

Застосування фазовихдіаграм. Створенняфазовихдіаг­ рамдля сумішей твердих речовин. Створення фазових діаграм може бути важливим етапом при розробці складу і оптимізації процесу охолодження - висушу­ вання.

Визначення ступеня чистоти. Вимірювання теплоти плаВлення таточки плавлення методомДСКдозволяє визначати вміст домішоку випробовуваній речовині з однієї термічної діаграми, при цьому потрібне вико­ ристаннятільки декількохміліграмів зразка при відсут­ ності необхідності точних повторних вимірювань справжньоїтемператури.

-домішок, що нерозчинні в рідкій фазі або у розп­ лаві основної речовини.

Упроuесі нагрівання випробовуваної речовини домішка uілком розплавляється при температурі плав­ лення евтектичної суміші. Вище иієї температури у твердій фазі міститься тільки чиста речовина. У міру підвищення температури відтемператури евтектичної суміші до температури плавлення чистої субстанuії мольна частка суміші у рідині постійно знижується, в той час як мольна частка чистоїрозплавленої речови­ ни постійно зростає. Для усіх значеньтемператури, що

перевищують точку евтектики:

де:

F- частка розплавленої фракuії випробовуваної ре­

човини;

х;- мольна частка суміщі у випробовуваному зразку.

Якщо весь зразок розплавиться, F=І і х,

Якщо рівняння (2) об'єднати з рівнянням ( 1), одержи­ мо таке рівняння:

-- N

,. Методи термічного аналізу використовують для:

-створення оптимальних умов проuесів синтезу та аналізулікарських речовин;

-фармаuевтичної розробки та пошуку оптимально­ го складу готових лікарських засобів;

-оuінки якості лікарських субстанuій і матеріалівдля

виробниuтва контейнерів для пакування готових лікарських засобів;

-визначення і контролю критичних точок техно­ логічних проuесів виробниuтва готовихлікарських засобів.

Термічні методи аналізу, як правило, не вимагають ве­ ликих кількостей речовин і нетривалі за часом визна­ чення. Тому, наприклад, визначення втрати в масі при висушуванні методом термогравіметрії проводятьдля дорогих субстанuіЙ.

ТЕРМОГРАВІМЕТРІЯ

Прилад. Звичайно у термовагах використовують інер­ тну (азот або аргон), або окисну (повітря або кисень) атмосферу.

Значеннятеплоти плавлення одержують шляхом інтег­ рування площі піка плавлення.

Температуру плавлення чистої речовини (То) одержу­ ють екстраполяuією з графіка залежності температу­ ри, вираженої у Кельвінах, від 1/ F. Значення кута а нахилу прямої, одержаної пі ля лінеаризаuії (якщо

Мольнучастку загального вмістуевтектичнихдомішок у випробовуваній речовині, у відсотках, визначають щляхом множення значення х; на 1 00.

ТЕРМОМІКРОСКОП ІЯ

Фазові переходи можуть бути виявлені за допомогою термомікроскопїі - методу, що дозволяє досліджува­ ти зразок, підданий програмованій зміні температури, у поляризованому світлі під мікроскопом.

Спостереження, проведені з використанням термо­ мікроскопії, дозволяють чітко ідентифікувати приро­ ду проuесу, виявленого з використанням термограві­ метріїта диференuіального термічного аналізу.

Прилад. Прилад складається із мікроскопу, з'єднано­ го з поляризатором світла, поверхні нагрівання, при­ строю, що програмує температуру і швидкість на­ грівання або охолодження, і системи, що записує значення температур переходів. Прилад може бути додатково споряджений відеокамерою і відеомагніто­ фоном. ....

Застосування

Розробка умов проведення аналітичних методик. Точне визначенняумоввисушування або прожарювання ана­ літичних осадів.

Кількісний аналіз. Дослідження термограмм багатоком­ понентної суміщі дає можливість визначити компо­ ненти суміші та розрахувати їх кількості у випробову­ ваному зразку.

Кінетичні дослідження. Вивчення реакuій розкладан­ ня, що протікають при постійній температурі.

Визначення вмісту водиу пробі. Одержання інформаuії щодо природи води, що міститься - адсорбована або структурна.

Часто буває корисним порівняти термогравіметричну криву з термогравіметричною кривою за похідною, на якій більш чітко окреслюються відповідні ділянки.

Такий аналіз має назву диференціальної термограві­ метрії (ТГП).

ДИФЕРЕНЦІАЛЬНА СКАНУВАЛЬНА КАЛОРИМ ЕТРІЯ

Диференuіальна сканувальна калориметрія (ДСК) є одним із варіантів класичного диференuіального тер­ мічного аналізу (ДТА), який дозволяє простежити за змінами у випробовуваному зразку на підставі вимі­ рювання поглиненоїабо виділеноїтеплоти. На відміну від класичного методу ДТА, дскдозволяє одержати не тільки якісні дані щодо температур і напрямків пе-

реходів, але й кількісні дані. Площа під піком кривої ДСК відповідає кількостіенергії, витраченій на підтри­ мування ізотермічних умов. При цьому розходження у теплопровідності, теплоємності й інших параметрах нівелюються.

ДЕРИВАТОГРАФІЯ

Одночасне поєднання різних методів термічного ана­ лізу, або послідовне застосування методу термічного аналізу з іншими фізико-хімічними методами має на­ зву комбінованихметодів термічного аналізу.

Одночасна реєстрація кривих термогравіметричного визначення (ТГ), диференціального термічного анал­ ізу (ДТА), а часто й диференціального термогравімет­ ричного аналізу (ДТГ) називається дериватографією. Одночасна реєстрація зміни маси зразка і процесів, що супроводжуються виділенням або поглинанням теп­ ла, дозволяє істотно розширити можливість застосу­ вання цих методів...оІІІІ

2.2.40.СПЕКТРОФОТОМЕТРІЯ В БЛИЖНІЙ ІНФРАЧЕРВОНІЙ ОБЛАСТІ

Спектрофотометрія в ближній інфрачервоній області (БІЧ) являє собою метод з різноманітним застосуван­ ням у фармацевтичному аналізі. Ближній ІЧ спект­ ральний діапазон охоплює область від близько 780 нм до близько 2500 нм (від близько 1 2 800 см -І дО близь­ ко 4000 см -І ). У деяких випадках найбільш корисна інформація знаходиться в спектральномудіапазоні від близько 1 700 нм до близько 2500 нм (від близько 6000 см -І до 4000 см - І). У спектрах БІЧ-області пере­ важають обертони коливань С-Н, N-H, О-Н, і S-H та комбінації основніх частот. Ці смуги є високоінфор­ мативними, якщо інформація одержується задопомо­ гою підхожих хемометричних алгоритмів. БІЧ-смуги значно менш інтенсивні за основні коливання в се­ редній ІЧ-області, від яких вони походять. Оскільки молярні коефіцієнти поглинання в БІЧ-області нижчі, випромінювання звичайно проникає в матеріали (включаючи тверді) на кілька міліметрів. Крім того, багато матеріалів, такі як скло, відносно прозорими в даній області.

Крім можливості використання стандартних пробо­ подготовки та методик, можливе проведення.вимірів уближній ІЧ-області безпосередньо на зразкахбезпо­ передньої підготовки проби. На основі спектрів у ближній ІЧ-області може бути отримана як фізична, так і хімічна, як якісна і, так і кількісна інформація. Однак, пряме порівняння спектру випробовуваноїре­ човини зі спектром хімічного стандартного зразка, як це використовується в ІЧ-абсорбційній спектрометрії, є неприйнятним. Потрібна підхожа валідована мате­ матична обробка даних.

БІЧ-спектрофотометрія в ближній інфрачервоній об­ ласті має широке застосування якдля хімічного, так і

.!UlЯ фізичного аналізу, наприклад:

Хімічний аналіз

-ідентифікація діючих та допоміжних речовин, го­ тових лікарськихформ, проміжних продуктів вироб­ ництва, хімічноїсировини і пакувальних матеріалів;

-кількісне визначення діючих і допоміжних речовин, визначення хімічних чисел, таких як гідроксильне число, йодне число, кислотне число, визначення вмісту води, визначення ступеня гидроксилювання, контроль вмісту розчинників;

-контроль процесу виробництва.

Фізичний аналіз

- кристалічні форми і кристалічність, поліморфізм, псевдополіморфізм, розмір частинок;

-процес розчинення, схема розпаду, твердість;

-вивчення поверхневих властивостей;

-контроль процесу виробництва, наприклад контроль перемішування і гранулювання;

На виміри в БІЧ-області впливають багато хімічних і фізичних факторів, що описані нижче. Відтворю­ ваність і значимость результатів залежать від контро­ лю цих факторів, і виміри звичайно є дійсними лише для конкретної калібрувальної моделі.

ПРИЛАД

БІЧ-спектрофотометри застосовують для запису спектрів в області від близько1 780 нм до близько 2500 нм (від близько 1 2 800 см· до близько 4000 СМ І ). Всі БІЧ-виміри засновані на проходженні світла крізь (або в) випробовуваний зразок і вимірі інтенсивності променя, що вийшов (променя, що пройшов, розсі­ явся або відбився від зразка). Спектрофотометри для реєстраціїспектрів у БІЧ-області звичайно включають підхожеджерело випромінювання, монохроматор або інтерферометр. Звичайно монохроматори являють со­ бою аКУСТИК0-оптичні фільтри, що перебудовуються, (AOTF; АОПФ), дифракційні решітки або призми. Як джереласвітлового випромінювання високоїінтенсив­ ності використовують кварцові або вольфрамові лам­ пи, або аналогічні. Оскільки для вольфрамових ламп можлива висока стабілізація джерела світлового вип­ ромінювання, багато спектрофотометрів для реєст­ рації спектрів у Б ІЧ -області мають однопроменеву конструкцію. ЯК правило, для детекцїі використову­ ютьтакі матеріали: кремній, свинцю сульФід, індію ар­ сенід, індію галію арсенід, кадмію ртуті телурид (КРТ) і дейтерований тригліцинсульфат (ТГС). Стандартни­ ми пристроями для зразків є, зокрема, кюветні три­ мачі зразків, волоконно-оптичні зонди, трансмісійні комірки для занурення, відкатні тримачі зразків або тримачі зразків, що обертаються. Вибір залежить від наміченого прикладного завдання, придатності сис­ теми добору проб для відповідного типу аналізовано­ го зразка. Підхожа обробка даних та оціночні зразкі є, як правило, частиною системи.

М ЕТОДИ ВИМІРУ

Режим пропускання. П ропускання ( 7 ) являє собою ступінь зменшення інтенсивності випромінювання, шо пройшло крізь зразок за данної довжин и хвилі. Зразок поміщають в оптичний пучок між джерелом випромінювання і детектором; розміщення є аналогіч­ ним до такого як в богатьох традиційних спектрофо­ тометрах і результат вимірювань подається в одини­ цях пропускання ( 7) або/та поглинання (А).

Т = І ,

-10

де:

10 - інтенсивність випромінювання, що падає на ре­

човину;

І- інтенсивність випромінювання, що пройшло че­

Режим дифузійного відбиття. Режим дифузійного відбиття заснований на вимірі відбиття (R), щО являє собою відношення і нтенсивності випромінювання , відбитого від зразка (1) до інтенсивності випроміню­ вання, відбитого від фонової або референтної відби­ ваючої поверхні (Д. Б І Ч-випромінювання може про­ никати на значну відстань у зразок, у якому може поглинатися комбінаційними частотами та обертона­ ми коливань різних груп аналіта, що є присутніми у зразку. Випромінювання, що не поглинулося, відби­ вається від зразка до детектора.

Спектр відбиття в БІЧ-області звичайно одержують шляхом розрахунку і побудови кривої залежності log ( 1/R) від значень довжин хвиль або хвильових чи­ сел.

R = І, '

де:

І - інтенсивність випромінювання, диффузно відби­ того від зразка;

І, - інтенсивність випромінювання, відбитого від фо­ нової або референтної поверхні, що відбиває;

Режим пропускання-відбиття. Цей режим є комбіна­ цією пропускання і відбиття. При вимірі пропускан­ ня-відбиття ( Т*) використовують дзеркало або дифу­ зійну відбиваючу поверхню для в ідбиття випромінювання, що пройшло крізь зразок вдруге; таким чином, подвоюється довжина оптичного шля­ ху. Випромінювання, що не поглинулося, відбиваєть­ ся від зразка до детектора.

T' = lт '

де:

68

lт - інтенсивність випромінювання, що пройшло і

відбилось, без зразка;

І- інтенсивність випромінювання, що пройшло і

відбилось, зі зразком;

П ІДГОТОВКА / ПОДАЧА ЗРАЗКА

Режим пропускання. Вимір і розрахунок пропускан­ ня ( 7) залежить від фонового спектра пропускання. Ре­ ферентним фоном може бути повітря, порожня кюве­ та, еталонний розчинник або, в окремих випадках, стандартний зразок. Даний метод звичайно застосо­ вують для розведених і нерозведених рідких зразків, дисперсних систем, розчинів і твердих речовин. Для вимірів пропускання твердих речовин використовують підхожий пристрій для зразка. Зразки поміщають у кювету з підхожою довжиною оптичного шляху (зви­ чайно від 0.5 мм до 4 мм), прозору для Б І Ч -випромі­ нювання, або аналізують поза кюветним відділенням, шляхом занурення в зразок волоконно-оптичного зон­ да п ідхожої конфігурації, що дозволяє записувати спектри в області пропускання, що відповідає специ­ фікації приладу і поставленому завданню.

Режим дифузійного відбиття. Цей метод звичайно зас­ тосовують для твердих речовин. Випробуваний зразок поміщають у підхожий пристрій. Слід звернути увагу на те, щоб умови вимірювання були максимально відтворюваними при переході від одного зразка до іншого. При зануренні в зразок волоконно-оптично­ го зонда його необхідно розташовувати таким чином, щоб забезпечити нерухомість зонда в процесі реєст­ рації спектра і максимально можливу відтворюваність умов вимірювання при переході від одного зразка до іншого. Випромінювання, відбите від референтної відбиваючої поверхні, сканують з метою одержання ба­ зової лінії і потім вимірюють коефіцієнт відбиття од­ ного або більше випробовуваних зразків. Звичайно як стандарти відбиття використовують керамічні плитки, перфторовані полімери та золото. Можуть бути вико­ ристані інші п ідхожі матеріали. Пряме порівняння можливе тільки для тих спектрів, що записані в по­ рівнянні з фоновою поверхнею з аналогічними оптич­ ними властивостями. Мають враховуватися : розмір ч астинок, наявність гідратаційної води і ступінь сольватації.

Режим пропускання-відбиття. Відбивач помішають за

зразком таким чином , щоб подвоїти довжину оптич­ ного шляху. Таке розташування може бути частиною конфігурації приладу з відбивачем і волоконно-оптич­ ною системою, у якому джерело і детектор знаходять­ ся з однієї сторони від зразка. Зразок досліджують у кюветі з дзеркальним або підхожім дифузійним відби­ вачем, зробленим з металу або інертного матеріалу (на­ ПРИКЛад, титану діоксиду), що не поглинає в БІЧ -об­ ласті.

ДЕРЖАВНА ФАРМАКОП ЕЯ УКРАЇН И 1 . 2

ФАКТОРИ, ЩО В ПЛ И ВАЮТЬ НА С П Е КТРАЛЬНИ Й В ІД КЛ И К

Температура зразка. Цей параметр важливий для вод­ них розчинів і багатьох рідин , для яких розходження в кілька градусів може викликати значні зміни спектра. Температура також є важливим параметром для твер­ дих речовин і порошків, що містять воду.

Вологість і залишки розчинників. Вологість і залишки

" розчинників, присутні у зразках, будуть збільшувати значимі смуги поглинання в спектрах БІЧ-області.

Товшина зразка. Товщина зразка, шо є відомим джере­ лом спектральної варіабельності і має враховуватися та/або контролюватися. Наприклад, при вимірюванні відбиття зразок може бути « нескінченно» товстим або тон ш і зразки постій ної тов щини повин н і мати стійкий , що диффузно відбиває, матеріал підкладки з постійною, бажано високоювідбиваючою здатністю.

Оптичні властивості зразка. Для твердих речовин по­ винні бути враховані розсіюючі властивості як по­ верхні , так і всього об'єму зразка. Для запису спектрів фізично, хімічно або оптично неоднорідних зразків може знадобитися усереднення зразка шляхом : збільшення розміру пучка або випробування великої кількості зразків, чи обертання зонда. Деякі фактори , такі як різний ступінь ущільнення або розмір части­ нок у порошках, характер поверхні, можуть бути при­ чиною значних спектральних розходжень.

Поліморфізм. Зміни в кристалічній структурі (полі­ морфізм) впливають на спектр. Грунтуючись на даних Б І Ч- спектрів можна розрізняти різноманітні крис­ талічні, а також аморфні форми твердих речовин. При наявності великого числа кристалічних форм необхідно упевнитися, що калібрувальні стандарти мають відповідний розподіл форм, підхожий для призначе­ ного застосування.

Вік зразків. Хімічні, фізичні або оптичні властивості зразків можуть змінюватися з часом. Необхідно пере­ конатися, що аналізовані в БІЧ-області спектра зраз­ ки є типовими до тих, що були використані при каліб­ руванні. При аналізі зразків різного віку мають бути враховані потенційні відмінності у вл.астивостях.

КОНТРОЛ Ь І Н СТРУМ ЕНТАЛ ЬНИХ ПАРАМ ЕТРІВ

Екс плуатацію приладу проводять відповідно до інструкиії виробника. Регулярно проводять перевірки відповідно до режиму використання приладу і випро­ бовуваних речовин.

Перевірка шкали доюкин хвиль (за винятком приладів з фільтром). Шкалу хвильових чисел перевіряють, як

правило, в області від близько 780 нм і до близько 2500 нм (від близько 1 2 800 см-І до близько 4000 см- І )

або в призначеному для аналізу спектральному діапа­ зоні з використанням одного або більш підхожих стан­ дартів хвильових чисел, що мають характеристичні максимуми і мінімуми в інтервалі використовуваних довжин хвиль. П ідхожими референтними матеріала­ ми, наприклад, є хлористий метилен або суміш оксидів рідкісноземельних металів. Записують спектр із таким самим спектральним розрізненням, як і при одержанні сертифікованого значення. Відзначають положення не менше як 3 піків, розташованих в межах використову­

ваного діапазону. Допустиме відхилення має станови­ ти ± 1 н м при 1 200 нм; ± 1 нм - при 1 600 нм; ± 1 .5 нм ­ при 2000 нм (±8 см-І - при 8300 см-І ; ±4 см І - при 6250 см- І ; ±4 см- І - при 5000 см-І). Для кожного піка

використовуваного референтного матеріалу застосо­ вують відхилення найближчої з вище наведених дов­ жин хвиль (хвильових чисел). Для приладів з фільтром калібрування ш кали хвильових чисел може бути ви ­

конане з використанням вузької водно-парової лінії при 7299.86 см-І або вузькоїлінії сертифікованого ма­

теріалу. Для оксидів рідкісноземельних металів ви­ падків найбільш підхожим стандартом є NIST 1920 (а).

Запис урежимі пропускання. Для довжини оптичного шляху 1 .0 мм може бути використаний метиленхло­

рид Р. Метиленхлорид дає виражені характеристичні смуги при 1 155 нм, 1 366 нм, 141 7 нм , 1 690 нм, 1838 нм,

1 894 нм, 2068 нм і 2245 нм. Для калібрування викори­ стовують смуги при 1 1 55 н м , 1 4 1 7 н м , 1 690 нм і

2245 нм. Також можуть бути використані інші підхожі стандарти .

Записурежимідифузійного відобиття. Може викорис­ товуватися суміш оксидів диспрозію, гольмію і ербію (у масовому співвідношенні 1 : 1 : 1 ) або інший сертифі­ кований матеріал. Цей референтний матеріал дає ха­ рактеристичні піки при 1 26 1 нм, 1 68 1 нм і 1 935 нм. Якщо неможливе використання зовнішніх твердих стандартів і якщо запис у режимі дифузійного відбит­ тя здійснюють безпосередньо в комірках або викорис­ товують волоконно-оптичні зонди, тоді використову­

ють інтенсивно перемішану суспензію 1 .2 г діоксиду титану р у близько 4 мл метиленхлориду Р безпосе­ редньо в коміриі або зонді. Спектр записують через 2 хв. Діоксид титану не поглинає в БІЧ-області. Спектр

записують з максимальною номінальною інструмен­ тальною шириною смуги 1 0 нм при 2500 нм ( 16 см-І

при 4000 см-І ) . Відзначають положення не менш 3 піків, розподілених в межах використовуваного діапа­ зону. Допустимі відхилення наведені в підрозділі « Пе­ ревірка ш кали довжини хвиль» . Для кожного піку використовуваного референтного матеріалу застосо­ вують відхилення для найближчоїдовжини хвилі (хви­ льового числа) для кожного використовуваного піка.

Перевірка відтворюваності довжин хвиль (крім приладів з фільтром). Відтворюваність довжин хвиль перевіря­ ють, використовуючи підхожі стандарти. Стандартне відхилення довжин хвиль стандарту має відповідати специфікаuіям виробни ка приладу.

I lеревірка фотометричної лінійності і стабільності Biдry­

ку. П еревірку фотометричної лінійності проводять з використанням набору стандартів пропускання або відбиття з відомими значеннями поглинання або відбиття, вираженими у відсотках. Для вимірів у ре­ жимі відбиття підхожими є полімерні стандарти з до­ бавками вуглецю. Використовують не менше 4 стан­ дартних зразків в інтервалі від 1 0 % до 90 %, такі як

10 %, 20 %, 40 % і 80 % з відповідними значеннями оп­ тичної густини 1 .0, 0.7, 0.4, і 0.1 . Я кщо систему вико­

ристовують для аналізу зразків з оптичною густиною вище ніж 1 .0, до набору стандартів додають 2 % і/або 5 % стандарти. Будують залежність отриманих значень оптичних густин стандартів проти наданих їм значень

оптичних густин і розраховують лінійну регресію. При­ пустимі відхилення складають 1 .00±0.05 для кута на­ хилу і 0.00±0.05 для точки перетину з віссю ординат.

Завдяки різниці в експериментальних умовах спект­ ри, записані при калібруванні стандартів відбиття в за­ водських умовах, можуть відрізнятися від спектрів тих самих стандартів, в експериментальних умовах, у яких вони згодом будуть використовуватися. Тому величи­ ни відбиття набору калібрувальних стандартів, вира­ жені у відсотках, не можуть бути корисними в спробі здійснити « абсолютне» калібрування для даного при­ ладу. Але поки хімічні або фізичні властивості стан­ дартів залишаються незмінними, і використовується такий самий референтний фон, як при одержанні сер­ тифікованих значень, послідовні виміри тих самих стандартів у тих самих умовах, включаючи точне встановлення зразка, надають інформацію про перед­ бaчyBaHy стабіл ьність фотометричного в ідклику. Відхилення ±2 % є прийнятним для довгострокової стабільності; це необхідно тільки в тому разі, якщо спектри записують без попередньої обробки зразка.

Перевірка фотометричного шуму. Перевірку фотомет­ ричного шуму проводять, використовуючи підхожі стандарти відбиття, зокрема, відбиваючі білі керамічні плитки або відбиваючі термопластичні смоли (наприк­ лад, політетрафторетилен). Відбиття стандарту скану­ ють у підхожому діапазоні довжин. хвиль/хвильових чисел відповідно до рекомендацій виробника приладу і розраховують фотометричний шум як подвоєний максимум шуму. Значення має бути приблизно вдвічі більше за стандартне відхилення. Значення фотомет­ ричного шуму має узгоджуватися зі специфікацією до спектрофотометра.

ІДЕНТИФІКАЦІЯ І СПЕКТРАЛЬНІ ХАРАКТЕРИСТ И КИ (ЯКІСНИ Й АНАЛІЗ)

Створення бібліотеки спектрів порівняння. Записують спектри відповідно кількості серій речовини, що були перевірені згідно встановлених специфікацій і які де­ монструють зміни, типові для випробовуваної речо­ вини (обумовлені, наприклад, різними виробником, агрегатн и м стано м , розміром ч астинок ) . Н абір спектрів надає інформацію для ідентифікації і харак-

теристики, щодо області подібності для цієї речовин и і є описом цієї речовини в спектральній бібліотеці, ви­ користовуваної для ії п одальшої ідентифікації. Кількість речовин у бібліотеці залежить від конкрет­ ного застосування, але занадто великі бібліотеки мо­ жуть ускладнювати встановлення расходжень між різними речовинами і валідацію. Усі спектри у вико­ ристовуваній бібліотеці повинні мати таку інформа­ цію:

-спектральний діапазон і число експериментальних значень при обробці даних;

-методику виміру;

-дані попередньої обробки.

Якшо створюються підгрупи (бібліотеки) , то вищезаз­ начені критерії застосовуються незалежно до кожної групи. Колекція спектрів у бібліотеці може бути пред­ ставлена різними способами відповідно до матемаТИ'I­ ного м етоду, використовуваного для ідентифікації. Наприклад, у вигляді:

-всіх індивідуал ьних спектрів, що представляють дану речовину;

-середнього спектра кожної серії речовини;

-опису розходжень між спектрами речовини, якщо необхідно.

Необроблені електронні дані для створення спектраль­ ної бібліотеки мають бути архівовані.

Попередня обробка даних. У багатьох випадках, зокре­ ма для спектрів, знятих у режимі відбиття, перед тим як розробити класифікацію або модель калібрування, можуть бути корисними різні методи попередньої ма­ тематичної обробки спектрів. Метою такої обробки може бути, наприклад, зменшення коливань базової лінії, зменшення впливу відомих факторів, що зава­ жають подальшому використанню математичних мо­ делей або стисненню експериментальних даних перед використанням. Типови методами є корекція мульти­ плікативного розкиду (MSC), перетворення Кубелка­ Мунка, способи стиснення спектральних даних, що можуть включати організацію багатовіконного режи­ му і зменшення шуму, а також чисельний розрахунок першої або другої похідної спектра. Більш високі похідні не рекомендуються. У деяких випадках спект­ ри можуть бути також нормалізовані, наприклад, ]а максимумом поглинання, середньою величиною по­ глинання або інтегральною площею поглинання під спектром .

Усі математичні перетворення мають проводитися з обережністю, оскільки при цьому можуть бути введеІІІ

заважаючі фактори або може бути втрачена істотна інформація (важлива для кваліфікації методик). Не­ обхідне чітке розуміння алгоритму; і у всіх випадках логічне обгрунтування має документуватися.

Оцінка даних. Проводять пряме зіставлення спектрів досліджуваної речовини з індивідуальними або серед­ німи спектрами порівняння всіх речовин бази дан их на основі їх математичної кореляції або інших підХО-

жих алгоритмів. Для класифікації може бути викори­ станий набір відомих середніх спектрів порівняння і розходження навколо середнього із застосуванням ал­ горитму класифікації. Існують різні алгоритми, засно­ вані : на аналізі основних компонентів (РСА) у комб­ інації з кластерним аналізом; SIMCA (програмувальне

незалежне м оделювання за допомогою аналогії кл ас ів) ; СОМ PARE функціях, що використовує

фільтри або UNEQ (нерівномірно розсіяний клас) і інші, використовувані в програмному забезпеченні приладів для спектрометрії в ближній області спект­ ра, або в окремому програмному забезпеченні, яким забе зпечені прилад и . М ає бути п ідтвердже на надійність алгоритму, обраного для конкретного зас­ тосуван ня. Н априклад, коефіцієнт кореляції, сума квадратів різниць або відстаней при використанні кла­ стерного аналізу мають знаходитися в прийнятних межах, визначених у процесі валідації.

Валідація бази даних.

Специфічність. У процесі валідації має бути встанов­ лена специфічність класифікації використовуваної бази даних спектрів для ч іткої ідентифікації даної ре­ човини і відповідної вибірностіу порівнянні з іншими речовинами. Установлюють пороги прийнятності. Ви­ сокі пороги дають більш високий ступінь вибірності, але можуть викликати деякі помилки через зміни, шо відбуваються у самих речовинах. Зниження порогів ви­ piшyє дану проблему, але може приводити до сумнів­ них результатів. П отенційні проблемні аспекти по­ винні бути внесені до спектральної бази даних та класифіковані способом, шо застосовується для інших речовин бази даних, наприклад, за описом, хімічною структурою або за назвою. ці проблеми мають бути обов'язково ідентифіковані. Окремі зразки речовин, представлених у базі даних, але не використаних при

й створенні (тобто різні партії, суміші), пови·нні бути

чітко ідентифіковані при аналізі.

Робасність. Робасність методики якісного аналізу та­ кож має бути оцінена для встановлення впливу на ре­ зультат аналізу незначних відхилень від нормальних умов проведення аналізу. При цьому, не має бути змін у попередній обробці і калібруванні параметрів алго­

ритму. Типовими проблемними аспектами є:

-вплив розходження в умовах навколишнього сере­ довища (наприклад, температура і вологість в лабо­ раторії) ;

-вплив температури зразка, положення зразка в оп­ тичному вікні, глибині зонда й ущільнення/паку­ вання матеріалу;

-заміна частин приладу або пристроїв подачі зразка.

КІЛЬКІСН И Й АНАЛ ІЗ

Створення бібліотеки спектрів порівняння для калібру­ вальної моделі. Калібрування являє собою процес ство­ рення математичної моделі залежності відклику аналі-

тичного приладу від властивостей зразків. Може бути використаний будь-який алгоритм калібрування, який може бути чітко заданий у точній математичній за­ лежності і при цьому дає адекватні результати. Запи­ сують спектри у всьому діапазоні вимірювань для підхожої кількості зразків з відомими значеннями кількісного вмісту (наприклад, вмісту води). Викорис­ товувані в калібрувальній моделі значення довжин хвиль можуть порівнюватися з відомими спектраль­ ними смугами аналізованого зразка і таким и самими смугами матриці, для перевірки того, що смуги аналі­ зованого зразка, які являють інтерес, використані при калібруванні. Установлюють калібрувальні моделі для 2/3 випробуваних зразків. Порівнюють 1 /3 випробо­ вуваних зразків, що залишилися , з базою даних. Усі зразки мають давати результати кількісного визначен­ ня з точністю, що відповідає призначеній меті мето­ дики. Коректність кількісного визначення має бути продемонстрована змінами матриці в межах заданого інтервалу. Я к правило, використовують модель мно­ жинної лінійної регресії ( M LR) , окремих найменших квадратів (PLS) і регресії основних компонентів (PCR). ДЛЯ PLS або PCR калібрувань коефіцієнти або наван­ таження можуть наноситися на графік, і області вели­ к и х коефіцієнті в порівнюватися зі спектрами аналізованих зразків. Необроблені дані для підготов­ ки калібрувальної моделі мають бути заархівовані без попередньої обробки даних.

Попередня обробка даннх. Попередня обробка даних може бути визначена як математичне перетворення БІЧ -спектральнЬІХ даних з метою підвищення якості спектру і /або виключення або зменшення небажаних джерел відхилень до розробки моделі калібрування. Існує багато підхожих алгоритмів для попередньої об­ робки даних і калібрування. При виборі алгоритмів ви­ ходять з того, наскільки вони підходятьдля призначе­ ної м ети . В ибір довж и н и хвилі може збільшити ефективність калібрувальних моделей, зокрема, при використан ні методу множинної лінійної регресії MLR (наприклад, при визначенні розміру частинок). Попередня обробка може бути використана також у тих випадках, коли необхідно виключити певні інтер­ вали шкали довжин хвиль, наприклад, при визначенні води в гідратах. При обробці даних також може бути застосований стиск довжин хвиль.

Валідаційні параметри. П ри валідації методик у БІЧ­ області спектра використовуються таки самі аналі­ тичні характеристики як і для іншихї аналітичних ме­ тодик. Специфічні критерії прий нятності для кожної валідаційної характеристики повинні враховувати призначення метода.

Специфічність. Відносна розрізнювальна здатність і се­ лективність для кількісного визначення мають бути аналогічними до зазначених у розділі «Якісний аналіз» . Ступінь специфічності кількісного визначення зале­ жить від застосування методики і контрольованих фак­ торів ризику. Зміни в концентраціях матриці в межах робочого діапазону методики не мають значимо впли­ вати на результати кількісного визначення.