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文檔簡(jiǎn)介
1、近紅外光譜(near-infrared,NIR)分析技術(shù)是指利用近紅外譜區(qū)包含的有效信息,依靠計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性或定量的分析技術(shù),因其方便、快速、無(wú)損、綠色環(huán)保、低成本等優(yōu)點(diǎn),成為目前發(fā)展迅速、應(yīng)用前景廣闊的一種過(guò)程分析技術(shù),近年來(lái)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、食品、釀酒、飼料、煙草、化工、制藥等行業(yè)。在制藥領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛,包括原輔料鑒別、化學(xué)原料藥生產(chǎn)監(jiān)測(cè)、制劑過(guò)程控制、成品藥分析、假藥劣藥快速識(shí)別等環(huán)節(jié)。但是NIR光譜區(qū)的吸收系數(shù)
2、較小,吸收強(qiáng)度弱,譜帶重疊嚴(yán)重,如何將研究對(duì)象的NIR吸收信號(hào)從復(fù)雜的光譜信號(hào)中剝離出來(lái),有效建立研究對(duì)象的NIR分析模型,成為NIR在制藥領(lǐng)域應(yīng)用的共性問(wèn)題,也是目前制約NIR分析技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。
本課題選擇具有復(fù)雜背景,高經(jīng)濟(jì)效益的糖胺聚糖類(lèi)藥物肝素鈉作為模型藥物,研究NIR用于肝素鈉酶解除蛋白過(guò)程肝素鈉效價(jià)和干燥過(guò)程干燥失重的定量檢測(cè),以及NIR在醇沉和干燥過(guò)程中的過(guò)程理解和定性分析,探索解決NIR分析技術(shù)在復(fù)雜背
3、景下的建模方法問(wèn)題,為NIR在復(fù)雜背景干擾下對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性或定量分析奠定基礎(chǔ)。
具體研究?jī)?nèi)容如下:
1.肝素鈉粗品酶解除蛋白過(guò)程N(yùn)IR建模方法研究
本研究選取肝素鈉粗品酶解除蛋白過(guò)程中肝素鈉效價(jià)為研究對(duì)象,收集6個(gè)批次72個(gè)樣品,比較線性定量分析方法偏最小二乘(PartialLeastSquares,PLS)算法和非線性的支持向量機(jī)回歸(Supportvectorregression,SVR)epsilon
4、-SVR和nu-SVR算法,以及誤差反向傳輸人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Backpropagationartificialneuralnetwork,BP-ANN)算法的定量建模結(jié)果。最終發(fā)現(xiàn)非線性算法epsilon-SVR、nu-SVR和BP-ANN三種方法建立的肝素鈉效價(jià)校正模型的預(yù)測(cè)能力均優(yōu)于經(jīng)典的線性算法PLS建立的肝素鈉效價(jià)校正模型,而且epsilon-SVR算法的建模效果最好,R2c=0.9952、R2p=0.7661、RMSEP=3.5
5、449IU/mg。研究結(jié)果表明,epsilon-SVR算法可用于建立肝素鈉粗品酶解除蛋白過(guò)程肝素鈉效價(jià)的快速定量監(jiān)測(cè)模型。
2.混合多糖醇沉過(guò)程的理解和NIR建模方法研究
本研究選取肝素鈉和硫酸軟骨素混合多糖的醇沉過(guò)程為研究對(duì)象,采集不同比例及質(zhì)量總和的肝素鈉和硫酸軟骨素混合多糖醇沉過(guò)程的NIR光譜。首先采用主成分分析(Principalcomponentanalysis,PCA)方法探索醇沉過(guò)程N(yùn)IR光譜的特征性,
6、發(fā)現(xiàn)不同批次之間主成分得分的變化趨勢(shì)基本一致,第一主成分(Principalcomponent,PC)PC1揭示了乙醇量的不斷增加,PC2較好地反映醇沉體系的穩(wěn)定程度,PC3主要反映了混合多糖多階段醇沉的變化特征,通過(guò)PCA得分圖的變化趨勢(shì),可以很好地揭示整個(gè)肝素鈉醇沉過(guò)程的變化規(guī)律。其次,根據(jù)分析結(jié)果將醇沉過(guò)程進(jìn)行階段劃分,采用偏最小二乘判別(PartialLeastRegressionDiscriminantAnalysis,PLS
7、-DA)建立混合多糖多階段醇沉的定性監(jiān)控模型,判別模型對(duì)于校正集三個(gè)階段的樣本的預(yù)測(cè)識(shí)別率分別為100%,98.18%和98.21%,對(duì)于非本階段樣本的拒絕率分別為99.1%,98.96%和100%,預(yù)測(cè)能力較好。而對(duì)于未參與建模的驗(yàn)證集樣本,三個(gè)階段的樣本的識(shí)別率平均達(dá)到94.64%,拒絕率平均達(dá)到97.13%。研究結(jié)果表明,可以采用PCA和PLS-DA綜合分析混合多糖多階段醇沉過(guò)程,無(wú)需對(duì)指標(biāo)成分進(jìn)行定量分析,即可充分表達(dá)樣品醇沉過(guò)
8、程信息。另外,這也為肝素鈉醇沉過(guò)程的快速有效地檢測(cè),得到高純度的單一多糖奠定了基礎(chǔ)。
3.肝素鈉干燥過(guò)程N(yùn)IR建模方法研究
本研究選取肝素鈉干燥過(guò)程為研究對(duì)象,采集15個(gè)批次樣品的NIR光譜,包括12個(gè)正常批次和3個(gè)異常批次。首先從12個(gè)正常批次中選擇8個(gè)批次作為校正集,剩余4個(gè)批次作為驗(yàn)證集,采用PLS建立肝素鈉干燥過(guò)程的干燥失重的定量分析模型。所建模型R2c=0.9890、R2p=0.9560、RMSECV=0.
9、6480%、RMSEP=0.9030%,結(jié)果相對(duì)較好。且RPD=4.46,大于3,表示模型的預(yù)測(cè)結(jié)果是可以接受的。其次,采用PCA建立反映校正集8個(gè)批次正常運(yùn)行的多變量統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制(Multivariatestatisticalprocesscontrol,MSPC)定性分析模型,結(jié)果發(fā)現(xiàn)綜合考察PC1控制圖,HotellingT2控制圖,SPE控制圖能夠準(zhǔn)確判斷正常批次樣品與異常批次樣品。研究結(jié)果表明PLS和MSPC是建立肝素鈉干燥過(guò)
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