Orbital Raster Scan (ORS™)

Význam tématu

Zajištění reprezentativního sběru Ramanova signálu z heterogenních vzorků vyžaduje vyvážení rozlišení, citlivosti a rozsahu měření. Orbitalní rastrovací skenování (ORS) řeší tento kompromis, minimalizuje riziko poškození vzorku a zvyšuje spolehlivost výsledků.

Cíle a přehled studie / článku

Tento dokument představuje princip a přínosy patentované technologie ORS vyvinuté společností Metrohm Raman. Ukazuje její uplatnění v různých oblastech včetně farmacie, průmyslové identifikace materiálů a SERS substrátů.

Použitá metodika a instrumentace

Orbitalní rastrovací skenování spočívá v rychlém pohybu úzce zaostřeného laserového paprsku po kruhové dráze průměru přibližně 2000 µm. Tento pohyb zvyšuje etendu přijímače a sběr Ramanova signálu z rozsáhlejší plochy při zachování vysokého rozlišení. Využívá se laser o vlnové délce 785 nm s nízkým příkonem (~50 mW). Hlavními přístroji s ORS jsou:

• MIRA P Advanced – přenosný Ramanův spektrometr pro farmaceutické aplikace, v souladu s FDA 21 CFR Part 11.
• MIRA DS Advanced XL – ručně vedený spektrometr pro detekci nelegálních látek s rozsáhlou knihovnou spekter.
• MISA Advanced – přenosný SERS analyzátor s příslušenstvím pro práci s P-SERS substráty.

Hlavní výsledky a diskuse

Ve farmacii standard Ph. Eur. 2.2.48 doporučuje ORS pro reprezentativní měření tablet. ORS dovoluje zachytit složení tablet tvořených heterogenní směsí API a excipientů. Klíčové příklady:

• Polystyren z plastového pera: klasický 1064 nm systém spálil vzorek, zatímco MIRA XTR DS 785 nm s ORS poskytla HQI 0,91 bez poškození.
• Polyfenylén ether: 1064 nm paprsek vzorek znehodnotil, ORS s 785 nm laserem potvrdil identitu PPE s HQI 0,91.
• P-SERS substráty: při deaktivovaném rastrování byla variabilita intenzity signálu SD 10 %, s ORS pouze 1,4 %, což dokládá vyšší reproducibilitu u heterogenních povrchů.

Přínosy a praktické využití metody

• Snížené riziko termického poškození vzorku díky rozložení laserové energie.
• Zvýšená reprodukovatelnost a spolehlivost dat u heterogenních materiálů.
• Vysoké rozlišení a citlivost při nízkém výkonu laseru.
• Rychlé, nedestruktivní analýzy vhodné pro terénní i laboratorní použití.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření ORS pro in-line monitoring výrobních procesů, nasazení v QA/QC v průmyslu, integrace s automatizovanými a vzdáleně ovládanými systémy a další rozvoj softwarových nástrojů pro analýzu spektrálních dat.

Závěr

Orbitalní rastrovací skenování přináší efektivní způsob reprezentativního a šetrného Ramanova měření. Kombinuje vysoké rozlišení, citlivost a ochranu vzorku, což z něj činí univerzální nástroj pro široké spektrum aplikací v analytické chemii.

Reference

• European Pharmacopoeia (Ph. Eur.) 10th Edition. EDQM – European Directorate for the Quality of Medicines; https://www.edqm.eu/en/european-pharmacopoeia-ph-eur-10th-edition.
• Smith C. J.; Stephens J. D.; Hancock B. C.; Vahdat A. S.; Cetinkaya C. Acoustic Assessment of Mean Grain Size in Pharmaceutical Compacts. Int. J. Pharm. 2011, 419(1–2), 137–146. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2011.07.032.
• Yu W. W.; White I. M. Inkjet Printed Surface Enhanced Raman Spectroscopy Array on Cellulose Paper. Anal. Chem. 2010, 82(23), 9626–9630. DOI: 10.1021/ac102475k.