Identification of a pharmaceutical tablet’s origin using FT Near-IR and Principal Component Analysis

Význam tématu

Vývoj a výroba generických léčiv po ukončení patentové ochrany originálních přípravků je klíčová pro dostupnost cenově přijatelných léčebných možností. Pro spotřebitele i regulační orgány je nezbytné zajistit bioekvivalentnost generik vůči originálu. Spektroskopické techniky v infračervené oblasti, zejména blízké NIR a střední Mid-IR, doplněné chemometrickou analýzou, nabízejí rychlý a nedestruktivní způsob identifikace jak aktivních složek (API), tak excipientů v tabletách.

Cíle a přehled studie

Cílem prezentované studie bylo:

• odlišit originální léčivý přípravek Zyrtec od jeho generických verzí obsahujících cetirizin HCl,
• porovnat využitelnost Mid-IR a NIR spektroskopie pro stanovení původu tablet,
• vyhodnotit přínos multivariátní analýzy Principal Component Analysis (PCA) při klasifikaci vzorků,
• ukázat možnosti mikro-ATR zobrazování pro detailní mapování povrchového rozložení složek tablet.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky:

• celkem 6 různých distributorů cetirizinových tablet (Zyrtec a generika),
• 5 náhodně vybraných tablet od každého dodavatele, každá měřena ve trojím opakování.

Spektroskopie:

• Mid-IR: Agilent Cary 660 FTIR se zdrojem glowbar, KBr beamsplitter a Pike MIRacle Diamond/ZnSe ATR, detektor DLaTGS, rozlišení 4 cm⁻¹ (32 vzorkových skenů),
• NIR: stejný přístroj se žárovkovým zdrojem, InGaAs detektor a Pike IntegrateIR diffuse reflectance sphere (11 500–3 850 cm⁻¹),
• Mikro-ATR imaging: Agilent 660 FTIR/620 FTIR Imaging s FPA (64 × 64) a mikro-ATR slide (1,1 µm pixel),
• software: Resolutions Pro 5.0 pro sběr dat, Bio-Rad KnowItAll AnalyzeIt MVP 8.0.2 pro chemometrii.

Hlavní výsledky a diskuse

Mid-IR spektroskopie poskytla charakteristické „otisky“ funkčních skupin API cetirizinu i excipientů (

• pásy 3 000–3 600 cm⁻¹ pro –OH,
• 2 800–3 000 cm⁻¹ pro alifatické C–H,
• 1 700 cm⁻¹ pro karbonylové skupiny atd.

)
U NIR spekter (4 000–12 500 cm⁻¹) byly sice méně výrazné špičky, ale díky jednoduché přípravě byly získány reprodukovatelné datové sady.
PCA analýza 90 NIR spekter odhalila odlišné klastrování vzorků podle distributora a použitého složení excipientů. Model na tříkomponentní PCA dokázal rozlišit originální Zyrtec od generik i mezi generiky.
Mikro-ATR imaging ukázalo na ploše 70 × 70 µm nehomogenní rozložení API a excipientů, což může ovlivnit fyzikálně-chemické vlastnosti tablety a vysvětlit drobné variace v ATR spektrálních datech.

Přínosy a praktické využití metody

• rýchlá a nedestruktivní identifikace původu tablet,
• možnost analýzy „as-is“ bez nutnosti přípravy (v plastech, lahvích),
• vysoká produktivita díky NIR integrující sféře (bez potřeby referenčního spektra),
• detailní mapování pomocí mikro-ATR pro kontrolu kvality povrchu a homogenity složení.

Budoucí trendy a možnosti využití

S rostoucí dostupností pokročilých detektorů a výpočetních nástrojů lze očekávat:

• rozšíření hyperspektrálního zobrazování v inline kontrole výroby,
• implementaci strojového učení pro automatizované rozpoznávání vzorků,
• využívání cloudových databází spekter pro okamžitou identifikaci cizorodých látek,
• integraci s robotickými vzorkovači pro plně automatizované QA/QC procesy.

Závěr

Studie prokázala, že kombinace FT-IR spektroskopie ve střední i blízké oblasti a PCA analýzy představuje spolehlivý nástroj pro diferenciaci originálních a generických farmaceutických tablet. Mikro-ATR imaging poskytuje další úroveň detailu pro povrchovou charakterizaci. Celkově tyto metody podporují rychlou kontrolu kvality, zajištění shody s regulačními požadavky a ochranu spotřebitele před neautorizovanými či nekvalitními přípravky.

Reference

• Smith A. Big Pharma Teaches Old Drugs New Tricks. CNNMoney, 2007.
• Whittemore E. Development of FDA-Regulated Medical Products. 2004.
• Pisano D.J., Mantus D. FDA Regulatory Affairs: A Guide for Prescription Drugs, Medical Devices, and Biologics. 2004.
• Agilent Technologies. FTIR Imaging Systems. 2009.
• Bio-Rad. AnalyzeIt MVP Software. 2009.
• Pfizer. Zyrtec® USPI, 2006.
• Pike Technologies. Integrating Spheres. 2009.
• Miseo E.V. FTIR Application Note #125: Imaging Implementation. Agilent, 2005.
• Silverstein R.M., Webster F.X. Spectrometric Identification of Organic Compounds. 1998.
• Beebe K.R., Pell R.J., Seasholtz M.B. Chemometrics: A Practical Guide. 1998.
• Burns D.A., Ciurczak E.W. Handbook of Near-Infrared Analysis. 2008.
• Griffiths P.R., deHaseth J.A. Fourier Transform Infrared Spectrometry. 2007.