آنالیز کمی و عددی دارو با طیف سنجی رامان

بهمن ۱۰, ۱۴۰۲
هاله کرد حقی-کارشناس ارشد فتونیک
بدون نظرات

طیف سنجی رامان به طور گسترده‌ای از تولید اولیه تا تولید نهایی دارو مورد استفاده قرار می‌گیرد. جالب است بدانید که از طیف سنجی رامان علاوه بر آنالیز کیفی می‌توان برای آنالیزهای کمی و عددی در این حوزه نیز استفاده کرد. ما این مقاله را به شرح کاربرد رامان برای آنالیز‌های "کمی" در صنعت داروسازی اختصاص داده‌ایم. برای اطلاعات بیشتر حتما این مقاله را مطالعه فرمایید.

روش‌های طیف سنجی از جمله سریع‌ترین تکنیک‌های آنالیزی در صنعت است. قبل از پرداختن به موضوع امروز، خوب است ابتدا با کاربردهای طیف سنجی در صنعت داروسازی آشنا شویم. به همین دلیل به شما پیشنهاد می‌دهم تا حتما این مقاله را مطالعه کنید.
طیف‌سنجی رامان یک تکنیک آنالیزی قدرتمند است که برای مطالعه و شناخت ترکیبات شیمیایی مورد استفاده در مواد قرار می‌گیرد. معمولا از طیف سنج‌ های رامان برای آنالیز‌های کیفی استفاده می‌شود. اما تحت شرایط خاصی در برخی از صنایع، این روش برای آنالیزهای کمی و عددی نیز به کار گرفته می‌شود. طیف سنجی رامان می‌تواند در صنعت داروسازی به منظور پیش‌بینی غلظت‌ محلول‌های پیچیده و تعیین غلظت یا دوز APIها (مواد تشکیل دهنده فعال دارویی) بسیار سودمند واقع شود. در مقاله پیشین کاربرد رامان در داروسازی را به طور کامل بررسی کردیم و نشان دادیم که در هر مرحله از فرآیند تولید دارو، این طیف سنج چه کاربردی دارد. در این مقاله نیز کاربرد “کمی” رامان در این صنعت را مورد مطالعه قرار داده‌ایم.

**شکل ۱: نمونه‌ای از دستگاه طیف سنج رامان**

تعیین غلظت با استفاده از طیف سنجی رامان

برای آنالیز‌های “کمی” که با استفاده از طیف سنجی رامان انجام می‌گیرد، می‌توان نمودار استاندارد یا نمودار کالیبراسیون رسم کرد. برای رسم نمودار کالیبراسیون به منظور تعیین غلظت محلول مجهول، ابتدا یک پیک مشخصه را در نظر می‌گیریم. طیف‌گیری‌ها را به شرط ثابت ماندن شرایط آزمایش برای غلظت‌های معلوم انجام می‌دهیم. در مرحله بعدی مساحت پیک مشخصه را در هر بار اندازه‌گیری محاسبه می‌کنیم و در نهایت نمودار کالیبراسیون را رسم می‌کنیم. توضیحات مربوط به رسم نمودار به صورت متنی و ویدئویی در این مقاله قرار گرفته است.
به عنوان مثال استامینوفن در محلول HCI حل شده و محلول‌هایی با غلظت‌های (mg/ml) 0.5-2.5 تهیه شده است. طیف رامان غلظت‌های مختلف اندازه‌گیری شده و پیک (cm^-۱) ۱۳۳۰ به عنوان پیک مشخصه در نظر گرفته می‌شود. در هر بار آنالیز مساحت زیر نمودار این پیک محاسبه می‌شود و در نهایت نمودار کالیبراسیون به عنوان تابعی از غلظت رسم می‌شود. همان طور که در شکل ۲ مشاهده می‌شود، یک وابستگی خطی بین شدت پیک و غلظت محلول وجود دارد. به کمک همین نمودار می‌توان غلظت محلول مجهول را اندازه‌گیری کرد.

مطالعه مقاله طیف سنجی غیر مخرب رامان در مطالعه رنگدانه‌ها

**شکل ۲: نمودار کالیبراسیون برای تعیین غلظت مجهول نمونه**

کاربرد غلظت سنجی در صنعت داروسازی

به طور معمول از اسپکتروفتومتری برای غلظت سنجی استفاده می‌شود. اما تعیین غلظت به کمک طیف سنج رامان هم کاربردهای خاص خود را در صنعت داروسازی دارد. برای تعیین غلظت یک ترکیب شیمیایی خاص در دارو، طیف‌ رامان آن دارو اندازه‌گیری می‌شود. نمودار کالیبراسیون از قبل برای آن ترکیب خاص تهیه شده است. با محاسبه مساحت پیک مشخصه آن ترکیب، غلظت آن در آن دارو مشخص می‌شود. به عنوان مثال در بخش قبل نمودار کالیبراسیون برای استامینوفن به دست آمد. اکنون به راحتی می‌توان غلظت آن را در دارو‌هایی مانند قرص سرماخوردگی به دست آورد. در شکل ۳ طیف رامان استامینوفن، قرص سرماخوردگی روز و قرص سرماخوردگی شب نشان داده شده است. همان طور که پیش‌تر نیز اشاره شد پیک مشخصه رامان استامینوفن (cm^-۱) ۱۳۳۰ است. با محاسبه مساحت پیک مشخصه در قرص سرماخوردگی روز و شب و نمودار کالیبراسیون، غلظت استامینوفن به ترتیب (mg/ml) 2.37 و (mg/ml) 1.91 به دست می‌آید.

طیف رامان چند قرص — **شکل ۳: طیف رامان استامینوفن، قرص سرماخوردگی شب و قرص سرماخوردگی روز**

آنالیز “کمی” ترکیبات پیچیده

از تکنیک طیف سنجی رامان می‌توان برای آنالیز “کمی” ترکیبات پیچیده مانند ترکیب آب و اتانول استفاده کرد. برای چنین ترکیباتی منحنی کالیبراسیون نیز پیچیده می‌شود. مخلوط اتانول با درصد وزنی (درصد وزن کل مخلوط/ وزن اتانول) ۰، ۱۰، ۳۰، ۵۰، ۷۰، ۹۰ و ۱۰۰ ساخته شده و طیف رامان از این مخلوط‌ها به دست آمده است (شکل ۴). پیک مشخصه اتانول (cm^-۱) ۸۸۴ انتخاب شده و در هر مرحله مساحت آن محاسبه می‌شود. نمودار کالیبراسیون را می‌توان بر اساس مساحت پیک به عنوان تابعی از (%) wt/wt (%)، vol/vol و مولاریته اتانول رسم کرد (شکل ۵).

مطالعه مقاله میکروسکوپ رامان چیست؟

**شکل ۴: طیف رامان اتانول با درصد وزنی (وزن اتانول/ وزن کل مخلوط در صد) ۰، ۱۰، ۳۰، ۵۰، ۷۰، ۹۰ و ۱۰۰**

نمودار کالیبراسیون غلظت اتانول در vol/vol و مولاریته (شکل ۵-الف و شکل ۵-ب) خطی است. اما نمودار wt/wt خطی نیست. با توجه به اینکه انقباض حجمی (volume contraction) مخلوط غیر خطی است، نمودار کالیبراسیون به چند جمله‌ای مرتبه دو نزدیک‌تر است (شکل ۵-ج). زمانی که wt/wt (%) نزدیک به ۵۰ درصد باشد (مثلا ۳۰٪، ٪۵۰ یا ۷۰٪) انقباض حجمی نسبت به سایر حالت‌‌ها بیشتر است. همین نکته نشان می‌دهد که نمودار کالیبراسیون برای مخلوط های پیچیده‌تر نیز مناسب است.

**شکل ۵: نمودار کالیبراسیون مساحت پیک به عنوان تابعی از الف) vol/vol (%)، ب) مولاریته و ج) wt/wt (%).**

آنالیز محلول‌های پیچیده

طیف‌سنجی رامان می‌تواند برای آنالیز “کمی” محلول‌های پیچیده (حاوی املاح متعدد) مناسب باشد. برای توصیف این بخش از یک مثال کمک می‌گیریم. در این مثال سه نوع محلول استوک یا استاندارد تهیه می‌کنیم و آسپرین، استامینوفن و کافئین را در محلول HCI با غلظت‌های مختلف حل می‌کنیم (جدول ۱).

محلول‌های به دست آمده به کمک طیف سنج رامان مورد آنالیز قرار گرفتند. قله‌های (cm^-۱) ۱۰۴۳، ۸۷۰ و ۵۶۵ به ترتیب پیک‌های مشخصه آسپرین، استامینوفن و کافئین است. در شکل ۶ مساحت پیک‌های مشخصه به عنوان تابعی از غلظت برای این سه ترکیب رسم شده است.

**شکل ۶: نمودار کالیبراسیون مساحت پیک به عنوان تابعی از غلظت آسپرین، استامینوفن و کافئین**

از این روش معمولا برای اندازه‌گیری غلظت مواد فعال در دارو‌ها استفاده می‌شود. نمودار استانداری که برای آسپرین، استامینوفن و کافئین در شکل ۶ رسم شد، به عنوان مرجع مورد استفاده قرار می‌گیرد.

جمع‌بندی

در این مقاله به کاربرد طیف سنجی رامان برای آنالیزهای “کمی” در صنعت داروسازی پرداخته شد. بیان کردیم که با استفاده از طیف سنجی رامان می‌توان غلظت ترکیبات و مواد فعال را در محلول‌ها و ترکیبات پیچیده به دست آورد. برای مشاوره و اطلاع از کاربرد دستگاه‌ها در حوزه کاری خود می‌توانید با شرکت تکسان در ارتباط باشید.