Định lượng cefuroxim trong một số viên nén trên thị trường bằng máy quang phổ cận hồng ngoại cầm tay

Các phương pháp thông thường được sử dụng để phân tích, kiểm tra và giám soát thuốc như sắc ký lớp mỏng TLC, sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC, sắc ký lỏng khối phổ LC_MS, quang phổ UV_VIS,

TRÊN THỊ TRƯỜNG BẰNG MÁY QUANG PHỔ CẬN HỒNG NGOẠI CẦM TAY

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

HÀ NỘI – 2016

TRÊN THỊ TRƯỜNG BẰNG MÁY QUANG PHỔ CẬN HỒNG NGOẠI CẦM TAY

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất đến

ThS Nguyễn Lâm Hồng và DS Bùi Văn Trung đã luôn tận tình hướng dẫn,

giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành khóa luận

tốt nghiệp này

Tôi cũng xin cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường, các phòng ban cùng

Bộ môn Hóa Phân tích- Độc chất…và toàn thể cán bộ, nhân viên trường Đại

học Dược Hà nội đã dạy bảo, tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong thời gian học

tập và nghiên cứu tại trường

Tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể các anh chị Khoa Vật lý đo

lường-Viện kiểm nghiệm thuốc TW đã tạo điều kiện thuận lợi và hướng dẫn tận tình

những kiến thức thiết thực trong suốt thời gian tôi thực hiện ngiên cứu và

giúp tôi có thể hoàn thành tốt khóa luận

Cuối cùng, một lần nữa tôi xin bảy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình,

anh chị, bạn bè… đã luôn động, viên giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về cefuroxim axetil 3

1.1.1 Công thức cấu tạo, danh pháp 3

1.1.2 Tính chất vật lý 3

1.1.3 Các dạng bào chế 3

1.1.4 Các phương pháp định tính, định lượng thông thường 4

1.2 Tổng quan về phương pháp quang phổ cận hồng ngoại 4

1.2.1 Nguyên lý cơ bản của phương pháp quang phổ NIR 5

1.2.2 Các kỹ thuật đo phổ NIR 11

1.2.3 Thiết bị 13

1.2.3.1 Nguyên tắc cấu tạo 13

1.2.3.2 Nguyên tắc hoạt động 16

1.2.4 Ưu, nhược điểm của phương pháp quang phổ NIR 16

1.2.4.1 Ưu điểm 16

1.2.4.2 Nhược điểm 17

1.2.5 Ứng dụng phổ NIR 17

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

2.1 Đối tượng 20

2.2 Nguyên liệu, thiết bị 20

2.2.1 Nguyên liệu 20

2.2.2 Thiết bị 21

2.3 Nội dung nghiên cứu 22

2.4 Phương pháp nghiên cứu 22

2.4.1 Xây dựng quy trình phân tích 22

2.4.2 Thẩm định quy trình phân tích 23

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 24

3.1 Quy trình phân tích 24

3.1.1 Điều kiện tiến hành 24

3.1.2 Định lượng cefuroxim axetil bằng phương pháp cận hồng ngoại 24

3.2 Công thức bào chế các viên nén chứa cefuroxim axetil 25

3.2.1 Công thức bào chế viên nén Haginat 500 25

3.2.2 Công thức bào chế viên nén Pmz-Zanimex 250 26

3.2.3 Công thức bào chế viên nén Cerzinate 250 26

3.3 Thiết lập đường tuyến tính của các viên mô hình 27

3.3.1 Thiết lập đường tuyến tính của Haginat 500 29

3.3.2 Thiết lập đường tuyến tính của Pmz- Zanimex 250 30

3.3.3 Thiết lập đường tuyến tính của Cerzinate 250 31

3.4 Thẩm định quy trình phân tích 32

3.3.1 Độ tuyến tính 32

3.3.2 Độ đặc hiệu 33

3.3.3 Độ đúng 34

3.3.4 Độ lặp lại 36

3.3.5 Độ chính xác trung gian 38

3.4 Ứng dụng phân tích thuốc trên thị trường 41

3.5 Bàn luận 41

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

STT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

1 AOTF Acousto-Optic Tunable

Filter Bộ phận điều tiết quang âm

3 FT Fourier Transform Biến đổi Fourier

4 HPMC High Performance Liqid

Chromatography Sắc ký lỏng hiệu năng cao

7 LC-MS

Liquid Chromatography Tandem mass

Spectrometry

Sắc ký lỏng khối phổ

10 NIRS Near Infrared

DANH MỤC CÁC BẢNG

1 Bảng 2.1 Các mẫu thuốc thử trên thị trường 20

2 Bảng 2.2 Các tá dược trong công thức bào chế 21

5 Bảng 3.1 Công thức bào chế viên nén Haginat 500 25

6 Bảng 3.2 Công thức bào chế viên nén Pmz-Zanimex 250 26

7 Bảng 3.3 Công thức bào chế viên nén Cerzinate 250 26

8 Bảng 3.4 Hàm lượng cefuroxim axetil trong các viên mô

11 Bảng 3.7 Kết quả thẩm định độ đặc hiệu của phương pháp 33

12 Bảng 3.8 Kết quả thẩm định độ đúng của Haginat 500 34

13 Bảng 3.9 Kết quả thẩm định độ đúng của Pmz-Zanimex

250

35

14 Bảng 3.10 Kết quả thẩm định độ đúng của Cerzinate 250 35

15 Bảng 3.11 Kết quả thẩm định độ lặp lại của Haginat 500 37

16 Bảng 3.12 Kết quả thẩm định độ lặp lại của Pmz-Zanimex

250

37

17 Bảng 3.13 Kết quả thẩm định độ lặp lại của Cerzinate 250 38

18 Bảng 3.14 Kết quả thẩm định độ chính xác trung gian của 39

DANH MỤC CÁC HÌNH

1 Hình 1.1 Công thức hóa học của cefuroxim axetil 3

2 Hình 1.2 Mô hình các kiểu dao động hóa trị của phân tử 6

3 Hình 1.3 Mô hình các kiểu dao động uốn của phân tử 7

4 Hình 1.4 Giản đồ phân bố thế năng dao động trong phân tử 9

5 Hình 1.5 Phổ MIR đo bằng phản xạ toàn phần và phổ NIR đo bằng phản xạ khuếch tán của Magie stearat

11

6 Hình 1.6 Máy quang phổ NIR đo truyền qua 14

9 Hình 1.9 Phân tích phổ NIR xuyên qua bao bì 19

10 Hình 1.10 Phân tích hàng loạt viên trên dây chuyền sản xuất

bằng NIR

19

13 Hình 3.3 Đường tuyến tính của Haginat 500 29

14 Hình 3.4 Đường tuyến tính của Pmz-Zanimex 250 30

15 Hình 3.5 Đường tuyến tính của Cerzinate 250 31

ĐẶT VẤN ĐỀ

Thuốc trên thị trường Việt Nam ngày càng đa dạng về chủng loại và được sản xuất với số lượng lớn gây rất nhiều khó khăn cho công tác kiểm tra, giám sát và đảm bảo chất lượng thuốc Đặc biệt, với công nghệ ngày càng phát triển, thuốc giả ngày càng được sản xuất một cách tinh vi, trà trộn vào thị trường thuốc dưới nhiều hình thức khác nhau Do đó, thuốc giả, thuốc kém chất lượng đang là một mối nguy hiểm thường trực cho sức khỏe cộng đồng

và đe dọa đến lợi ích, uy tín của các công ty sản xuất dược phẩm

Cefuroxim - kháng sinh Cephalosporin thế hệ 2, nhóm β-lactam [1], hiện đang là một trong những loại kháng sinh được các nhà thuốc, trung tâm y

tế, bệnh viện…sử dụng phổ biến và rộng rãi Chính vì được sử dụng phổ biến

mà tình trạng thuốc giả, thuốc kém chất lượng của các chế phẩm chứa cefuroxim ngày càng gia tăng

Các phương pháp thông thường được sử dụng để phân tích, kiểm tra và giám soát thuốc như sắc ký lớp mỏng (TLC), sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), sắc ký lỏng khối phổ (LC_MS), quang phổ UV_VIS, IR …cho kết quả với độ chính xác cao, nhưng tốn rất nhiều thời gian, nhân lực… và rất khó

có thể kiểm soát hết được chất lượng của tất cả các thuốc trên thị trường Trước những thực trạng trên, vấn đề cấp thiết đặt ra là phải tìm được những phương pháp có thể phân tích nhanh để kiểm soát được hết chất lượng của các thuốc trên thị trường, nhất là những thuốc có nguy cơ cao bị làm giả Phương pháp quang phổ cận hồng ngoại được biết đến là kỹ thuật mới mang những ưu điểm như phân tích nhanh, không phá hủy mẫu, ít phải chuẩn bị mẫu, không tốn dung môi, hóa chất, không độc hại và có thể đáp ứng được các nhu cầu cấp thiết hiện nay

Vì vậy, tôi đã tìm hiểu, nghiên cứu và chọn đề tài: “Định lượng

cefuroxim trong một số viên nén trên thị trường bằng máy quang phổ

cận hồng ngoại cầm tay” làm đề tài cho báo cáo khóa luận tốt nghiệp của

mình với 3 mục tiêu sau:

 Xây dựng được quy trình phân tích cefuroxim bằng phương pháp quang phổ cận hồng ngoại trên một số nền chế phẩm viên nén

 Thẩm định quy trình phân tích đã xây dựng

 Ứng dụng phân tích thuốc trên thị trường

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về cefuroxim axetil

1.1.1 Công thức cấu tạo, danh pháp

Công thức hóa học [7], [26]:

Hình 1.1 Công thức hóa học của cefuroxim axetil

Công thức phân tử: C20H22N4O10S [26]

Khối lượng phân tử: 510,47 g/mol [26]

Tên khoa học (IUPAC): (RS)1R1-Acetoxyethyl (6R,7R)-3 [(carbamoyloxy)methyl]-7-8-oxo-5-thia-1-azabicyclo[4.2.0]oct-2-ene-2-

Dạng viên nén, viên nén bao phim, viên nang: 125 mg, 250 mg, 500 mg [3], [10], [11]

của hai pic chính trên sắc ký đồ của dung dịch chuẩn [2], [26]

1.2 Tổng quan về phương pháp quang phổ cận hồng ngoại

Phổ cận hồng ngoại được biết đến từ đầu thế kỷ XIX [18], nhưng do sự phát triển mạnh mẽ suốt một thời gian dài của phổ UV-VIS và phổ hồng ngoại giữa (MIR), gần đây là sự bùng nổ của công nghệ quang phổ Raman mà phổ NIR hầu như bị lãng quên [5] Khoảng 30 năm trở lại đây, nhờ sự cải tiến

về công nghệ của thiết bị NIR và hỗ trợ đắc lực của phần mềm phân tích, vai trò quan trọng của phổ NIR đã dần được phát huy [5], [9] Đã có nhiều nghiên

cứu được công bố cho thấy phổ NIR không chỉ là công cụ phân tích thường quy mà còn là công cụ nghiên cứu quan trọng, nó cung cấp những thông tin quan trọng và có những ứng dụng mà không thể có được từ bất kỳ phương pháp phân tích nào khác [15]

1.2.1 Nguyên lý cơ bản của phương pháp quang phổ NIR

Bức xạ cận hồng ngoại (NIR) là các bức xạ có bước sóng từ 780 nm đến 2500 nm nằm trong vùng hồng ngoại [6], [9], [27] Phổ cận hồng ngoại là phổ dao động phân tử, nó khác với phổ Raman và phổ hồng ngoại giữa (MIR) [14], [19], [20] Để tìm hiểu chi tiết về phổ NIR, chúng ta cùng tìm hiểu về

mô hình dao động của các nguyên tử trong phân tử

Các liên kết trong phân tử có các kiểu dao động như sau:

 Dao động duỗi (Hình 1.2.(a,b,c)): Gồm dao động duỗi đối xứng và

không đối xứng Dao động duỗi làm thay đổi khoảng cách giữa các nguyên tử trong phân tử

(a)

(b)

(c)

Hình 1.2.(a,b,c) Mô hình các kiểu dao động hóa trị của phân tử

 Dao động uốn (Hình 1.3.(a,b,c)): Uốn trong mặt phẳng và ngoài mặt

phẳng

Dao động uốn làm thay đổi góc liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử

(a)

(b)

(c)

Hình 1.3.(a,b,c) Mô hình các kiểu dao động uốn của phân tử

Trong phân tử, dao động của các nguyên tử cũng tồn tại ở các trạng thái khác nhau, được xếp theo bậc dựa vào các mức năng lượng mà chúng tồn tại [9], [14], [20] Ở điều kiện thường, chúng dao động ở trạng thái cơ bản (bậc 0) và càng lên bậc cao, năng lượng dao động của phân tử càng lớn

Khi khoảng cách giữa hai nguyên tử (khối lượng lần lượt m 1 và m 2 )

trong liên kết là r e,tần số dao động của liên kết được cho bởi công thức:

√

Trong đó và k là hệ số đàn hồi của liên kết

Năng lượng dao động thực tế của phân tử được ngoại suy từ phép tính gần đúng của phương trình Schrodinger, được gọi là phương trình thế năng Morse Biểu diễn phương trình thế năng ấy dưới dạng số sóng như sau:

( ) ( ) ( ) ( )

Ở phương trình trên, là tần số góc dao động tương ứng với trạng thái mà khoảng cách hai nguyên tử là re; là số thứ tự của bậc năng lượng đang xét; là các hằng số, trong đó

Khi làm gần đúng thêm bước nữa, bỏ bớt số hạng thứ ba, phương trình

có dạng là:

( ) ( ) ( )Đây là phương trình gần đúng của biểu thức thế năng dao động của phân tử hay được sử dụng nhất trong các tài liệu [9] [20]

Giản đồ phân bố năng lượng như sau:

Hình 1.4 Giản đồ phân bố thế năng dao động trong phân tử

Từ giản đồ trên ta thấy, khi tương tác với các bức xạ IR thích hợp, phân

tử sẽ hấp thụ một phần năng lượng để chuyển lên trạng thái dao động cao hơn, kết quả là tạo nên các dải dịch chuyển trên phổ đồ của chất phân tích Các chuyển dịch xảy ra từ mức năng lượng cơ bản (bậc 0) lên trạng thái dao động bậc 1 thì gọi là các dải chuyển dịch cơ bản Các dịch chuyển xảy ra giữa trạng thái dao động cơ bản và các mức năng lượng có bậc cao hơn (từ bậc 2 trở lên) thì được gọi là các overtone [9], [17], [20]

Các dao động rung lắc, uốn và xoay dễ xảy ra hơn các dao động dọc theo trục và chúng cần năng lượng nhỏ hơn năng lượng tạo các overtone Các bức xạ trong vùng MIR và FIR tạo nên các dịch chuyển cơ bản Bức xạ vùng FIR có bước sóng dài, năng lượng yếu, ít làm thay đổi trạng thái dao động, có

chăng chỉ làm thay đổi được các trái thái rung lắc đơn giản Phổ FIR ít được ứng dụng trong phân tích [20]

Các bức xạ vùng MIR có năng lượng phù hợp với nhiều loại liên kết nên rất dễ bị hấp thụ, cường độ các dải hấp thụ lớn Mỗi liên kết hấp thụ một dải sóng đặc trưng khác nhau và tách biệt nhau rõ ràng Vì thế, mỗi dải trong phổ MIR đặc trưng cho từng kiểu dao động khác nhau của mỗi liên kết khác nhau Tập hợp các dải ấy (phổ MIR) đặc hiệu cho một chất khác nhau Trong phân tích, phổ MIR được xem là phổ vân tay để xác định các chất Phân tích phổ MIR còn có thể xác định được cấu trúc phân tử các chất phân tích

Đối với các bức xạ trong vùng NIR, do có năng lượng lớn nên khi tương tác với phân tử chất phân tích sẽ có hai khả năng xảy ra Thứ nhất, làm thay đổi trạng thái dao động phân tử từ cơ bản lên các bậc cao 2,3,4… tạo nên overtone; thứ hai, làm các dao động cơ bản khác nhau trong phân tử xảy ra đồng thời Bởi vậy, phổ NIR chính là sự kết hợp của các dải dịch chuyển bội tần và các dải dịch chuyển cơ bản Các dải phổ trong vùng NIR có sự chồng chập lên nhau nên hình dáng phổ tù, không tách biệt được các dải hấp thụ cho từng kiểu liên kết Thêm vào đó, cường độ phổ NIR là thấp hơn rất nhiều so với phổ MIR nên so với phổ MIR và phổ Raman, phổ NIR có độ đặc hiệu không cao [9], [17]

Overtone thường xảy ra ở các bước sóng ngắn trong vùng NIR và đặc trưng cho các liên kêt X-H (cụ thể là C-H, S-H, N-H và O-H) Overtone bậc càng cao thì càng khó xảy ra hơn, cường độ phổ hấp thụ càng yếu hơn Trên phổ NIR, overtone có cường độ thấp hơn từ 10 đến 1000 lần so với cường độ của các dải dịch chuyển cơ bản [9], [17], [27]

Hình 1.5 Phổ MIR đo bằng phản xạ toàn phần và phổ NIR đo bằng phản xạ

khuếch tán của Magie stearat

Tuy không đặc hiệu như vậy, nhưng cũng vì năng lượng lớn, tỉ lệ hấp thụ xảy ra ít nên bức xạ NIR có thể xuyên sâu hơn vào mẫu phân tích, mang nhiều thông tin về mẫu phân tích hơn, giúp chúng ta có thể đo được phổ thông qua bao bì trong suốt như thủy tinh, polymer… tạo nên các ưu việt của phổ NIR [27] Các ứng dụng phổ NIR sẽ tiếp tục được trình bày ở các mục sau

1.2.2 Các kỹ thuật đo phổ NIR

Có ba kỹ thuật đo phổ NIR đó là: truyền qua, phản xạ truyền qua và phản xạ khuếch tán

Kỹ thuật đo truyền qua và phản xạ truyền qua có cùng bản chất, đều dựa trên việc xác định tỉ lệ cường độ của chùm bức xạ trước và sau khi truyền qua mẫu phân tích Tỉ lệ ấy phụ thuộc vào độ hấp thụ riêng của phân tử ε,

nồng độ chất phân tích C và quang trình l khi bức xạ đi qua mẫu Chúng tuân

theo định luật Lambert – Beer:

( )

Trong đó, I và I0 là cường độ bức xạ trước và sau tương tác với chất phân tích

Các kỹ thuật này khi đo phải chuẩn bị mẫu, tốn nhiều thời gian Nếu muốn định lượng thì phải ổn định được quang trình (độ dày mẫu và góc chiếu), phụ thuộc vào bản chất từng mẫu đo (mỗi mẫu có khoảng tuyến tính khác nhau)…So với phổ hồng ngoại và Raman trên phương diện định tính, nó không đặc hiệu bằng Về mặt định lượng, nó được áp dụng cho các chất lỏng, tuy nhiên so với phổ UV-VIS thì độ chính xác không cao Chính vì thế các kỹ thuật này ít được sử dụng

Trong kỹ thuật đo phản xạ khuếch tán, người ta xây dựng phổ dựa trên

tỷ lệ R của cường độ ánh sáng sau khi phản xạ qua mẫu đo I với cường độ ánh sáng phản xạ qua bề mặt nền chuẩn hoặc nền mẫu I R

Khi thâm nhập vào chất phân tích, bức xạ NIR truyền một phần năng lượng làm thay đổi trạng thái dao động của phân tử Phần năng lượng còn lại được truyền đến detector Sự chênh lệch cường độ giữa ánh sáng phản xạ bởi nền mẫu và ánh sáng phản xạ thu được từ mẫu phân tích tạo nên “độ hấp thụ

giả” log 10 (1/R) ở từng bước sóng tương ứng [9], [27] Phổ đồ được xây dựng

từ sự thay đổi “độ hấp thụ giả” theo bước sóng của mẫu phân tích được gọi là phổ NIR của chất ấy

So với các kỹ thuật trên, kỹ thuật đo phản xạ khuếch tán đang cho thấy nhiều ưu thế:

Thứ nhất, phép đo phản xạ khuếch tán không phụ thuộc vào độ dày, quang trình của chất phân tích mà chỉ phụ thuộc vào bản chất và tỉ lệ của chất phân tích trong mẫu phân tích Đối với các mẫu đo rắn, người ta chiếu trực

tiếp bức xạ NIR vào mẫu để đo Đối với các mẫu lỏng, người ta thiết kế thêm các hạt nhỏ phản xạ ánh sáng để cho vào dung dịch (quicksand), bức xạ NIR khi chiếu vào dung dịch, sau khi tương tác với chất phân tích ở dạng dung dịch, tín hiệu đầu ra được phản xạ lại và vẫn mang thông tin về chất phân tích Điều này giúp chúng ta có thể phân tích nhanh mà không cần hoặc rất ít phải chuẩn bị mẫu trong quá trình phân tích, tiết kiệm thời gian, chi phí, không cần nhiều phụ kiện trợ giúp (cu vét, cốc đo…), giảm sai số do các yếu tố ngoại lai

và tăng độ chính xác của phép đo

Thứ hai, các phần mềm phân tích phổ hiện nay sử dụng phương pháp bình phương tối thiểu từng phần tại nhiều bước sóng (Partial least square - PLS), phương pháp phân tích cấu tử chính (Principal component analysis-PCA) cho phép định lượng được các thành phân chất phân tích dựa vào sự thay đổi tỉ lệ đáp ứng của nó trong nền mẫu Khi thay đổi nồng độ chất phân tích, tỉ lệ “độ hấp thụ” của nền mẫu và của chất phân tích tại các điểm khác nhau cũng thay đổi theo Dựa vào sự thay đổi ấy, chúng ta có thể thiết lập được đường chuẩn từ phổ chất phân tích và nồng độ tương ứng Khi có sự thay đổi về điều kiện đo, tỉ lệ cường độ giữa các đỉnh vẫn không thay đổi nhiều nên đường chuẩn được xây dựng khá chính xác, ít bị ảnh hưởng bởi các thay đổi nhỏ trong quá trình đo Sử dụng đường chuẩn ấy, chúng ta đo phổ của chất phân tích và có thể xác định được ngay hàm lượng của chất phân tích trong mẫu

1.2.3 Thiết bị

1.2.3.1 Nguyên tắc cấu tạo

Về cơ bản, máy quang phổ NIR cấu tạo bởi các bộ phận sau: nguồn sáng, hệ quang, bộ phận đựng mẫu và detector Tùy theo kiểu đo mà vị trí của detector được bố trí khác nhau như hình dưới

Hình 1.6 Máy quang phổ NIR đo truyền qua

Hình 1.7 Máy quang phổ NIR đo phản xạ

 Nguồn NIR

Đèn NIR đặc trưng được sử dụng trong các thiết bị NIR là đèn halogen với công suốt nguồn từ 5 w đến 50 w Đối với các đèn NIR, đèn càng sử dụng

ở nhiệt độ thấp thì tuổi thọ càng được kéo dài và ưu điểm của các loại đèn này

là có thể sử dụng ở công suất thấp nên tuổi thọ đèn được tăng lên [9], [17], [22]

 Hệ quang

Loại phổ biến nhất đang được lưu hành có cấu tạo gồm:

 Bộ phận đơn sắc: Hệ thống thấu kính kết hợp với lăng kính hoặc cách

tử

 Bộ phận điều tiết quang âm (acousto-optic tunable filter (AOTF))

Hình 1.8 Máy quang phổ NIR

 Detector

Các thiết bị phân tích NIR có thể quét với tốc độ cao, nên những detector đáp ứng nhanh đƣợc ƣu tiên sử dụng Các detector này phải đƣợc làm lạnh khi làm việc bằng pin nhiệt điệnhoặc nitrogen lỏng Một số loại detector phổ biến cho thiết bị này là InSb, MCT và InGaAs Trong đó detector InGaAs kết hợp làm lạnh bằng pin peltier với độ tuyến tính cao, độ nhạy cao và khả năng đáp ứng nhanh là loại đƣợc dùng phổ biến nhất hiện nay [9], [23]

 Bộ phận đựng mẫu

 Thiết bị đo phản xạ khuếch tán sử dụng cửa sổ thạch anh [9]

 Thiết bị đo truyền qua sử dụng cu-vét đo bằng thủy tinh hoặc thạch anh [9]

 Một số thiết bị đo sử dụng chế độ phản xạ truyền qua đƣợc thiết kế bộ phận đựng mẫu kiểu sợi quang nhằm tăng quang trình, tăng khả năng

tương tác của mẫu và bức xạ NIR, giảm bớt sai số về quang trình [9], [17]

1.2.3.2 Nguyên tắc hoạt động

Chùm tia sáng từ nguồn đi vào hệ quang được tách thành các dải phổ đơn sắc hoặc được biến điệu thành các đặc trưng riêng cho mỗi loại tia đơn sắc Sau khi qua hệ quang, bức xạ này được chia làm hai phần bằng gương bán mạ hoặc gương quay Một phần các bức xạ này tiếp tục tới và tương tác với mẫu phân tích, phần còn lại tới thẳng detector Bằng cách ghi nhận, số hóa

và so sánh tín hiệu tới trực tiếp và tín hiệu sau tương tác, người ta thiết lập nên phổ NIR của các chất phân tích Các phần mềm hiện nay cho phép xử lý phổ sau phân tích, xây dựng thư viện phổ chuẩn, so sánh phổ để định tính và

có các thuật toán riêng để thiết lập phương pháp định lượng các thành phần mẫu phân tích [9], [17]

1.2.4 Ưu, nhược điểm của phương pháp quang phổ NIR

1.2.4.1 Ưu điểm

 Phổ NIR có năng lượng lớn, có thể đi sâu vào trong mẫu phân tích, mang đủ thông tin của chất phân tích, đảm bảo được sự đồng đều bên trong mẫu phân tích

 Bằng kỹ thuật đo phản xạ khuếch tán, có thể đo mẫu trực tiếp, không cần phá hủy mẫu, tiết kiệm thêm thời gian phân tích, đặc biệt có thể kiểm soát chất lượng thuốc ngay trong quy trình sản xuất kín

 Thời gian phân tích nhanh (không quá 30 giây), giúp phân tích được nhiều mẫu, rất hiệu quả trong công tác sàng lọc nhanh thuốc giả

 Vừa có thể ứng dụng định tính, vừa có thể ứng dụng định lượng mẫu trực tiếp, độ chính xác cao

 Đo được nhiều dạng mẫu, nhiều dạng bào chế khác nhau

 So với phương pháp phổ MIR, phổ NIR ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường hơn nên độ ổn định của phép phân tích cao hơn

 So với phương pháp phổ UV-VIS, phổ NIR đặc hiệu hơn Phổ UV chỉ

đo được dung dịch lỏng ở nồng độ thích hợp, phổ NIR có thể đo trực tiếp mẫu mà không cần hoặc rất ít chuẩn bị mẫu, xác định được các mẫu có hàm lượng lớn, đo được cả chất rắn, bột, lỏng, hỗn dịch

 So với phương pháp quang phổ Raman, do điểm thu phổ có kích thước lớn hơn nên thông tin thu được từ chất phân tích có tính đồng đều cao nên phép định tính mang đầy đủ thông tin hơn, phép định lượng chính xác hơn Phép định lượng mẫu rắn bằng phương pháp NIR chính xác hơn phép định lượng bằng phương pháp quang phổ Raman [21], [24]

1.2.4.2 Nhược điểm

 Độ đặc hiệu cho phép định tính dược chất là không cao, giới hạn phát hiện thấp Không thể hiện được đặc trưng của các thành phần chính bên trong nền mẫu gồm hỗn hợp nhiều chất phân tích

 Công tác xây dựng đường chuẩn định lượng cho từng loại mẫu là khác nhau, cần tỉ mĩ, cẩn thận và chính xác thì phép phân tích sau đó mới đảm bảo được

 Cần phải căn chỉnh lại máy trước khi tiến hành định lượng để cho kết quả chính xác [21], [24]

1.2.5 Ứng dụng phổ NIR

 Ứng dụng trong các sản phẩm nông - lâm nghiệp

Quang phổ cận hồng ngoại được áp dụng để định lượng các thành phần của sản phẩm nông – lâm nghiệp như độ ẩm, hàm lượng dầu, đạm, axit tự do, protein, carbonhydrate…một cách đáng tin cậy, nhanh chóng mà không bị phá hủy mẫu và không tốn kém Từ đó, ta xây dựng quy trình tối ưu trực tiếp

trong quá trình gieo trồng đến thu hoạch sản phẩm; kiểm tra, đánh giá chất lượng thức ăn vật nuôi trong từng giai đoạn đạt chất lượng và hiệu quả [8]

 Ứng dụng trong công nghiệp hóa dầu

Chỉ số octan là một đại lượng quy ước đặc trưng cho tính chống kích

nổ của nhiên liệu Chỉ số này được đo bằng tỉ lệ phần trăm thể tích isooctane

có trong hỗn hợp của nó với n-heptan và có khả năng chống kích nổ tương đương khả năng chống kích nổ của nhiên liệu thí nghiệm ở điều kiện chuẩn NIRS đã được chứng minh là có khả năng đo chỉ số octan trong thời gian ngắn Một số nhà máy lọc dầu đã và đang bắt đầu cài đặt các công cụ giám sát NIRS bằng sợi quang học để kiểm soát quá trình pha trộn [24].Trong nhiều trường hợp NIRS có thể hỗ trợ việc phân tích hoặc kiểm soát các cấp độ oxy hóa trong nhiên liệu NIRS đã được sử dụng để theo dõi phần trăm các chất thơm, phần trăm bão hòa và điểm đóng băng trong nhiên liệu hàng không JP-4 [25]

 Ứng dụng trong thực phẩm – đồ uống

Ứng dụng NIRS theo dõi lượng ancol trong quá trình lên men, độ ẩm trong thực phẩm và đồ uống; xác định lượng chất béo, protein, lactose trong các sản phẩm sữa [16] NIRS đánh giá sản phẩm ngay trên dây chuyền sản xuất thay vì sử dụng các mẫu trong phòng quản lý chất lượng với tốc độ nhanh [12], [24]

 Ứng dụng trong công nghệ môi trường

Kết hợp với khả năng nhận dạng vật chất của máy quang phổ cận hồng ngoại và phần mềm nhận dạng có thể phân biệt các loaị vật liệu khác nhau, hoặc phát hiện một vật liệu cụ thể trong cùng nhóm vật liệu Ví dụ, ứng dụng phát hiện trong nhóm dầu nhiên liệu gồm dầu diesel, dầu lửa, nhiên liệu máy

bay phản lực… Ứng dụng trong phát hiện nhanh các hợp chất hữu cơ trong xử

 Định lƣợng các thành phần của dung dịch

Hình 1.9 Phân tích phổ NIR xuyên qua bao bì

Hình 1.10 Phân tích hàng loạt viên trên dây chuyền sản xuất bằng NIR

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng

Viên nén chứa cefuroxim axetil trong các chế phẩm Haginat 500, Zanimex 250, Cerzinate 250

Pmz-2.2 Nguyên liệu, thiết bị