Ứng Dụng Của Máy Quang Phổ Hồng Ngoại FTIR Trong Lĩnh Vực Dược Phẩm – Y Sinh

Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier – FTIR từ lâu đã được thiết lập và triển khai trong nhiều lĩnh vực bao gồm dược phẩm, y sinh và lâm sàng. Trong khi các ứng dụng định lượng vẫn chưa đạt được tiềm năng đầy đủ, thì kỹ thuật này đang phát triển mạnh mẽ. 

Quan trọng hơn, độ tin cậy, tính hợp lệ và tính tổng quát của ứng dụng được chứng minh kỹ lưỡng bằng cách xem xét các công trình nghiên cứu được xuất bản mới nhất trong tài liệu khoa học. Sử dụng quang phổ FTIR theo cách tiếp cận định lượng trong các lĩnh vực dược phẩm, y sinh và liên ngành có nhiều lợi thế không thể phủ nhận so với các quy trình truyền thống.

Kỹ thuật này sẽ được giới thiệu như một giải pháp thay thế tối ưu cho các phương pháp phổ biến như sắc ký lỏng hiệu năng cao. Người ta dự đoán rằng đánh giá sẽ cung cấp cho các nhà nghiên cứu một bản cập nhật về tình trạng hiện tại và triển vọng về chủ đề này giữa dược phẩm và khoa học y sinh cả trong lĩnh vực học thuật và công nghiệp.

1. Giới Thiệu Chung Về FTIR

Trong nhiều thập kỷ, một số kỹ thuật quang phổ nổi tiếng đã được sử dụng thành công cho các mục đích phân tích trong phòng thí nghiệm bao gồm cả phân tích vật liệu. Cho đến gần đây, quang phổ hồng ngoại (IR) chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng hóa học phân tích cho kết quả định tính, tức là để thu được chất lượng phân tích chung và rộng của nhiều loại mẫu.

Tuy nhiên, sự phát triển gần đây về hóa học và thuật toán phần mềm đã cho phép các kỹ thuật trí tuệ nhân tạo hiệu quả kết hợp với sự phát triển của các công nghệ thiết bị tinh vi và do đó, quang phổ hồng ngoại đã được chứng minh là một kỹ thuật phân tích định lượng mạnh mẽ. 

Quang phổ IR biến đổi Fourier FTIR là kỹ thuật hiện đại và phổ biến với kỹ thuật phân tích mạnh mẽ và đáng tin cậy. Quang phổ hồng ngoại là kết quả của sự hấp thụ phân tử năng lượng từ bức xạ điện từ đi qua trong vùng hồng ngoại IR. Sự hấp thụ năng lượng dẫn đến một số trạng thái dao động và quay của phân tử bị kích thích. Phổ thu được là duy nhất và có tính đặc trưng cao. Các phát triển kỹ thuật FTIR gần đây khiến công cụ này có thể áp dụng cho cả mục đích phân tích định lượng và định tính.

2. Vùng Bức Xạ Hồng Ngoại

Vùng tần số của quang phổ trong khoảng từ 12.500 đến 10 cm⁻¹  được gọi là vùng IR. Nó được chia thành ba khu vực như được trình bày trong bảng sau.

3. Quy Trình Chuẩn Bị Mẫu

Máy quang phổ hồng ngoại FTIR hiện tại cho phép thu được phổ của hầu hết các loại mẫu. Ngoài ra, có thể dễ dàng ghi lại cả hai phương pháp, phổ truyền qua hoặc phổ phản xạ đối với các mẫu mà không cần hoặc có rất ít bước chuẩn bị sơ bộ. 

Thông thường, trong các máy quang phổ truyền thống, mẫu phải được trộn với một halogenua kiềm trơ và IR, như KBr (hoặc KCl) theo tỷ lệ 1:100 theo khối lượng. Sau đó, hỗn hợp này được ép dưới áp suất cực lớn (10.000 psi) để tạo ra dạng đĩa hoặc viên thủy tinh. Tuy nhiên, quy trình này có thể bị thay đổi cấu trúc do áp suất cao được sử dụng hoặc bản chất hút ẩm của vật liệu ép cũng có thể gây ra sự hấp thụ nước hoặc độ ẩm.

Mull là một phương pháp chuẩn bị mẫu ít xâm lấn hơn. Trong máy nghiền, mẫu được phân tán trong dầu khoáng Nujol. Tuy nhiên, các hóa chất dầu khác như fluorolube và hexachlorobutadiene được tìm thấy có giá trị thực tế. Trong quy trình chuẩn bị mẫu Nujol, các mẫu rắn được nghiền mịn và trộn với dầu. Sau đó, mẫu được đặt giữa hai tấm halogen kim loại trong suốt IR. Theo đó, quy trình sẽ không bị ảnh hưởng của áp suất cao làm thay đổi thành phần mẫu. Mặc dù vậy, bản thân dầu có các nhiễu đáng kể và có các dải hấp thụ hồng ngoại mạnh.

Trong phản xạ khuếch tán, mẫu sẽ được pha loãng với chất nền KBr hoặc KCl. Tỷ lệ tối ưu là khoảng 1–5% w/w chất phân tích. Khác với dầu Nujol, các halogen kim loại không có hấp thụ ở vùng IR. Với mẫu dạng lỏng hoặc chất tan, mẫu được hòa tan trong dung môi dễ bay hơi, sau đó đưa vào đĩa KBr, làm bay hơi dung môi. Khi bức xạ hồng ngoại va chạm với mẫu, nó sẽ bị hấp thụ, phản xạ và nhiễu xạ. Bức xạ phản xạ khuếch tán cung cấp thông tin dao động cấu trúc vô giá với giả định mẫu dạng bột có kích thước hạt nhất quán.

Một kỹ thuật lấy mẫu hiện đại và linh hoạt hơn dựa vào việc áp dụng mẫu trên một tinh thể truyền IR làm bằng Ge hoặc ZnSe có chỉ số khúc xạ cao. Kỹ thuật này được gọi là tổng phản xạ suy giảm (ATR). Đối với các mẫu rắn, sự tiếp xúc mật thiết của mẫu với tinh thể được duy trì trong suốt quá trình đo. Phổ được ghi lại từ chùm tia hồng ngoại bị suy giảm dưới dạng tín hiệu giao thoa kế. Do đó, kỹ thuật này yêu cầu ít hoặc không cần chuẩn bị mẫu, như thể hiện trong hình sau.

Cùng với kính hiển vi quang học, máy quang phổ FTIR có khả năng ghi lại đồng thời các đặc tính hóa học và vật lý của một lượng nhỏ mẫu. Ưu điểm chính của kỹ thuật này bao gồm thực tế là phổ có giá trị có thể được ghi lại cho một khu vực nhỏ tới 10 µm × 10 µm, tức là giới hạn hiệu quả của bức xạ hồng ngoại. Có thể ghi lại phổ cho các mẫu thông qua các chế độ phản xạ, truyền qua hoặc ATR. Yêu cầu đối với một lượng nhỏ mẫu cũng là một lợi thế hấp dẫn.

4. Ứng Dụng Của Máy Quang Phổ Hồng Ngoại FTIR Trong Phân Tích Dược Phẩm

Quang phổ FTIR đã và vẫn là một kỹ thuật quang phổ không thể thiếu để thu được thông tin cấu trúc quan trọng của các phân tử hữu cơ. Đặc tính và phát hiện nhóm chức năng chủ yếu tập trung ở vùng giữa IR (4.000–400 cm⁻¹). Do đó, các nhà hóa học hữu cơ dựa rất nhiều vào giá trị định tính của phổ hồng ngoại và dữ liệu thu thập được sử dụng chủ yếu cho nhu cầu chẩn đoán. Kỹ thuật tương tự đã được giới thiệu lại như một công cụ mạnh mẽ để xác định định lượng.

Phân tích dược phẩm là lĩnh vực nhận được lợi ích chính. Nguyên tắc cơ bản đằng sau bản chất định lượng của kỹ thuật này là do sự hấp thụ năng lượng được lượng tử hóa bởi các chất phân tích ở các bước sóng nhất định tỷ lệ thuận với nồng độ của các nhóm chức có mặt.

Do chi phí thấp và độ chính xác cao, nhiều nhà nghiên cứu đã nghiên cứu phát triển các kỹ thuật phân tích FTIR để phân tích định lượng các nhóm dược lý khác nhau ở dạng tinh khiết và một số dạng bào chế dược phẩm. Phổ FTIR được sử dụng trong phân tích đồng thời hàm lượng của dạng bào chế viên nén chứa caffein, paracetamol và aspirin được cho là thích hợp làm sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), mặc dù có độ nhạy thấp hơn. Mặt khác, ưu điểm của quang phổ FTIR được ghi nhận là đơn giản hơn, nhanh hơn và tiết kiệm hơn so với HPLC.

Trong tương lai, có thể mở rộng lĩnh vực ứng dụng dược phẩm để nghiên cứu tính đồng nhất hàm lượng của các dạng liều rắn đơn vị và đo mức độ khô của vật liệu rắn.

5. Ứng Dụng Của Máy Quang Phổ Hồng Ngoại FTIR Trong Việc Phân Tích Thuốc Giả

FTIR và nhiều kỹ thuật quang phổ IR đã được sử dụng để xác định và phát hiện nhiều dược phẩm giả. Một nghiên cứu của Neves và cộng sự đã chỉ ra rằng phương pháp quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier có thể được sử dụng để phát hiện nhiều mẫu steroid đồng hóa và kết quả của họ chỉ ra rằng phương pháp quang phổ FTIR nhanh chóng, đáng tin cậy và phù hợp để thay thế các phương pháp GC-MS được sử dụng trong phân tích Durateston® để phát hiện hàng giả.

Trong một nghiên cứu khác, thuốc viên paracetamol giả từ các quốc gia khác nhau đã được điều tra bởi Lawson và cộng sự. Các tác giả kết luận rằng ATR-FTIR có thể xác định viên thuốc giả một cách nhanh chóng mà không cần chiết dung môi. Hơn nữa, phương pháp quang phổ hồng ngoại FTIR đã được sử dụng thành công trong việc phát hiện hàng giả và kiểm soát chất lượng của một số loại thuốc điều trị đái tháo đường.

Công ty CP Thiết Bị Khoa học H2TECH – Là đơn vị cung cấp các thiết bị khoa học kỹ thuật hàng đầu tại Việt Nam. H2TECH là đối tác của nhiều trường học các viện nghiên cứu và các trung tâm thí nghiệm. Là một trong những nhà phân phối tại Việt Nam, với nhiều hãng nỗi tiếng khác nhau trên thế giới như EDINBURGH…. Nếu bạn đang có nhu cầu về các loại máy đo quang phổ hoặc thiết bị phòng thí nghiệm khác hãy liên hệ với H2TECH để được hỗ trợ cung cấp các thiết bị với mức giá hợp lý nhất.

CÔNG TY CP THIẾT BỊ KHOA HỌC H2TECH
Chuyên cung cấp các thiết bị phòng thí nghiệm – Thiết kế phòng lab
Chúng tôi hợp tác lâu dài dựa trên uy tín, chất lượng và hỗ trợ cho khách hàng một cách tốt nhất
Hotline: 0934.07.54.59
028.2228.3019
Email: thietbi@h2tech.com.vn
salesadmin@h2tech.com.vn
Website: https://h2tech.com.vn
https://thietbihoasinh.vn
https://thietbikhoahoch2tech.com