周丹丹,粟 暉,姚志湘,劉 柳

(廣西科技大學(xué) 生物與化學(xué)工程學(xué)院,柳州 545006)

布洛芬,化學(xué)名為2-(4-異丁基苯基)丙酸,屬于非甾體抗炎藥,具有較強(qiáng)的抗炎、抗風(fēng)濕及解熱鎮(zhèn)痛作用,臨床用于解熱、減輕輕度至中度疼痛[1],常用劑型為布洛芬緩釋膠囊。目前測定布洛芬含量多采用高效液相色譜法(HPLC)[2-4]、氣相色譜法(GC)[5-6]和紫外分光光度法[7-8]等。其中,HPLC 分離效率高、選擇性好、靈敏度高,但前處理過程復(fù)雜,分析時(shí)間較長;GC 具有檢測器靈敏度高、樣品用量少、選擇性好等優(yōu)點(diǎn),但分析方法的建立比較困難,分析過程中的影響因素較多;紫外分光光度法的檢測時(shí)間較短,但前處理復(fù)雜,準(zhǔn)確度不高,不適用于高濃度水平樣品的測定,這些方法均無法滿足快速分析的需要。文獻(xiàn)[9]采用空間角討論和評價(jià)多元體系,使多元體系分析變得簡單而精確;在此基礎(chǔ)上提出向量角轉(zhuǎn)換消除乘性干擾[10],并進(jìn)一步提出一種基于向量夾角的近似線性的定量方法,實(shí)現(xiàn)了中紅外光譜結(jié)合向量夾角對三氯蔗糖中間合成產(chǎn)品的測定[11-12],并用于蔗糖水解過程組分含量跟蹤及動力學(xué)研究[13]。該方法操作簡便且無需大量數(shù)據(jù)建模,可有效校正光譜的乘性干擾,提高定量分析的準(zhǔn)確度。同時(shí),拉曼光譜法具有測試樣品無損性、測定時(shí)間短、樣品無需制備、成本低等優(yōu)點(diǎn)[14-15]。因此,本工作采用拉曼光譜法,結(jié)合向量夾角轉(zhuǎn)換算法,建立了布洛芬緩釋膠囊中布洛芬的定量分析模型,以滿足快速分析的需要。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

PERI 100型廣域透射拉曼光譜儀;PM 1000型高效液相色譜儀,配二極管陣列檢測器;ALC-210.4型電子天平。

布洛芬標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液:稱取布洛芬對照品50 mg置于50 mL容量瓶中,加入適量60%(體積分?jǐn)?shù),下同)甲醇溶液,超聲10 min,使布洛芬溶解,再用60%甲醇溶液稀釋至刻度,配制成1 g·L－1布洛芬標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液。

布洛芬對照品的純度為99%,批號為20 191115;乙腈為色譜純;磷酸、磷酸二氫鉀、甲醇為分析純;試驗(yàn)用水為超純水。

布洛芬緩釋膠囊1和2購自某藥廠,批號分別為20191220和20200409。取3粒布洛芬緩釋膠囊1,編號J1、J2、J3;取3 粒布洛芬緩釋膠囊2,編號J21、J22、J23。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 HPLC

C18色譜柱(250 mm×4.6 mm,5μm);柱溫30 ℃;流動相為體積比29∶21的乙腈-0.04 mol·L－1磷酸二氫鉀溶液(pH 3.0)的混合液;流 量1 mL·min－1;檢測波長220 nm;進(jìn)樣量20μL。

1.2.2 拉曼光譜法

掃描范圍149～3 400 cm－1;激發(fā)波長532 nm;積分時(shí)間2 000 ms;功率等級9;平均次數(shù)1;平滑點(diǎn)數(shù)0。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 HPLC

稱取研磨后的樣品粉末20 mg,置于50 mL 容量瓶中,加入適量60%甲醇溶液,超聲10 min,再用60%甲醇溶液稀釋至刻度,按照1.2.1節(jié)條件進(jìn)樣分析,得到布洛芬的參考值。

1.3.2 拉曼光譜法

將研磨后的樣品粉末置于測試臺上,按照1.2.2節(jié)條件進(jìn)行測定。

1.3.3 模型的建立

將樣品的原始拉曼光譜圖導(dǎo)入MATLAB計(jì)算平臺,選擇波段250～1 800 cm－1,采用熒光褪色差分法(FBDA)校正基線[16],二階濾波求導(dǎo)進(jìn)行降噪處理。

以布洛芬對照品為參比向量,在經(jīng)過基線校正和濾波求導(dǎo)降噪的信號區(qū)間范圍內(nèi),選擇窗口移動寬度為2/15,將窗口從250 cm－1依次計(jì)算到1 800 cm－1,得到校正集樣本與布洛芬對照品拉曼光譜之間夾角余弦的方差值(EE 值)。以布洛芬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對EE 值進(jìn)行擬合,得到模型的關(guān)聯(lián)方程,利用該模型預(yù)測布洛芬膠囊中布洛芬的含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

移取適量的布洛芬標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液,用60%甲醇溶液逐級稀釋,配制成質(zhì)量濃度為100,150,200,250,300,350,400,450,500 mg·L－1的布洛芬標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。按照1.2.1節(jié)條件對上述標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行測定,以布洛芬的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo),其對應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果顯示,布洛芬的質(zhì)量濃度在100～500 mg·L－1內(nèi)與其對應(yīng)的峰面積呈線性關(guān)系,線性回歸方程為y＝42.07x＋605.2,相關(guān)系數(shù)為0.998 3。

2.2 拉曼光譜圖

按照儀器工作條件,對布洛芬對照品、J1、J21進(jìn)行測定,所得拉曼光譜圖見圖1。

圖1 拉曼光譜圖Fig.1 Raman spectra

由圖1可以看出,布洛芬的拉曼特征峰集中在250～1 800 cm－1和2 500～3 200 cm－1內(nèi),但存在基線漂移嚴(yán)重、熒光干擾大、特征峰重疊和覆蓋現(xiàn)象,不能直接通過拉曼峰的強(qiáng)度和含量高低之間的關(guān)系進(jìn)行定量分析。試驗(yàn)采用FBDA 校正基線[16],二階濾波求導(dǎo)降噪處理,基線校正和降噪處理前后J1的拉曼光譜圖見圖2。

圖2 基線校正和降噪處理前后J1的拉曼光譜圖Fig.2 Raman spectra of J1 before and after baseline correction and noise supression

結(jié)果顯示,經(jīng)過基線校正和降噪處理后,基線平滑,熒光干擾減小,且能保留原始光譜的形狀,降低了分析的誤差。

2.3 模型的建立

采用HPLC測定布洛芬對照品中布洛芬的含量,然后取一定量布洛芬對照品,添加適量不含布洛芬的空白輔料,配制成布洛芬質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%,60%,65%,70%,75%,80%,85%,90%的8個(gè)建模樣本,編號為A1～A8。其中,A1、A3、A5、A7、A8為校正集樣本,A2、A4、A6為驗(yàn)證集樣本。

以布洛芬對照品為參比,分別對5個(gè)校正集樣本進(jìn)行一階濾波求導(dǎo)和二階濾波求導(dǎo),改變移動窗口寬度和分割步長,選擇全波段149～3 400 cm－1和特征波段250～1 800 cm－1,分別計(jì)算A1、A3、A5、A7、A8與布洛芬對照品拉曼光譜之間的EE 值,以布洛芬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對EE 值進(jìn)行擬合,結(jié)果見圖3。各模型的關(guān)聯(lián)方程和相關(guān)系數(shù)見表1。

圖3 布洛芬質(zhì)量分?jǐn)?shù)與EE值的相關(guān)圖Fig.3 Correlation diagrams between mass fractions of ibuprofen and EE values

表1 關(guān)聯(lián)方程及相關(guān)系數(shù)Tab.1 Correlation equations and correlation coefficients

由圖3可知,未經(jīng)濾波求導(dǎo)降噪所得模型a、b較其他經(jīng)過濾波求導(dǎo)降噪所得模型c、d、e、f離散程度大,說明濾波求導(dǎo)可以提高布洛芬含量與EE 值的線性關(guān)系。進(jìn)一步比較模型c、d、e、f的關(guān)聯(lián)方程和相關(guān)系數(shù),發(fā)現(xiàn)在波段250～1 800 cm－1內(nèi),經(jīng)二階濾波求導(dǎo)降噪得到關(guān)聯(lián)方程的相關(guān)系數(shù)更高。因此,試驗(yàn)選擇模型f為布洛芬的快速分析模型,布洛芬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在55%～90%內(nèi)與其對應(yīng)的EE值呈線性關(guān)系,關(guān)聯(lián)方程為y＝－2.965×10－2x＋2.963,相關(guān)系數(shù)為0.997 9。

2.4 模型的驗(yàn)證

利用模型f對3個(gè)驗(yàn)證集樣本中的布洛芬含量進(jìn)行預(yù)測,計(jì)算預(yù)測值與參考值的相對偏差,結(jié)果見表2。由表2可知,相對偏差為3.0%～3.8%,表明該模型的準(zhǔn)確度較高。

表2 模型驗(yàn)證結(jié)果Tab.2 Results of model verification

2.5 樣品分析

按照1.3.1節(jié)對布洛芬緩釋膠囊J1、J2、J3、J21、J22、J23進(jìn)行測定,得到布洛芬含量的參考值;利用模型f對布洛芬對照品、J1、J2、J3、J21、J22、J23 進(jìn)行分析,每個(gè)樣品平行測定5次,以布洛芬對照品為參比,計(jì)算J1、J2、J3、J21、J22、J23與布洛芬對照品拉曼光譜之間的EE值,將EE值代入模型f的關(guān)聯(lián)方程中,得到布洛芬含量的預(yù)測值,計(jì)算預(yù)測值與參考值的相對偏差和預(yù)測值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),結(jié)果見表3。

表3 樣品分析結(jié)果(n＝5)Tab.3 Analytical results of the samples(n＝5)

結(jié)果顯示:布洛芬預(yù)測值和參考值的相對偏差為1.2%～6.8%,預(yù)測值的RSD 為0.99%～3.1%,表明模型的精密度好,準(zhǔn)確度高,適用于布洛芬的快速定量分析。

本工作采用拉曼光譜法結(jié)合向量夾角轉(zhuǎn)換算法建立了布洛芬緩釋膠囊中布洛芬的定量分析模型。該方法無需進(jìn)行復(fù)雜的前處理,只需要少量樣品就可以得到較好的分析模型,具有操作簡單、分析快速、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),所得模型準(zhǔn)確度較高,預(yù)測效果好。另外,該方法可推廣到其他布洛芬制劑的快速分析,用于藥廠中多批次藥品含量的快速測定,具有一定的應(yīng)用價(jià)值。