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Agilent Vaya 手持式拉曼光譜儀的不透明容器分析能力
閱讀：58 發(fā)布時(shí)間：2025-3-21摘要本研究通過對(duì)藍(lán)桶內(nèi)的一系列常見輔料和活性成分進(jìn)行測(cè)量，展示了 Agilent Vaya 手持式拉曼光譜儀穿透不透明容器的分析能力?？臻g位移拉曼光譜 (SORS) 是安捷倫技術(shù)，是 Vaya 容器扣除算法的基礎(chǔ)。這項(xiàng)技術(shù)能夠優(yōu)化扣除光譜中的容器干擾，從而提供清晰的內(nèi)容物特征。直接穿透塑料桶驗(yàn)證原輔料的能力，提供了在倉(cāng)庫中高效執(zhí)行原輔料鑒定 (RMID) 的工作流程，且無需專業(yè)人員或受控的采樣環(huán)境。
前言藥物賦形劑和活性藥物成分 (API) 采用各種容器（包括塑料瓶、塑料桶和塑料袋、玻璃瓶和紙袋）運(yùn)輸。容器或包裝材料的選擇取決于所儲(chǔ)存材料的物理和化學(xué)性質(zhì)、容器的可持續(xù)性（重復(fù)利用和回收）、便利性和材料體積。塑料桶通常由高密度聚乙烯塑料制成，并添加色素進(jìn)行著色。它們通常可保護(hù)材料免受紫外降解和高強(qiáng)度環(huán)境光的影響，并限制材料溢漏。與低密度聚乙烯 (LDPE) 襯袋結(jié)合使用，可用于運(yùn)輸和儲(chǔ)存原輔料。最常見的桶顏色是白色和藍(lán)色，通常選擇深藍(lán)色來抑制光透過。深藍(lán)色桶的遮光特性為來料時(shí)通過拉曼光譜進(jìn)行鑒定測(cè)試帶來了挑戰(zhàn)。本應(yīng)用簡(jiǎn)報(bào)介紹了一種新型拉曼光譜技術(shù)，能夠?qū)Ρ韺右韵陆o定分析物的化學(xué)組成進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)。文中展示了如何應(yīng)用 SORS 直接穿透藍(lán)色塑料桶來鑒定各種材料，以優(yōu)化制藥行業(yè)中原輔料的接收流程。
什么是空間位移拉曼光譜？SORS 技術(shù)無需打開容器即可直接穿透不透明的容器壁采集內(nèi)容物材料的拉曼光譜。SORS 技術(shù)基于拉曼光譜與通過擴(kuò)散散射介質(zhì)的光傳播特性的結(jié)合。SORS 的基本原理是將拉曼光譜儀中的激光器光源和檢測(cè)器分隔一小段位移。在這種結(jié)構(gòu)中，光譜儀采集的光主要組成為激光散射到容器內(nèi)材料上產(chǎn)生的瑞利散射和拉曼光子。圖 1 顯示了通過在激光器與檢測(cè)器之間引入位移，進(jìn)行光散射和分類的基本要點(diǎn)。在配置 1 中，激光激發(fā)區(qū)域與信號(hào)采集區(qū)域重疊。該配置提供了表面相關(guān)信息，因?yàn)闄z測(cè)到的拉曼光子主要來自原輔料與容器組合的表面（容器）。這一位置被稱為零位。所得拉曼光譜以容器信號(hào)為主，內(nèi)容物的信號(hào)明顯較低。
配置 2 顯示了空間位移或位移激光器位置，其中激光/激發(fā)區(qū)域移開了幾毫米。這種配置提供了豐富的表面下化學(xué)信息，因?yàn)樗杉睦庾又饕獊碜匀萜鲀?nèi)部。所得拉曼光譜可通過對(duì)零位光譜的按比例扣減進(jìn)行優(yōu)化，以消除表面（容器）的殘余貢獻(xiàn)。在 SORS 檢測(cè)中，無需預(yù)先知曉化學(xué)組成以及將穿透的容器厚度。
Agilent Vaya 手持式拉曼光譜儀Vaya 手持式拉曼光譜儀使用 SORS，能夠穿透透明和不透明容器對(duì)原輔料進(jìn)行快速鑒定測(cè)試。使用 Vaya，鑒定測(cè)試過程可節(jié)省時(shí)間、資源和費(fèi)用 ― 無需采樣/采樣間或打開容器。不會(huì)暴露于危險(xiǎn)物質(zhì)，無需消耗品（樣品瓶、取樣間 PPE 和消耗品），無交叉污染，無需等待 QC 實(shí)驗(yàn)室，且無需圍繞倉(cāng)庫多次移動(dòng)容器。Vaya 設(shè)計(jì)用于制藥和生物制藥行業(yè)，并支持21 CFR Part 11、USP <858>、USP <1858>、EP 2.248、中國(guó)藥典拉曼光譜（2020 版）第 0421 章和日本藥典（增補(bǔ) II，第17 版）拉曼光譜章節(jié)的合規(guī)要求
實(shí)驗(yàn)部分樣品工業(yè)級(jí)對(duì)乙酰氨基酚、檸檬酸、布洛芬鹽、一水合乳糖、聚乙二醇 8000、聚維酮和山梨醇由 Sigma-Aldrich 提供。之所以選擇這些材料，是因?yàn)樗鼈兘?jīng)常用作藥物產(chǎn)品生產(chǎn)中的賦形劑和APIs，而且它們表現(xiàn)出不同的拉曼橫截面（拉曼信號(hào)強(qiáng)度）。例如，一水合乳糖具有較小的拉曼橫截面，而對(duì)乙酰氨基酚則表現(xiàn)出相對(duì)較大的拉曼橫截面。收到樣品后，將所有粉末（各200 g）置于單獨(dú)的小透明 LDPE 袋中，作為基本容器/襯袋。為證明 Vaya 穿透包裝的能力，使用 LDPE 藍(lán)桶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（見圖 2B）。使用 Agilent Cary 5000 紫外-可見-近紅外分光光度計(jì)（在透射模式下）進(jìn)行的紫外-可見實(shí)驗(yàn)顯示，藍(lán)桶在NIR 區(qū)域 (854–995 nm) 表現(xiàn)出遮光特性，其中 Vaya 的激光(830 nm) 和隨后的拉曼光子將與藍(lán)桶相互作用。
儀器和數(shù)據(jù)采集Vaya 用于穿透藍(lán)桶進(jìn)行 SORS 測(cè)量，以分離內(nèi)部藥物原輔料的光譜。利用 Vaya 機(jī)載容器扣除算法去除容器的任何拉曼干擾。為證明 SORS 穿透不透明容器鑒定材料的能力，針對(duì)七種原輔料中的每一種創(chuàng)建鑒定方法。每種原輔料方法使用相應(yīng)原輔料樣品至少 10 次重復(fù)掃描結(jié)果得出的光譜模型。這七種方法是按照機(jī)載向?qū)到y(tǒng)推薦的工作流程構(gòu)建的。Vaya 如何處理容器扣除？Vaya 面向非專業(yè)光譜工作者設(shè)計(jì)，因此使用基于向?qū)У墓ぷ髁鞒讨笇?dǎo)用戶進(jìn)行方法開發(fā)，該工作流程針對(duì)大多數(shù)原輔料和容器組合進(jìn)行了優(yōu)化。在方法開發(fā)工作流程中，需要用戶選擇將要執(zhí)行測(cè)量的容器類型。可選擇六種容器：玻璃樣品瓶、純物質(zhì)（無一級(jí)或二級(jí)容器）、紙袋、玻璃和薄/厚塑料。然后，Vaya 自動(dòng)開發(fā)激光器位置（零位和位移）合適的默認(rèn)光譜采集計(jì)劃以及基于容器類型的容器扣除方法。表 1 第一行顯示了激光器的默認(rèn)位置和相關(guān)的默認(rèn)容器扣除算法。
例如，默認(rèn)的厚塑料容器扣除算法為 SORS（位移光譜減去按比例扣除的零位光譜）。從富含內(nèi)容物（材料）的位移測(cè)量值中扣除富含表面的零位測(cè)量值，得到內(nèi)容物材料的典型純光譜，可用作容器內(nèi)材料可靠而穩(wěn)定的鑒定指紋圖譜。除默認(rèn)選項(xiàng)以外，Vaya 還可以從其他激光器位置和相關(guān)容器扣除算法類型中自動(dòng)選擇，以優(yōu)化內(nèi)容物材料的光譜質(zhì)量。表 1 顯示了優(yōu)化的不同選項(xiàng)。優(yōu)化的依據(jù)是從不同可能的扣除算法得到的光譜與玻璃樣品瓶中內(nèi)容物材料的參比光譜的比較結(jié)果。此功能對(duì)于在 NIR 光譜范圍內(nèi)表現(xiàn)出不同光吸收水平的容器特別有用。借助這一策略，Vaya 也產(chǎn)生了更快的響應(yīng)時(shí)間，因?yàn)樗鼰o需采集不必要的數(shù)據(jù)。
為確保 Vaya 能夠?qū)崿F(xiàn)理想的容器扣除并得到內(nèi)容物材料的更強(qiáng)模型特征，建議構(gòu)建優(yōu)化的方法。在此過程中，方法需要以下光譜信息：1. 玻璃樣品瓶中材料的拉曼光譜（也稱為樣品瓶中的樣品 ―方法模型構(gòu)建和容器扣除算法選擇比較的金標(biāo)準(zhǔn)）2. 空容器的光譜（也稱為空包裝容器掃描 ― 用于開發(fā)容器扣除算法要求扣除參比容器時(shí)，所需的容器模型參比的拉曼光譜）3. 包裝容器中原輔料或包裝容器中樣品的光譜 ― 穿透容器對(duì)原輔料的掃描，用于得到方法模型中位數(shù)（通常掃描10 次）4. 包裝容器中類似樣品的光譜（添加類似內(nèi)容物材料的掃描以改善模型的選擇性）。該信息是可選的，并取決于是否存在結(jié)構(gòu)相似的材料，這些材料存在與開發(fā)中方法混淆的風(fēng)險(xiǎn)
一旦方法包含上述信息（項(xiàng)目 1 至 3），容器扣除算法將從以下選項(xiàng)中選擇以優(yōu)化分析：1. SORS（位移-零位）2. 位移-容器參比3. 零位-容器參比4. 位移5. 零位如果將最少的信息添加至方法中（僅包裝容器中樣品的掃描結(jié)果），則可用的選項(xiàng)是默認(rèn)的 SORS。
果與討論圖 4 顯示了使用全面優(yōu)化的方法穿透藍(lán)桶從其中內(nèi)容物材料中獲得的光譜。Vaya 能夠?yàn)楸狙芯恐械拿糠N材料分離出拉曼光譜，使其能夠直接在檢疫隔離時(shí)得到驗(yàn)證。在這些情況下，Vaya 利用 SORS 原理及其電荷耦合檢測(cè)器的靈敏度，來解決穿透厚的不透明有色容器鑒定原輔料所固有的拉曼信號(hào)交織難題。其中包括被容器阻擋的激光光子、被容器吸收的拉曼光子，以及容器與內(nèi)容物的拉曼橫截面比。在 Vaya 上進(jìn)行鑒定驗(yàn)證時(shí)，無需在掃描容器內(nèi)容物之前進(jìn)行樣品或容器前處理。用戶只需將 Vaya 與容器平行接觸，并開始運(yùn)行。在光譜采集過程中，無需重新定位儀器。穿透藍(lán)桶的平均掃描時(shí)間為 50 秒。
結(jié)論Agilent Vaya 手持式拉曼分光光度計(jì)能夠掃描并驗(yàn)證藍(lán)桶容器中的許多材料，盡管這種類型的外殼具有顯著的光抑制特性，但仍可提供明確的合格/不合格結(jié)果。Vaya 是進(jìn)庫時(shí)原輔料鑒定驗(yàn)證的解決方案。它在檢疫區(qū)域提供了需求點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)解決方案，大幅簡(jiǎn)化了進(jìn)庫過程。借助 Vaya，分析人員可以鑒定原輔料來料，并輕松滿足生產(chǎn)量增加或新的采樣要求（如100% 鑒定），只需極少投資即可實(shí)現(xiàn)。