660 CAPITOLUL15 METODE TERMICE IN ANALIZA ?l CONTROLUL MEDICAMENTELOR

Calorimetria cu scanare diferenfiala a fost utilizata, de asemenea, la cercetareacomportarii la topire apolietilenglicolilor (PEG), asacum se poate vedea in figure 15.41Din examinarea acestei figuri se observa ca, daca in PEG 6000 exists lanturi inch.se s,deschise de cristate, in curba DSC apar doua picuri. Se observa ca, in cazul PEG cu masamoleculara mai mare (ex.: 20.000), in curba DSC apare un singur pic, deoarece acespolimer confine numai lanturi crislaline inchise. In schimb, in cazul PEG cu masemoleculare mai mici, exista numai lanturi lungi.

PEG 20000

T —i—85.0 60.0

35.0 40.0 <5.0 50.0

Figura 15.41 Curbele DSC ale unor PEG-uri

M.O 70 T°C

CAPITOLUL 15 METODE TERMICE IN ANALIZA $l CONTROLUL MEDICAMENTELOR 661

Este cunoscut faptul ca PEG cu masa moleculara stint utilizate in sisteme solidedisperse, iar comportarea lor la topire este importanta pentru temperattira preparatelorfaramaceutice.

Continutul in apa al PEG 20.000 influenfeaza comportarea acestuia la topire (selucreaza in sistem Tnchis ermetic), asa cum se poate observa in figura 15.42.

35 40 45 50 55 60 65 15 20 25apa %'T°C 3

Figura 15.42 Influen^a'apei asupra comportarii la topire a PEG 20.000

Calorimetria cu scanare diferentiala este folosita ca metoda de analiza si controla polietilenei. polimer utilizat la ambalarea unor produse farmaceutice, cunoscut f i indfaptul ca punctul de topire si densitatea polietilenei sunt corelate liniar. Asa de exemplu,polietilena cu densitate mica are p.t. ~ 110°C. iar cea cu densitate mare are p.t. ~ 135°C.De remarcat ca prin DSC se pot cerceta si foliile triplu laminate de aluminiu - polietilena- poliester. Cristalinitalea unor astfel de materiale se poate calcula folosind relatia:

Cristalinitatea% = Aria in cal/mg/69,4 x 100 (15.17)

In figura 15.43 sunt prezentate curbele DSC ale foliei de impachetat t r ip lulaminate de a luminiu - polietilena - poliester.

Aceste metode term ice de analiza pot fi utilizate si pentru analiza sj controlul altorpolimeri, cum sunt polistirenul, polietilentereftalatul, polimetilmetacrilatul etc.

Dintre excipientii uti l izati la obtinereaproduselor farmaceutice, un rol importantil an unele grasimi solide, semisolide si uleiuri le . Asa cum se stie, grasimile naturale,inclusiv uleiurile, sunt amestecuri de grasimi ale acizilor saturati si nesaturati, iarcomponentele ncsaturate din grasimi sufera procese de descompunere sub actiuneaoxigenului din aer, a temperaturii si a lumini i . Din aceste procese rezulta aldehide iji acizicu mase moleculare mici care dan mirosul §i gtistul de ranced. Timpul de inducere adescompunerii in timpul conservarii depinde de conditiile existente in locul de depozi-tare.

662 CAPITOLUL15 METODE TERMICE tN ANALIZA SI CONTROLUL MEDICAMENTELOR

0,8%

Figura 15.43 Curbele DSC, TG si TGD ale unei folii triplu laminate de aluminiu -- polietilena - poliester

Pentru cercetarea oxidabilitatii uleiurilor se pot utiliza tehnicile DSC si TG inprezenta aerului sau a oxigenului. In f igura 15.44 este prezentata comportarea la oxidare,prin DSC si TG.

Este important de subliniat fap-tul ca cerurile sunt amestecuride component! din care, instare lichidafiind, pot cristalizaanumiji component!, ca urmarea transformed! lor in formemai stabile si mai pu^in solu-bile.

Multe grasimi si com-pusi similar! prezinta fenome-nul de polimorfistn, a$a cumeste caz.ul alcoolului stearilic sicetostearilic, gliceridelor, ule-iurilor hidrogenate sau a inase-lor pentru supozitoare. Astfel,uleiul de palmier poate fi anali-zat prin DSC. In f igura 15.45este prezentata curba DSC caredemonstreaza polimorfismululeiului de seminte de butnbachidrogenat.

Temperatura sau timpul

m

Temperatura sau tfinpul

Figura 15.44 Studiul prin DSC si TG al comportariiuleiurilor la oxidare: 1-ulei vechi; 2-ulei proaspat

CAPITOLUL 16 METODE TERMICE iN ANALIZA ?l CONTROLUL MEDICAMENTELOR 663

Figura 15.45 Curba DSCa uleiului de seminte de

bumbac hidrogenat

Cele dou5 picuri corespund ladoua modificatii polimorfe

Este cuuoscut faptul ca excipientii solizi se transforms prin imbatranire. fapt cese poate observa din f igura 15.46.

Plecandu-se de la efectulTmbatranirii grasimilor folositeca excipienti, a fost studiat cuasiduitate fenomenul de imba-tranire a gliceridelor si supozi-toarelor, care are ca rezultatpicrderea activitatii. De aceea,tehnica DSC este mult utilizatapentru determinarea raportuluisolid/lichid, raport ce se numesteindice de griisime solida, p r inmasurarea fract iunii topite acurbei DSC si utilizarea unorprograme soft existente in litera-tura.40 45 50 55 60 T °C

Figura 15.46 Curbe DSC care evidentiaza efectulTmbatranirii grasimilor utilizate ca excipienji In aceste context, se pot menfiona

si unele studii de comparare aDSC cu topirea, dilatometria si vascozimetria pentru masuratori de viteza de dizolvarea supozitoarelor vaginale de metenprost, demonstrandu-se astfel corelatia cu biodispo-nibilitatea acestui medicament. In acest fel s-a demonstrat si utilitatea DSC pentrucontrolul de calitate al acestor fonnulari.

664 CAPITOLUL15 METODE TERMICE IN ANALIZA SI CONTROLUL MEDICAMENTELOR

in figura 15.47 se prezinta indicele de grasime solida si curbele DSC ale supozi-toarelor de paracetamol in Witepsol HIS, dupa 18 luni de conservare, la temperaturi

diferite.

25°C 100|-. =---s.---v;

-^ o 20°C.;1< %solidla) s.c.--, :ZJ :•>.'»,:

/ / ?

26 31 36 41 °C

Figura 15.47 Curbele DSC pentru supozitoare cu paracetamol din Witepsol H15,dupa 18 luni de conservare

Se observe ca topirea incepe inca la 25°C, iar la 37°C topire este de 50%.

Imbatranirea excipientilor grasi poate afecta proprietatile de comprimare alesupozitoarelor. Pentru aceasta s-au luat in studiu doua loturi de supozitoare, preparate lao clistanta de 6 luni, utilizand exact aceia^i component!. In figura 15.48 este prezentatmodul in care imbatranirea afecteaza curbele DSC (a) si vitezele de dizolvare (b). Seobserva diferente intre curbele DSC si vitezele de dizolvare ale celor doua loturi de

supozitoare Witepsol HIS la 36,5°C.Metodele DSC si TG au fost utilizatc pentru controlul proceselor de uscare prin

inghetare si prin pulverizare, cu aplicatii latranzitii le de faza in antibioticeie inghetate,la determinarca principiilor active, pe baza picului de topire al curbei DSC si in studiulliofilizateloramorfededigoxina. S-aconstatatcatransformareaciclofosfamideiamorfein hidrat stabilizeaza liofilizatul. Tot in astfel de studii s-a urmarit modif icarea structurii

liofilizatelor prin imbatranire.Se pot aprecia ca deosebit de importante aplicatiile DSC, dar si ale altor metocle

termice de analiza, iacontrolul formelor farmaceutice, in special atunci cand componen-tele medicamentelor nu sunt miscibile in stare solida. In astfel de cazuri s-a observat capicurile componentelor sunt ncschimbate in amestecuri, ceea ce se poate utiliza laidentificai'ea principiilor active sail a unor excipienti. In figura 15.49 este prezentatacurba DSC pentru identif icarea acidului stearic si a manitei din capsule continand acestiexcipienti si, ca substanta activa, o forma amorfa de avicel.

CAPITOLUL 15 METODE TERMICE JN ANALIZA $l CONTROLUL MEDICAMENTELOR 665

3,00

0,0045 °C 10

37°C Lot 2

30 50 min

Figura 15.48 Curbele DSC (a) si curbele vitezelor de dizolvare pentru doua loturi desupozitoare produse la un interval de 6 luni

100-

80-

70-

60-

50

40

30J

20

10-

050 75 100 125 150 175 200 225 250

Figura 15.49 Identificarea unor excipienti din capsule continand substantaactiva avicel (amorfa) si, ca excipienti, manita si acid stearic

1 = acid stearic; 2 = manita

Desigur ca se pot identifica si substante medicamentoase din forme farmaceutice.daca ele an structure cristalina. amorfa sau daca ele interactioneaza cu grasimi. in figura15.50 sunt prezentate curbele DSC pentru detectia haloperidoiului ca atare sau dinHaldol-tablete, a paracetamolului din supozitoare si a cimetidinei din tablete.

666 CAPITOLUL 15 METODE TERMICE iN ANALIZA SI CONTROLUL MEDICAMENTELORCAPITOLUL 15 METODE TERMICE IN ANALIZA SI CONTROLUL MEDICAMENTELOR 667

substanta

(a) (b)

[25 150~ 5 0 7 5 100 125 150 175 200 22550 75

(c)

150 175 200 225 250 27f

Figura 15.50 Curbele DSC pentru identificarea haloperidolului ca atare si din Haldol (a)paracetamolului din granule (b) si a a cimetidinei din tablete (c)

p.t. = !50,0°C pentru haloperidol ca atare, p.t. = !4l-143°C pentru cimetidina (tabletede 200 mg) si p.t. = 169°C pentru paracetamol

In sfarsit, pictirile curbelor DSC sunt utilizate frecvent pentru determinareacantitativa a substanjelor medicamentoase si a excipientilor. In tabelul 15.4 sunt prezen-tate cateva date privind determinarea cantitativa a haloperidolului din tablete si capsule,precum si determinarea acidului stearic si manitei din formule farmaceuticc.

Tabelul 15.4 Dozarea unor substante medicamentoase si excipienti prin DSC

Substanta dozata

Haloperidol

Acid stearic

Manila

Formula farmaceutica

- tablete de 400 mg(proba: 20 mg tableta)

-

Cantitatea gasita

94,0%

98,0%

teoretic: 4,0%oasit: 3,9%

teoretic: 81,7%°asit: 79,3%

Eroarea relative

(5,0%

3,0%

-

-

15.5. Titrare entalpica sau termometrica

La origine, aceasta metoda s-a numit ,,titrare termica" sau titrare termometrica siea s-a bazat pe rnasurarea calorimetrica a cantitatii de caldura degajatft In cursul uneireaclii chimice.

Orice reactie chimica este fnsofita de o variatie de entalpie a sistemiilui chimicimplicat in reactie, care are drept consecinta efecte termice. Cunoasterea modificarilortermice in cursul unei reactii ofera informatii pretioase asupra reactiei si asuprapartenerilor de reacjie.

Trebuie spus ca determinarea calorimetrica a cantitatii de caldura degajata Tntr-oreactie comporr.fi anumite dificultati, de aceea s-a inlocuit aceasta metoda cu metodamasurarii variafiilor de temperatura, ceea ce face obiectul titrarii entalpice sau entaipi-metrice. Prin intermediul unei reactii se evaliieaza variajia energiei libere cu ajutorulecuafiei:

AF = -ezFy (15.18)

in care:

- e = forta elcctromotrice a pilei;- z = numarul de echivalenti care participa la transportul curentului electric;- Fy = constanta lui Faraday.

Titrarea entalpica evidentiaza, pe de o parte, energia libera. iar pe de alta parte.entropia sistemiilui implicat Tntr-o reactie, care sunt reunite in urmatoarea ecuatie:

AH = AF + TAS (15.19)

in care:

- AH = variafia de entalpie, adica a continutului caloric;- AS = variafia entropiei;- AF = variatia energiei libere;- T = temperatura absoluta.

Prin urmare, denumirea de titrare entalpica (sau entalpimetrica) exprima maicorect principiul acestei metode de analiza.

Grupul de metode care se bazeaza pe cest principal cuprinde titrarile entalpicetermometrice (TET) si entalpimetria cu injectie directa (DIE). In titrarea TET, titrantul esteadaugat treptat, cu viteza constanta, la o solutie de analizat, iar In titrarea DIE, proba esteinjectala rapid si direct intr-o solutie de titrant. In ambele cazuri semnalul masurat estevariatia de temperatura, care creste sau scade. Pentru determinarea diferentei de tem-peraturS AT se utilizeaza ecuatia urmatoare:

-nAH I n AHAT = = —AH— = C

K o V 0(15.20)

!

668 CAP1TOLUL15 METODE TERMICE IN ANALIZA §l CONTROLUL MEDICAMENTELOR

in care:- n = numSrul de moli de analit care reactioneaza;- V = volumul in mL;- K = capacitatea calorica;- o~ = caldura specifics pe unitatea de volum;- AH = caldura efectiva a reactiei;- C = concentratia molara.

Relatia (15.20) este ecuatia fundamentals in titrarile entalpimetrice. Aparentrelajia liniara dintre AT si concentrate este dependents de invariabilitatea masurarii AH

care, in solutii diluate. se poate aproxima astfel:

AH = AHo (15.21)

Aceasta Tnseamna ca, la diluarea solutiei (cand c = 0), caldura de diluare se poateconsidera neglijabila. De aceea in titrarile entalpimetrice se lucreaza in domeniul deconcentratii 10" -10" M, ceea ce implies masurarea unor variafii mici de temperatura,de 0,001-0,1°C. Pentru a asigura o capacitate de rezolutie de 10° °C, ar trebui sa selucreze la concentratii mai mici, sau mai bine sa existe senzori de temperatura maisensibili. Mult timp s-a lucrat cu ,,termometre-senzori" cu rezistenta, cum sunt termistorii.In prezent exists senzori cu punct Curie, din ceramics dopata cu titanat de bariu. In f igura15.51 este prezentat un grafic comparativ care ilustreaza dependenta de temperatura arezistentei termometrelor (senzorilor termici). Termistorii si, in general, senzorii curezistenta sunt legati la un braj al unei puiTfi Wheatstone. De regula. o variatie de tempe-

ratura AT = 0,001°C se poate masura cu o precizie de ±1%.

Figura15.51 Dependenta detemperatura a rezistentei senzorilortermici de diferite tipuri

1 = ceramics - titanat de bariu dopatcu strontiu aproape de temperaturapunctului Curie;

2 - termistor;

3 = platina

3CXD

CAPITOLUL 15 METODE TERMICE IN ANALIZA ?l CONTROLUL MEDICAMENTELOR 669

Analizoarele entalpimetrice sunt alcatuite din mai multe componente si anume:- o celula adiabaticS (tip vas Devvar sau un picurator de 2-50 mL);- o bale cu temperatura constants, controlata pana la 0,001 °C;- un circuit de caldura calibrat in Jouli;- o biureta automata pentvu proba si/sau reactiv TET;- un sistem de injectie rapida in DIE. pentru volume fixe.

in figura 15.52 este prezentata o schema constructiva a unui analizor entalpi-metric.

Circuit de masurare Celula adiabatica Circuit decalibrare aa temperaturii; punte incalzirii zonaletermistor

Figura 15.52 Schema constructiva a unui analizor entalpimetric pentru TET si DE

1 = intrare tensiune, V; 2 = tensiune V neechilibrata; 3 = amplificator; 4 = recorder; 5 =agitator; 6 = termistor; 7 = rezistenta R^ incalzitor de calibrare; 8 = intrare; 9 =rezistenta standard Rg; 10 = sursa de putere de slab voltaj variabil reglat; 11 = voltmetrudigital: 12 = rezistenta de balast, Rg; 13 = cronometru

In figura 15.53 este prezentata o schema-bloc a unui analizor entalpimetric pentruinjectia probei in flux continuu.

670CAPITOLUL 15 METODE TERMICE IN ANALIZA SI CONTROLUL MEDICAMENTELOR

S3 !1— — -

i 8

il

9

Figura 15.53 Schema-bloc a unui analizor entalpimetric cu injectia probei In flux continuu

1 = flux solvent; 2 = flux reactiv/titrant; 3 = valva de injectie a probei; 4 = camera deamestecare: 5 = evacuare reziduu; 6 = bale termostatata; 7 = termistorul probei; 8 =termistorul referintei; 9 = punte Wheatstone

Temperattira care se citeste este o reflectare a profilului gaussian al concentratieiprobei. Variatia de temperatura care se mascara este proportionala in orice moment cuconcentratia probei in momentul respectiv. Proba este injectata Tntr-un flux de solvent

transporter.Este important faptul ca se pot face titrari termometrice in flux continuu si tn cazul

unor reactii catalizate de enzime. Se utilizeazi un exces de cca. 10 ori mai mare fata decantitatea necesara de enzima, care se imobilizeaza intr-o pipeta specials pregatita inprealabil. Proba se introduce prin intermediul unei supape (valve), fiind transportata defluxi.il de solvent si de reactivi, flux care ajunge la enzima imobilizata cand are loc reactiaenzimatica. Variatia de temperatura este sesizata de un termistor situat la iesirea dincoloana de reactie. Temperatura citita este o masura liniara a concentratiei probei. Seobtine o curba gaussiana, iar inaltimea picului, proportionala cu variatia temperaturii,corespunde concentratiei probei. Printr-o astfel de tehnica a fost determinate, cu rezul-

tate foarte bune, ureea in prezenta ureazei:

H2N—CO—NH2 + H2O —~-—> CO? +2NH3

AH° = -13,17kcal/mol

Pentru aceasta determinare s-au injectat probe de 100 mL de ser de sange uman(simulat). intr-un flux de solutie apoasa de tampon fosfat 0,5 M cu pH = 7,4, ureeadeterminandu-se in domcniul de concentratii de 1-100 mM/L, cu o viteza de 30 analize/ora, cu o precizie de 3%. In figura 15.54 este prezentat analizorul entalpimetric utilizatlao astfel de analiza, iar Tn figura 15.55 un termistor cu enzime imobilizate.

CAPITOLUL 15 METODE TERMICE IN ANALIZA §l CONTROLUL MEDICAMENTELOR 671

Figura 15.54 Schema constructiva a unui analizor entalpimetric, cu injectie in fluxpentru reac{ii enzimatice

I = pompS; 2 = rezervor; 3 = baie exterioarS; 4 = valva probei; 5 = container proba; 6= coloana-reactor; 7 = termistor; 8 = spre puntea Wheatstone; 9 = baie interna; 10 =reziduu efluent; 11 = echilibrare termicS; 12 = serpentina

(a)

i* 5

Figura 15.55 Schema constructiva a unui termistor cu enzima imobilizata

a = termistorul indicator; b = termistor de referinfa;

a) \ = termistor; 2 = Imbracaminte din sticla; 3 = enzima imobilizata;

b) I = enzima adsorbita; 1 = mercur; 3 = fixare cu rasina epoxidica; 4 = termistor;5 = tub de sticla; 6 = spre puntea Wheatstone

T

672CAPITOLUL 15 METODE TERWICE IN ANALIZA §l CONTROLUL MEDICAMENTELOR

Astfel de termistori (senzori termici) au fost utilizati la determinarea urecii inprezenta ureazei, cu analizorul enzimatic in injectie in flux, cu aplicatii directe in analizaclinica, datorita specificitatii, sensibilitatii mari si neinfluentarii lor de posibilii inter-ferenti prezenti. S-au putut determina pana la 75 mg azot-ureic/L, cu o viteza de 40

probe/ora.Acelasi sistem a fost utilizat la determinarea microanalitica a glucozei din ser, pe

baza reactiei de fosforilare catalizata de hexochinaze. Aceasta tehnica a fost utilizata pebaza unei drepte de ctalonare, care permite dozarea a 25 mM glucoza din 100-150 U.Lser. Utilizand tennistorul indicator (sau de masurare) si eel de referinta, se determinavariatia de temperatura AT care este proportionate cu concentratia glucozei. In modobisnuit, determinarea glucozei se face pe baza reactiei de oxidare in prezenja gluco-zoxidazei (GOD) si a catalazei, reactie care se poate reprezenta astfel:

(3 - A - glucoza + H2O + 02- gluconic + H2O2

Catalaza asiform reactiei:

iaura reclucerea peroxidului de hidrogen cu formare de oxigen, con-

H202 Cata'aza-> 1/202 + H20

Trebuie precizat c5 titrarile entalpimetrice permit determinari de mare finete,fiind superioare celor potentiometrice. Pentru ilustrarea acestei superioritati se prezinta,in figura 15.56, curbele de titrare termometrica 5! potentiometrica a solutiei de ovoal-bumina (masa noleculara este 3800 u.a.m), care contine numeroase grupari prototropice?i anume: 46 grupe carboxil, 7 grupe imidazolice si 19 grupe aminice. Asa cum se poateobserva din aceasta figura, diferentele sunt evidente, deoarece prin titrare termometricase pot diferentia cele trei tipuri de grupari functionale pe care le contine ovoalbumina.In tabelul 15.5 sunt date constantele de ionizare si parametrii termochimici ai gruparilor

functionale prototropice ale ovoalbuminei.

Tabelul 15.5 Constantele de ionizare si parametrii termochimici ai gruparilor prototro-

pice ale ovoalbumineiCaldura de neutralizare

kcal/mol

CAPITOLUL 15 METODE TERMICE IN ANALIZA §l CONTROLUL MEDICAMENTELOR

Figura 15.56 Curbele de titraretermometrica (1) si potentiome-trica (2) ale unei solutii deovoalbumina (M = 3800 u.a.m)

zonagrupelorcarboxil

673

zona grupelorimidazolice

Titrarea entalpimetrica a fost aplicata si in laboratoarele Gatedrei de ChimieAnalitica a Facultafii de Farmacie a U.M.F. , , luliu Hatieganu" din Cluj-Napoca latitrareaunor derivati de bistiouree, 2,5-dimercapto-l,3,4-tiadiazoli si a unor monoamine sidiamine alifatice si aromatice, cu eliminarea efectelor termice secundare. deci a zgomo-tu lu i de fond, prin utilizarea unu i sistem de cloua ecuatii de trecere de la coordonate dreptela coordonate,,obi ice". O parte din datele experimental an fost expuse in ,,Cap.5. Vol. I"al acestei lucrari, de aceea in acest capital datele respective nu mai sunt tratate. Subliniemnumai faptul ca problema .,curatirii" semnalelor analitice a preocupat autorii acestorlucrari (E. Popper, L. Roman, P. Marcu) inca de acum 40 de ani.

Dintr^e aplicatiile titrarii entalpimetrice in analiza si controlul medicamentelor se da,pentru exemplificare, determinarea acidului ascorbic ca atare si din forme farmaceutice.

In principiu, aceasta dozare se bazeaza pe oxidarea acidului ascorbic cu o solutiede sulfat deceriu (IV) in acid sul fur icdi lua t sau solutie desulfatde ceriu (IV) si amoniu;din solutie rezulta acid dehidroascorbic:

- 2e 2Ce4+ 2Ce3+ 2H

De subliniat ca an mai fost incercati si alti oxidanti, intre care bromul, iodul,N-brom-succinimida, cloramina T, hexacianoferatul (111) si a l t i i .

In continuarc se prezinta titrarea TET a acidului ascorbic cu o solutie 0,1 M deCe(SO4)2 in H2SO4 2M; s-a utilizat acid ascorbic p.a. (BDH) dizolvat si el in H2SO4 2M.

I

674 CAPITOLUL 15 METODE TERMICE JN ANALIZA SI CONTROLUL MEDICAMENTELOR

Pentru pregatirea probei de analiza, 20 tablete, se cantaresc si se calculeaza masamedie a unci tablete. Apoi se omogenizeaza tabletele, iar in cazul celor acoperite, seomogenizeaza numai miezurile. Se cantareste o proba care sa corespunda la cca. 30 mgacid ascorbic, direct in celula de titrare si se adauga 10 mL H2SO4 2M. in cazuldrajeurilor omogenizate, se ia de asemenea o proba care sa corespunda la cca. 200 mgacid ascorbic si se agita cu 20 mL H2SO4 2M, timp de 25 min. Apoi se dilueaza la 50 mLcu H2SO4 2M, se filtreaza prin hartie Whatman Nr. 1, indepartand primii 10 mL dinf iltrat, dupa care se masoara exact 10 mL care se introduc in celula de titrare. Se amestecabine solutia din celula de titrare pana la temperature constants, dupa care se face titrareaTET cu solutia de Ce(IV) titrata. Inregistrarea curbei de titrare se face pana ce apare odiscontinuitate accentuata, care arata atingerea punctului de echivalenta. Continutul inacid ascorbic se calculeaza cu ajutorul urmatoarei relatii:

m=^88,lC (15.22)

in care:

- x este diagrama exacta a vitezei (in cm-min" );- y este viteza exacta de curgere a titrantului (in cm j-min~ );- z este distanta parcursa de la inceputul titrarii pana la punctul final;- C este concentratia in mol-L" a solufiei de Ce (IV) consumat la titrare.

Din aceste date se calculeaza masa medie a acidului ascorbic/tablets, pentruintregul lot analizat. Rezultatele experimentale obtinute sunt foarte bune, coeficientii decorelatie avand valori de cca. 0,9999.

A fost determinat acidul ascorbic si din tablete de produse polivitaminatecontinand, pe langa vitamina C, §i nicotinamida, vilamina A si D, riboflavina si tiamina.In acest caz a fost necesara separarea componentelor prin HPLC si detectia in efluent avitaminei C prin spectrometrie UV la 254 nm, prin TET sau cu un detector electrochimic.Rezultatele comparative sunt date in tabelul 15.6.

Tabelul 15.6 Determinarea TET a acidului ascorbic comparativ cu alte metode

Tablete

TipuM:

Neacoperit

Acoperite

Tipul 2

Grupul

ABCABCDEF

Masamedie atabletei

130130131236245241

260289280

Metoda de analiza

Titrimetrietermometrica

15,510,1(8)15,7+0,2(8)15,1+0,3(3)15,3±0.1(4)15,2+0,2(4)14,9±0,1(3)12,0+0,3(4)12,3±0,5(4)12,710,3(3)

UV

15,3+0,115,4+0,115,110,115,2+0,115,3+0,215,010,11 1 ,910,212,410,211,810,4

EC

15.010,1(3)15,3+0,1(3)15,0+0,1(3)

Titrimetrievizuala

14,90+0,01(3)15,03+0,03(3)15,0910,11(3)14,83+0,06(3)15,15+0,04(3)15,0610,04(3)13,5510,55(3)13,64+0,23(3)13,3310,41(3)

CAPITOLUL 15 METODE TERMICE IN ANALIZA $l CONTROLUL MEDICAMENTELOR 675

15.6. Titrarea calorimetrica izoterma

Aceasta metoda de analiza se bazcaza pe masurarea directa a energiei asocialeproceselor chimice cercetate, prin efectele care an loc. Metoda de titrare calorimetricaizoterma, ITC (Izotermal Titration Calorimetry), consta in monitorizarea caldurii dega-jata sau absorbita dupa f iecare adaugare de titrant, cu ajutorul unui calorimetru diferen-tial, cu putere compensata, in conditii izoterme, deci latemperatura constanta. In figura15.57 este prezentata o schema constructiva a acestui analizor (Centrul de Biocalorime-trie al Universitatii Johns Hopkins).

Figura 15.57 Schema construc-tiva a calorimetrului diferential cuputere compensata

1 = sursa de curent a probei2 = sursa de curent a referintei3 = computer4 = nanovoltmetru5 = controlor injectie6 = baie de apa termostatata7 = vas de scufundare cald8 = element de compensare aputerii real imentat (feedback)9 = termopila10 = celula de titrare a probei11 = celula de titrare a referintei12 = agitator

11 12

Aceasta telmica a fost utilizata pentru caracterizarea termodinamica a reactiilorenzimatice, a proceselor de legare liganzi - macromolecule, a modificarilor suferite demacromoleculesubactiunea ligaiizilorsiapH-uluietc. Inani i '80s-auconstruit microca-lorimetre de acest tip, capabile sa masoare efecte calorice pana la 10"6 cal, concomitentcu cresterea sensibilitatii specif ice si micsorareatimpului de raspuns.

Reactiile de asociere bimoleculara se pot caracteriza prin constante de legaturafoarte mari (cca. 10 M"1 sau chiar mai mari), ceea ce permite determinarea cu mareexactitate a constantelor de echilibru si a entalpiilor de legatura. Pentru astfel dedeterminari trebuie sa se lucreze cu reactivi foarte diluati , 10" M sau mai putin, iar ladescrierea echilibrului de legare trebuie sa se aiba in vedere urmatorii parametri:

- numarul pozitiilor (situ-urilor) de legare sau stoechiometria reactiilor;

676 CAPITOLUL15 METODE TERMICE IN ANALIZA §l CONTROLUL MEDICAMENTELOR

- taria (forta) asocierii exprimata prin constants de asociere (Ka) sau prin energialibera de asociere Gibbs:

AG=-RTlnKa (15.23)

- caracterizarea pozitiilor (situ-urilor) multiple si a interactiunilor pozitive saunegative, pentru care exista rnai mult de o pozitie de legare;

- caracterizarea contributiilor entalpice si entropice la energia de asociere Gibbs:

AG = AH - T-AS (15.24)

- caracterizarea dependentei echi l ibrului de legare de alte variabile din mediul dereactie, precum pH-ul, forta ionica si altele.

Calorimetria izotermica are un avantaj major fata de alte metode termice deanaliza, deoarece asigura masurarea directs a marimilor termodinamice, respectivenergia libera, entropia si entalpia. Acest avantaj se explica prin aceea ca izotermele delegatura sunt definite in termenii caldurii de reactie, care Spre deosebire de Constanta deasociere, permite estimarea directs a variatiilor de entalpie, iar ulterior se poate calculavariatia de entropie, folosind relatia:

AG = _RT In Ka = AM - T-AS (15.25)

Sensibilitatea intrinseca. marita a acestui analizor se datoreaza preciziei demasurare a variatii lor de temperatura, respectiv a efectelor calorice. Iar aceasta precizieeste determinate de utilizarea termopilelor semiconductoare de Bi-Te. care sunt dotatecu 70 termocupluri (senzori de teniperatura) per cm"1. Un numar mare de termocupluriinseamna un numar si mai mare de jonctiuni. Spre exemplu, un calorimetru izotermicdiferenfial este echipat cu 1056 astfel de jonctiuni si este capabil sa detecteze variatii decaldura foarte mici, de ordinul a 10"' cal-S , ceea ce corespunde la 40-50 nW (nanowati).

Titrarea calorimetrica izotermica (JTC) are numeroase aplicatii la cercetareasistemelor biologice, implicate in procese biomedicale de cea mai mare insemnatate,dintre care se pot mentiona:

- legarea nucleotidelor de ribonucleaza A;- legarea unui ligand si tran/itiile confonnationale in hemoglobina umana;

- studiul semnalului lipido-proteic;- legatura toxinei holerei cu oligo-G^i;- interactiunile aminoacizilor cu plasminogen uman;- legarea calciului si a magneziului de oncomodulina, etc.

CAPITOLUL 16 UTiLIZAREA CHEMOMETRIEI IN ANALIZA SI CONTROLUL MEDICAMENTELOR 677

CAPITOLUL 16

UTILIZAREA CHEMOMETRIES4%

IN

Analiza si controlul medicamentelor are ca obiectiv obtinerea de date experimen-tale (separare, detectie, delerminare cantitativa) din care sa rezulte cat mai multe infor-matii referitoare la compozitia, la puritatea lor precum si la impuritatile pe care le contin,cu alte cuvinte, obtinerea cle date referitoare la calitatea si siguranta medicamentelor.

Cea mai buna metodologie de abordare a unor astfel de probleme este chemome-tria. Trebuie subliniat, ca pentru optimizarea si validarea metodelor de analiza utilizatein controlul medicamentelor eel mai bun mijloc este proiectul sau designul experimental,deoarece experimentele proiectate statistic sunt deosebit de cficiente, oferind cantitatiimportante de informatii, obtinute cu un efort uman mult mai mic decat printr-o abordareclasica variabila l a u n moment dat. Fnformati ile care se obfin privesc interactiunile dintrefactorii analitici statistic! implicati in procesele analitice de separare, detectie, dozare.

16.1. Preprocesarea probelor

Din punctul de vedere al instrumentelor (procedeelor) de preprocesare a probelorexista patru procedee care opereaza asupra fiecarei probe si care se descriu succint incontinuare.

16.1.1. Normalizarea

Accst procedeu se poate utiliza pentru a elimina (de la proba la proba) variabili-tatea absoluta, cum este cazul volumelor de injectie variabile in cromatografie. Rezultaca toate probele trebuie sa fie ordonate (asezate) pe aceeasi scala. prin impart i rea cu oconstanta. Prin urmare, normalizarea unu i veclor-proba se realizeaza pr in impartireafiecarei variabile la o constanta, existancl trei cai de normalizare.

678 CAPITOLUL 16UTILIZAREA CHEMOMETRIEI !N ANALIZA ?l CONTROLUL MEDICAMENTELOR

(1) Normalizarea la o unitate de arie (suprafata)

In acest caz se imparte fiecare element din vector cu "norma-1", care este sumavalorilor absolute a tuturor celor "j" intrari in vectorul x, potrivit ecuatiei:

n v a r s

norma -1 = 2., (16.1)

(2) Normalizarea la o unitate de lungime, care se face impartind fiecare elemental vectorului cu norma-2, care se calculeaza scofand radacina patrata din suma patratelor

valorilor din vector:

(16.2)

(3) Normalizarea facuta astfel meat intensitatea maxima sa fie egala cu 1

Se realizeaza prin impartirea fiecarui element al vectorului cu o infinitate denorme, prin aceasta definindu-se maximul in valoare absoluta al vectorului.

Normalizarea este necesara pentru eliminarea variatiei sistematice, asociata de

regula cu cantitatea totala de proba.Un astfel de exemplu, se intalneste in spectrometria de masa, ea avand scopul de

a obtine eel mai mare raport (maxim) m/z pentru un pic.

In cromatograf ie normalizarea unei Tntregi cromatograme in raport cu unitalea desuprafata se utilizeaza pentru eliminarea efectului volumului de injectie variabil. Nor-malizarea la unitatea de arie se mai utilizeaza si in cercetarea bibliotecii de spectre, inspectrometria de masa si a rezolutiei a doua substante componente dintr-o curba. Pentruexemplificave, se considera o cromatograma cu doua componenete-analiti care intere-seaza. In figura 16.1 se prezinta doua cromatograme brute obtinute din doua injec}ii a

doua probe.

Figura 16.1

Cromatograma a doicomponent! cu aceeasiconcentrate relativa, darvariind volumele de injectie

(a) inainte de normalizare;(b) dupa normalizarea la

unitatea de suprafata.

CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI IN ANALIZA §l CONTROLUL MEDICAMENTELOR 679

Cromatograma normalizata la unitatea de suprafata (b) (norma-1) arata elimi-narea variatiei volumelor de injectie, adica a cromatogramelor ascunse (suprapuse) aleaceleiasi probe; este vorba de cazul celor mai mici picuri pentru care l in ia continua sil ini i le punctate sunt practic suprapuse.

Un al doilea exemplu se refera la normalizarea in spectrometria in IR-apropiatprin reflectanta, pentru sortarea containerelor de plastic reciclale (si pentru re-cunoasterea lor). In figura 16.2 (a) sunt reprezentate spectrele unor probe de polietilena,de fapt derivata a doua a datelor. Din cauza lungimii parcursului, intensitatea spectrelcrvariaza, iar normalizarea la unitatea de arie (divizand cu norma-1) reduce variatiaparcursului, a?a cum se vede din figura 16.2 (b).

0.02

.0.01

0.05

(a)

(b)

A.nm1600 1650 17UO 1800

Figura 16.2 Derivata a doua a spectrelor IR-apropiat a containerelor de polietilenareciclate, Tnainte (a) si dupa (b) normalizarea la unitatea de arie

Suprapunerea (ascunderea sau inabusirea) spectrelor mai ales in domeniul I 750-1800 nm este limitata. Diferentele spectrale ramase se datoreaza variatiilor chimice aleprobelor.

A patra cale de preprocesare a probelor o constituie ingreunarea, care se realizeazaprin inmultirea fiecarui element dintr-o proba-vector cu o constanta. In acest mod sepoate manipula matcmatic influenta unei probe, ingreunarea probei este similara norma-lizarii , dar difera criteriile de definire a constantelor. Greutatile pot avea orice valoare.cu toate ca ingreunarea trebuie sa se aplice numai cand informatia aferenta estedisponibila, cu referire la importanta relativa a unor probe fata de altele. Spre exemplu.datele provenind de la un analist cu experienta pot f i date cu greutate mai mare decat ceieale unuia care se instruieste (fi ind in curs de formare).

680 CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI iN ANALIZA ?l CONTROLUL MEDICAMENTELOR

O alta utilizare a mgreunarii este aceea de a satisface asumarea prime! metode deanaliza, cum ar fi presupunerea erorilor homoscedastice in regresia liniara.

Alte metode de preprocesare a probelor sunt netezirea (curatirea) semnalcloranalitice pentru reducerea zgomotului de fond, adica acantitatii variatiei Tntamplatoare.De asemenea se poate lua in considerare operatiunea de corectare a l in ie i de baza(baseline) pentru reducerea variatiei sistematice.

16.2. Netezirea sau curatirea semnalului analitic de zgomotul

de fond

In determinarile analitice este cunoscut si acceptat faptul ca scmnalul analitic

masurat este alcatuit din doua componente:

- semnalul analitic adevarat, propriu-zis;

- semnalul TiTtampIator, parazit, sau zgomotul de fond:- cantitatea si structura zgomotului depinde de'experiment, deci de tipul si

conditiile de lucru/operare (vezi si Vol. 1 din aceasta lucrare, p. 362-374).

Mijioacele de curatire/netezire a semnalului an drept scop:

- reducerea matematica a zgomotului (semnalului parazit);- crcsterea raportului semnal analitic / zgomot;- este admisa ideea ca zgomotul este de o frecventa relativa mai malta decat

aceea a semnalului analitic care intereseaza;- unele surse de zgomot contribuie la frecventajoasa a semnalului;- este (Tn context) dif icila eliminarea matematica a zgomotului fara a el imina

unele informatii chimice de mare interes;- baza metodelor de corectie consta in eliminarea semnalelor de joasa

frecventa.Metodeie de curatire/netezire folosesc o fereastra care poate f i o reflectare/imag-

ine a regiunii influcntei. Toate punctele ferestrei sunt utilizate pentru a determinavaloarea la centrul ferestrei si de aceea largimea ei afecteaza direct curatirea rezultata.

Exista 5 metode de curatire.

16.2.1. Curatirea medieCuratirea medie este utilizata pentru reducerea numarului variabilelor Tntr-un

vector al probei, ceea ce este necesar daca, de exemplu, trebuie sa se mareasca vitezacalculului . Pentru Tnceput se alege o largime a ferestrei (n) si se calculeaza media prime-

lor n puncte in vectorul probei.

CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI IN ANALIZA SI CONTROLUL MEDICAMENTELOR 681

A doua intrare (Tnregistrare) se calculeaza ca medie a n+l Ia2n puncte in vectoruloriginal al probei.

Acest proces este repetat pentru toate elementele In vectorul original. Vectorulcurafat rezultat are un factor al catorva elemente (mai putine), n.

Curatirea medie, cu o fereastra cu largime rezonabila, este mai buna decat vecto-rul contractat prin luarca fiecarui al n-lea punct, deoarece calcultil mecliu rezulta dinsemnalul mediu.

Figura 16.3 (a) prezinta un spectru continand 800 variabile, iar Tn figura 16.3 (b)curatirea medie cu o largime a ferestrei de 20, prin care s-a redus numarul variabilelorla 39!

Curatirea medie reduce Intotdeauna rezolutia, ceea ce se observa Tn figura 16.3(b), prin eliminarea trasaturilor mai asutite. Prin urmare, alegand o fereastra cu largimenepotrivita, se pot el imina unele date caracteristice importante.

-Po

o£

"2M^ JL ^ ; ^Mnumar variabile

100 200 300 400 500 600 700 SOO

numar variabile

Figura 16.3 Spectrul inainte (a) si dupa (b) aplicarea curatirii medii cu o fereastralarga de 20

16.2.2. Curatirea medie susecesiva (coeitinua, ciclica}

Aceasta tehnica opereaza prin miscarea diagonalei ferestrei datelor vectoruluiunui element. Rezulla un vector curatat care are aceeasi, sau aproape aceeasi lungime cavectorul probei orig'male. Pentru succesiunea curat i r i i medii este specific ca al j-leaelement in noul vector este media datelor originale f ixate/blocate in centrul ferestrei injun.ll elementului j. Curatirea de acest tip introduce caracteristici in sfarsitul vectoruluiprobei, num'ite efecte terminale. De exemplu, p r imul element Tn vector este aclesea stersdeoarece el mi poate fi Tn centrul ferestrei. De fapt, punctele corespunzand raportului

682 CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI TN ANALIZA SI CONTROLUL MEDICAMENTELOR

marimilor ferestrelor 1/2 ale oricarui final/sfarsit al vectorului nu poate fi curajat inacelasi mod ca punctele ramasc. Din f igura 16.4 se observa ca aceasta curaf ire este o cale

de tmbunatatire a raportului semnal/zgomot.

Figura 16.4 Rezultate dupSaplicarea curatirii medii succe-sive cu largimi variabile aleferestrei, la vectorul probei

a) date initiale;

b) curatirea medie, fereastrade 3 puncte;

c) curatirea medie, fereastrade 11 puncte;

d) curatirea medie, fereastradc 21 puncte

20 40 60 80

(C)

20 40 60 80

Datele originate an acelasi zgomot aleator vizibil si marline a varfului.

Curatirea medie cu o fereastra de 3 puncte reduce zgomotul semnificativ, dar nuelimina varful. Cu o fereastra mai mare, de exemplu de 21 puncte, varful este eliminat,dar forma picului se schimba (este mai larg si mai putin intens). Schimbarea aparenta apicului la un numar variabil mai redus se datoreaza cfectului terminal, sau de sfarsit,(pentru fiecare sfarsit/capat al vectorului probei au fost eliminate cate 10 puncte).

16.2.3. Curatirea mediana succesiva

Aceasta metoda este similara celei anterioare, dar se dcosebeste de aceasta prinfaptul ca in locul mediei se utilizeaza mediana. De remarcat ca mediana nu este asasensibila ca media in punctele extreme, ceea ce-i confera acesteia o mare eficacitatepentru eliminarea varfurilor din datele analitice. Totusi, trebuie spus ca aceasta metodanu este atat de eficienta cum este filtrarea zgomotului. Ea se aplica datelor bruteprezentate in f igura 16.4 si se observa in figura 16.5. De altfel, fereastra de trei puncteeste asemanatoare (comparabila) cu datele prezentate in aceste f iguri. Pentru uncle seturide date se poate face o combinare a curatirii succesive medii cu cea mediana, datorita

naturii complementare a celor doua abordari.

CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI TN ANALIZA SI CONTROLUL MEDICAMENTELOR 683

1.5

Figura 16.5 Rezultate dupS 'aplicarea unei curafiri mediisuccesive, cu largimi variate °-5

ale ferestrei, la aceleasi dateprezentate in figura 16.4

a) date initiale;

b), c) si d) curati ri mediane ,acu ferestre de 3,11 ?i 21 de ^puncte. ,

3Q.

20 4() 60 HO

(a)20 40 60 SO

(b)

i

0.5

0

1

0.5

20 40 60 HO nr_ va) .ab.le 20 40 60 SO

(c) (d)

nr. variabile

Figura 16.6 Ajustarea polinomiala cu o largime a ferestrei de 13 puncte.Valoarea curatata a celui de-al 7-lea punct este notata cu X.

684 CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI IN ANALIZA 51 CONTROLUL MEDICAMENTELOR

16.2.4. Curatirea polinomiala succesiva

Aceasta tehnica se deosebeste de celedoua anterioare (medie si mediana). Elemen-tul j in vectorul datelor curajite este egal cu predictia polinomiala a elementuluiy, iarSavitzky si Golay au realizat o implementare convenabila a acestei abordari. Pentruexemplificare, in figura 16.6. este prezentata o ajustare polinomiala cu o largime aferestrei de 13 puncte, iaT datele din aceasta fereastra sunt utilizate pentru calculareavalorii curatate-netezite in mijlocul ferestrei. Linia continua arata ajustarea polinomialade ordinul II a datelor, iar X este valoarea curatata pentru punctul 7.

Utilizarea metodei Savitzky-Golay conduce la eliminarea a doua puncte pentruf iecare capat (extremitate) al vectorului probei. Daca aceasta este de neacceptat, se poateaplica procedeul Gorry care nu conduce la eliminarea acelor puncte. Trebuie spus ca,pastrand numarul original de variabile, acest procedeu poate introduce caracteristici(trasaluri) aberante la extremitatile vectorului probei.

Alegerea marimii ferestrei in curatirile polinomiale este foarte importanta. DupaBarak se pot face curatiri polinomiale de ordinul doi sau trei. In figura 16.7 este data,pentru exemplificare, aplicarea curafirii polinomiale de ordinul doi cu o largime a

ferestrei de 7, 13 si 25 puncte.

Figura 16.7 Rezultstele dupa aplicarea unei curatiri polinomiale succesive cu largimivariate ale ferestrei, la vectorul probei (compensarile au fost adaugate pentru claritate)

Cu cat marimea ferestrei creste, cu atat zgomotul se reduce mai mult. Dar dacafereastra este prea larga, ascutimea picukii poate fi eliminata. iar picurile ramase sedeformeaza. ceea ce este ilustrat in figura 16.8 in care spectrul initial (l inia continua) sedeformeaza (l inia punctata) prin aplicarea unei curatiri polinomiale de ordinul doi cu 49

de puncte.

CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI IN ANALIZA $l CONTROLUL MEDICAMENTELOR 685

nr. variabile

Figura 16.8 liustrarea deformarii picului daca se utilizeaza o curatire/netezire cu ofereastra prea larga, 49 puncte (linia continua pentru date brute, iar

linia punctata pentru datele curatate)

Pentru un set de date, marimea optima a ferestrei si ord inul polinomia! depinde denatura datelor. in primul rand este importanta largimea picurilor in raport cu largimeaferestrei (ex.: alegand o fereastra de 10 ori rnai larga decat largimea picukii, acesta vafi eel mai probabil deformat sau eliminat). O abordare pentru selectarea unei largimirezonabile a ferestrei si a ordinului polinomial necesita aplicarea catorva combinatii sievaluarea datelor prelticrate obtinute si a rezultatelor finale.

16.2.5. Cura|irea cu filtrul Fourier

Filtrarea Fourier se poate utiliza pentru curatirea (netezirea) generala sau pentrueliminarea componentelor specifice de frecventa. Ambele cai se rcalizeaza prin trans-fonnarea Fourier a semnalului, cantarind (cumpanind) transformarea cu o funct ieapodizata si retransformand la unitatile originale.

Analiza Fourier are multe domenii de aplicare, de aceea notarea este variata siuneori contradictorie (Tabelul 16.2).

Notatiile spectroscopiei IR si cele matematice sunt complet opuse; datorita acesteiambiguitati, coloana 3 din tabelul 16.1 se denumeste ca domeniu! de apodizare deoareceea este aplicata (apodizarea) Tntotdcauna. In lipsa unui termen mai bun, ne referim lacoloana a 2-a ca domeniu.

686 CAPITOLUL16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEMN ANALIZA §l CONTROLUL MEDICAMENTELOR

Tabelul 16.1 Notajii ale analizei Fourier

domeniul de timp domeniul dc apodizare(programare)

1.5

1

grafic tipic Q t;

0

-0.5

cromatografie 1FTIR, FT-RMN (

FTN1R

An

^J w^^3 50 100 15

imp de lucru; frecvenex. K, nr. de unda)

15

10

5

0

-5

-100

ta 11

ill-"*•»-"

0 50 100 150

recventa, timp de relaxare:ID, pozitie, timp, interfe-ogrania

Matematica Timp Frecventa

De regula, efectuarea unei curatin cu muu ruunci a., m^ m...^ r ._apodizare Tn domeniul de apodizare. Prin functia de apodizare interferograma se multi-

plica tnainte de a se transforma Tn domeniul programat.

Exista mai multe tipuri de funcjii de apodizare si poate ca cea mai simpla esteapodizarea acoperita (boxcar = vagon acoperit!). Un exemplu de astfel de apodizare csteaducerea la zero a coeficientilor Fourier de Tnalta f recventa. In figura 16.9 a se prezintadatele vectorului care este transformat la domeniul de apodizare din figura 16.9 b.Primele si ultimele 50 de puncte ale acestei interferograme sunt aduse la zero, (Figura16.9 c). Aceasta este retransformata in unitati originale, (Figura 16.9 cl). Acest final alvectorului probei este mai curat decat vectorul original, deoarece sunt indepartaticomponentii de Tnalta frecvenfa. Modificand numarul coeficientilor Fourier, care suntadusi la zero Tn figura 16.9 b, se produce un rezultat diferit. Figurile 16.10 a si 16.10 barata rezultatul aducerii la zero a 70 de coeficienti, Tn loc de 50, ceeace produce o largire

semnificativa a picului si introduce artefacte la linia de baza.

Filtrarea Fourier poate fi utilizata de asemenea pentru a elimina o frecventaspecifics prezenta Tn date. Exemple comune (obisnuite) ale acesteia includ indepartareacompensarii iiniei de baza (frecventa joasa) si linia de zgomol de 60 Hz. Figura 16.11 aarata un vector proba cu o caracteristica peiiodica. Dupa aplicarea transformariiFourier, aceasta caracteristica apare in interferograma ca un singur punct la variabila100 (figura 16.11 b). Figura 16.11 c aduce la zero aceasta frecventa care la retransfor-mare apare Tn datele curatite/netezite, fara zgomotul periodic (figura 16.11 d).Datele/concluziile acestei discutii si recomandarile sumare ce se fac sunt dale Tn tabelul

16.2.

CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI JN ANALIZA $l CONTROLUL MEDICAMENTELOR 687

(a)0.5 L

10

n

-10

!>- -f*

150 nr. variabile

(c)

150 nr. variabile

(d)

nr. variabile

Figura 16.9 Exemplu de curatire Fourier cu apodizare boxcar, aducand la zero cate50 puncte pentru fiecare extremitate(a) spectnil original; (b) spectrul in domeniul de apodizare; (c) potrivirea la zero a primelor ?iultimelor 50 puncte; (d) dupa retransformarea la unitatile inij iale.

Figura 16.10 Exemplu decuratire Fourier cu apodizarecu boxcar; aducerea la zero a70 de puncte pentru fiecareextremitate

(a) spectrul din figura 16.9Tr. domeniul de apodizarecu primele si ultimele 70puncte aduse ia zero;

(b) dupa retransformareain unitatile originate.

(a)

50 ISO

nr. variabile 140

688 CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI IN ANALIZA SI CONTROLUL MEDICAMENTELOR

i nr. variabile40 60 KO 100 I2(l I40

Figura 16.11 Exemplu de eliminare a componentei-zgomot periodic intr-un vector alprobei utilizand netezirea Fourier

(.a) spectrul original cu linia zgomotului de 60 Hz; (b) spectral in domeniul de apodizare;(c) varf til la setarea variabilei 100 la zero; (d) dupa retransformarea in unitati originate.

Tabeiu!16.2 Mijloace de netezire/curatire a semnalului analitic

i Procedeui

media

media experienlelor

mediana experienjelor

jcxpcrienle (cicluri)jpol inomiale

prin acest proccdeu se reduce n u m a r u l variabi lelor , dar se evilascaderea rczolujiei; media este preferata simplei redari a f iecarui alw-lea punct, deoarece semnalul arata care sum mediile ce rezulta dincalcul.

Ce se face si unele recomandari

acesl procedeu lucreaza rezonabil pentru cura(irea generala; s<utilizeaza cand nu avem metode mai bune de curai ire .se utilizeaza pentru indepartareascindariior de inalta f recvcnia, dar

i nu are eCicienla mediei experieutelor pentru reducerea ziioiiiotului.este procedeul preferat pentru reducerea zgomotului; este preferatirocedeului Gorrv. deoarece nu trunchiaza datele oblinute.

este o inetoda buna pentru curatirea generala, dar necesita selectareaunci unei f'imctii de apodizare potrivita; este, insa, o metoda maibuna peniru eliminavea trSsauirilor specificc periodice din datelebrute oferite de f recvenfele corespunzaloare, care pot f i identif icatcin domeniul apodizarii.

CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI IN ANALIZA 51 CONTROLUL MEDICAW1ENTELOR 689

16.3. Corectia Einiei de baza

In afara de componentele de zgomot de Inalta frecventa, semnalul masurat poatesa mai contina surse de joasa frecven{a ale variatiei, care nu stint legate de chimismulinvestigate! si care sunt numite caracteristici ale l in ie i de baza. Aceste caracteristici,(variatii sistematice) pot fi man fata de modificarile semnalului care intereseaza si potdomina analiza daca nu sunt Tnlaturate. Intensitatea lor poate varia intamplator si caforma, de la proba la proba. Reducerea particularitatilor l iniei de baza se poate face Tnmai multe moduri.

16.3.1. Abordarea prin modelare explicita

Orice vector proba se poate scrie ca o functie a numarulu i variabil (x):

r = f(x) (16.3)

Aceasta functie este egala cu suma semnalelor care intereseaza plus suma particu-laritati lor l i n i e i de baza, prezente. Linia de baza se poate aproxima folosind un polinomialde felul urmator:

r = r + a + PX + yx~ + 8x (16.4)

Tn care r este semnalul care intereseaza, iar restul ecuatiei aproximeaza particu-laritatile l iniei de baza. Postuland un model pentru l in ia de baza (ex.: compensare, l iniar ,polinomial), aceasta se poate calcula direct prin scadere. De exemplu. un vector proba cuo compensare a particuiaritatilor iiniei de baza (ex.: o l inie orizontala) se poate scrieastfel:

r = r + a (16.5)

In acest caz l in ia de baza poate ti Tndepartata pr in estimarea lui a si scaderea kiidin vcctorul proba (r), ilustrata Tn figura 16.12 a, Tn care sunt reprezentate o serie devector! proba cu compensarea particularitatilor l in ie i de baza. Compensarea poate fiTndepartata prin scaderea intensitatii unei variabile din toate variabilele pentru fiecarevector proba. Variabi'a optima este cea care contine numai informatii ale l i n i e i de ba/Ji(a din ecuatia 16.5). In acest exemplu variabila 60 este ut i l izata pentru estimarea lui o..care se scade din toate elementclc Tn vectorul proba. Datele preprocesate. prezentate infigura 16.12 b dezvaluie dona grupuri de probe care evident nu an fost preprocesateanterior. De subliniat ca, Tn figura 16.12 b toti vector!! proba au intensitatea zero lavariabila 60. Intensitatea niedie a catorva variabile ale l i n i e i de baza este utilizata acleseapentru estimarea lui a, ea produce o estimate mai buna a lui a si reduce cantilateazgomotului introdus Tn vector!! proba prin scaderea l i n i e i de baza.

690 CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI IN ANALIZA SI CONTROLUL MEDICAMENTELOR

nr. variabile

Figura 16.12 Date cu o compensare a liniei de baza inainte (a) si dupS (b) corectialiniei de baza folosind modelul explicit potrivit

In figura 16.13 este prezentat un altexemplu de modelare a liniei de baza, in carevectoi'ul probei confine o linie de baza l iniar inclinata, care este Tntalnita in spectroscopiesi in cromatograf ie, datorandu-se (probabil) gradientilor de solvent in cromatograf ie saulungimii de unda dependents de dispersie.

2.5

1.5

0.5

0.8

(a)

(b)

200 nr. variabile

Figura 16.13 Date cu particularitati liniare ale liniei de bazS inainte (a) si dupa corectialiniei de baza prin aplicarea modelSrii explicite (b)

CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI IN ANALIZA §l CONTROLUL MEDICAMENTELOR 691

Din punct de vedere matematic, acest fapt se poate exprima prin ecuatia urmS-toare:

r = r + cc + (16.6)

Pentru eliminarea componentei liniei de baza, aceasta este estimata (a si p)utilizand dona, sail mai multe puncte, care sunt presupuse a confine numai informatii alel in ie i de baza. Linia estimata pentru acest exemplu este prczentata in figura 16.13 a( l in iapunctata), jar pentru a elimina caracteristica l iniei de baza, se scade linia din vectorulprobei, asa cum se poate vedea in figura 16.13 b.

Se pot estima si alte functii, daca o l inie de baza are o forma mai complexa.Indiferent de functia utilizata, cheia problernei este alegerea acelor puncte pentruestimareacoeficientilordinecuafia(16.6)(oc, p, y,...) care sunt influentate numai de l in iade baza. Daca punctele sunt incorect alese, o porfiune a variafiei chimice va fi eiiminatain plus din linia de baza.

16.3,2. Derivarea

O alta cale de indepartare a particularitatilor (trasaturilor) liniei de baza, cu scopulde a varia numarul, este derivarea. In acest caz nu mai este necesar sa se selecteze punctecare contin numai informatii ale l iniei de baza. Metoda este utila mai ales in cazurile incare punctele l iniei de baza sunt imposibil sail greu de identificat.

Pentru a intelege esenta acestei cai, se revine la ecuatia (16.4) si se face primaderivata a vectorului proba, cu scopul de a varia numarul (x), cand se obtine:

r' = r ' + 0 + px + 2yx + 35x2 + ... (16.7)

in care r ' este derivata semnalului care intereseaza. Aceasta ecuatie evidentiaza ca prima

derivata elimina complet trasalura compensata a l iniei de baza (a). Daca l inia de bazaeste cuprinsa numai intr-o compensare, ceilalti coeficienti ai ecuatiei (16.4) si deci aiecuatiei (16.7) sunt egali cu zero.

Daca este vorba de o linie de baza mult mai complexa (P, y, 6, ... # 0). se repetaaplicarea derivatei, cand se elimina succesiv termenii de ordin mai inalt.

Spre exemplu, efectuand derivata ecuatiei (16.7), se obtine:

2y+6§x+... (16.8)

Aceasta ecuatie este echivalenta cu cea de a doua derivata a ecuatiei (16.4), iarcaracteristica liniara (a si P) este complet eiiminata.

692 CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI IN ANALIZA §l CONTROLUL MEDICAMENTELOR

16.3.3. Diferenta simpla continua (succesiva)

Difcrenta simpla dintre datele punctelor adiacente poate fi utilizata pentru esti-marea prime! derivate. De exemplu, pentru vectorul proba r' = [I'! + r2 + ... + rn], prima

derivata se poate exprima astfel:

r' = [r2-r,, r3-r2,.... rn-r(n_1}J (16.9)

Procedeul se poate repeta pentru estiinarea celei de a doua derivate si asa mai

departe.In figura 16.14 (a) este prezentat un pic Gaussian lipsit de zgomot cu o compensare

constanta de o imitate, iar in figura 16.14 (b) este prezentata derivata a doua calculateprin diferenta simpla. Linia de baza a fost eliminata (regiunea in care nu a existat niciun pic in datele brute, acum intensilatea este zero) si asa cum s-a asteptat, picul are forma

derivatei Gaussiene.

1.8

0.1

(a)

(b)

nr. variabile50 100

Figura 16.14 Date cu linie de baza compensata, lipsita de zgomot, inainte (a) si dupa(b) corectia liniei de baza prin derivata diferentei simple

Daca exista zgomot nu este ef icienta abordarea simplei diferente pentru calculareaderivatei. Diferenta calculate propaga erori in derivata, care degradeaza raportul sem-nal/zgomot. figura 16.15 (a) si (b) ilustreaza acest fapi, adica acelasi pic Gaussian cuzgomot adaugat si diferenta simpla. Este evident ca raportul semnal/zgomot a fost

micsorat prin prelucrare.

CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI IN ANALIZA ?l CONTROLUL MEDICAMENTELOR 693

o.i

-o.i

0.05

0.05

0.05

3.05

/̂ M^M^ \ l̂ V^A»'V*V**'Y*^^

(a)

(b)

(c)

(d)

40 60 100 120 140 nr. variabile

Figura 16.15 Rezultatele dupa aplicarea prelucrarii (preprocesarii) prin trei derivatediferite ale vectorului probci

(a) o proba vector cu zgomot si o compensare de o imitate; (b) derivata calculata prindiferenta simpla; (c) derivata calculata prin diferenta medie succesiva (continua) cu olargime a ferestrei de 15; (d) derivata calculata utilizand metoda Oorry cu largime aferestrei esala cu 15.

16.3.4. Diferenta medie succesiva (continua)

O cale de imbunatatire a proprietafilor de propagare a erorilor metodei diferenteisimple este utilizarea diferentei mediilor pentru calcularea derivatei. In acest caz seselecteaza o largime a ferestrei, facandu-se diferenta dintre medii (in loctil folosiriidiferentei dintre punctele individuale). De exemplu, cu o fereastra de 3 puncte, primaderivata a vectorului probei r = [i'i, r2,..., rn] se poate estima astfel:

r = (16.10)

Figura 16.15 (c) arata rezultatul aplicarii derivatei diferentei medii succesive cuo fereastra de 15, la datele Fig. 16.15 (a). Raportul semnal/zgomot al acestei derivate estemult mai bun decat derivata diferentei simple (b). Modificarea aparenta a derivatei sedatoreaza efectelor extremitatilor (capetelor).

694 CAP1TOLUL16 UTILI.IZAREA CHEMOMETRIEI IN ANALIZA ?l CONTROLUL MEDICAMENTELOR

16.3.5. Metoda Savitzky-Golay §i metoda GorryAceste metode ajusteaza polinomialul siinplu la regiunea succcsiunii locale a

vectorului probei. Se selecteaza o largime a feresti'ei, iar punctul din central fercstrei seinlocuieste cu estimata polinomiala a acelui punct. In ciuda derivatei, acest punct este

inlocuit cu derivata polinomialului sau.Deoarece sunt utilizate polinomiale, metoda reprezinta o cale matematica simpla

de a detennina derivata. Gorry a elaborat o metoda pentru tratarea extremitatilor(capetelor) vectorului in asa fel incat sa nu fie eliminate punctele. Imbunatatirearaportului semnal/zgomot realizata folosind metoda lui Gorry cu o largime a ferestreide 15 este ilustrata in figura 16.15 (d) pentru prima derivata a datelor din figura 16.15(a). Desi raportul semnal/zgoinot obtinut prin procedeul mediei succesive si metodaGorry sunt similare, se recomanda utilizarea metodei Gorry deoarece ajustarea unuipolinomial, pastreaza forma picului mai buna decat media succesiva.

Pentru a sublinia importanta netezirii, mai ales cand se calculeaza derivate de ordininalt, in figura 16.16 (a-c) se arata vectorul probei cu o linie de baza liniara a derivateia doua a difercntei simple si a derivatei a doua prin metoda Gorry, utilizand o fereastracu \ 1 puncte. Folosind metoda diferentei simple, propagarea erorii este mai problematicadaca se compara derivata a doua calculata cu prima derivata (se compara figurile 16.15b cu 16.16 b). Prin urmare, metoda derivatei de netezire a lui Gorry, este mai importantapentru derivatele de ordin mai malt. In figura 16.16 (c) metoda Gorry a introdusparticularitati aberante la extremitatile derivatei a doua.

-0.04

nr. variabile20 4U m,

Figura 16.16 Compararea celei de a doua derivate calculata a vectorului probei cu olinie de baza liniara (a), utilizand diferenja simpla (b) si metoda Gorry

cu o fereastrS de 11 (c)

CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI IN ANALIZA SI CONTROLUL MEDICAMENTELOR 695

16.4. Tipuri de functii de calibrare

Exist! doua tipuvi de functii de calibrare in raport cu problemaanalitica data:

- de nivel unic;- de nivel multiplu.

16.4.1. Nivelul unic de calibrare

Nivelul unic de calibrare este potrivit in cazul analizelor in care valoarea semnalu-lui cunoscuttrebuie sa fie verificat intre limite inguste, cum este cazul testarii stabilitatii.In acest caz se utilizeaza calcului proportiei simple.

16.4.2. Calibrarea nivel multiplu (multi-level)

Calibrarea nivel multiplu (multi-level) este potrivita pentru alte scopuri analitice,iar CATS ofera posibilitatea alegerii unuia dintre urmatoarele teste, care dau cele maibune rezultate pentru validarea unei metode de analiza:

a) Regresia liniara este o functie utila pentru domeniile inguste de calibrare sicand cantitatile absolute/fracfie sunt mici, cum este cazul adesea in scanarea prinfluorescenta, figura 16.17 a;

b) Regresia neliniara este utilizata cand este necesar un domeniu de calibrare largsau cand cantitatile absolutc/fractie sunt mari, astfel ca detectorul masoara aproape denivelul sau de saturare. CATS ofera trei tipuri de functii neliniare:

(1) Regresia polinomiala pentru calibrarea intr-un domeniu larg de concentratii,cu cantitati mici de substanta; functia polinomiala de regresie scade clupa oportiune/concentrajie. Deoarece sectoruldescadere nu este uti l izabiI pentrucalcule analitice, CATS termina calibrarea in acest punct, figura 16.17 b;

(2) Regresia Michaelis-Menten (figura 16.17 c), este potrivita pentru calibrareaintr-un domeniu larg de concentratie si pentru cantitati mari de substanta.Functia Michaelis-Menten defineste o relatie neliniara cu un numar min imde nivele standard. Functia Michaelis-Menten de tip 1 trece prin origine. Incazul in care nu se aplica o astfel de comportare, se alege functia Michaelis-Menten de tip b.

CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI IN ANALIZA §l CONTROLUL MEDICAWIENTELOR CAPITOLUL16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI tN ANALIZA ?l CONTROLUL IWEDICAMENTELOR 697

6S5.-tau

(a)

(b)

(c)

Linear regression

AreaP.dev.range: 0 Xsav: 1.980 - 57.07Bl - 3.OB82 - -1.455E-003

Sulfamethoxazol

Figura 16.17 Comparatia intre curbele regresiei polinomiale (2) si regresiaMichaelis-Menten (1)

16.5. Controlul calitatiiformularilorfarmaceutsce

16.5.1. Controlul calitatii formuianlor farmaceuticecontinand catecolamine

Au fost Intreprinse experience pe plasma umana pentru dezvoltarea de metoderapide si exacte pentru analiza acestor neurotransmitatori in forme de dozaj farmaceutic-s-au studiat si comparat unele metode analitice baza'te pe urmatoarele tehnici:

- spectrometria derivata;- fluorimetria moleculara;- voltametria;- cromatografia HPLC cu detectie amperometrica.

Formele de dozaj farmaceutic cercetate au fost epinefrina - injectii si injectii deanestezice locale continand epinefrina si norepinefrina ca agent vasoconstrictor.

Spectrofotometria a fost aplicata acestor medicamente masurand diferenla dintrederivatele de ordinul 2 ale absorbantelor la 294 nm si 285 nm, iar spectroHuorimetria afost aplicata pentru masurarea intensitatii emisiei la 325 nm (?iex = 285 nm).

Au fost stabilite curbele de calibrare cu soluj.ii de catecolamina standard continand5-50 ppmsi 0,1-5 ppm.

Cromatografia HPLC a fost efectuata eluand analitii din coloana cu faza inversaC8,^cu un amestec de metanol si acid citric (PH - 4), EDTA si acid octansulfonic sidozandu-le cu un detector amperometric la + 800 mV.

Aceasta metoda de control a calitatii formulelor farmaceutice este foarte sensibila§i selectiva, ceea ce s-a confirmat prin utilizarea ca electrolit suport a fazei mobilecromatograf ice si prin determinates stripping voltametrica a unor substante medicamen-toase. Rezultate foarte bune s-au obtinut numai pe formula farmaceutice continandcatecolamine, de exemplu din injecti i de epinefrina.

16.5.2. Designu! statistic experimental aplicat la medicamente

Designul statistic experimental a fost utilizat pentru optimizarea unei metodevoltametrice stripping adsorbtiva pentru determinarea bromurii de otiloniu si adiazepa-m u i u i dintr-o combinatie. La variabilele vitezei de scanare s-a aplicat un design Doehleri.care permite realizarea unei metodologii de raspuns secvenj-ial al suprafejei. Dintreaceste variabile, s-a ales marimea picaturii, timpul de acuinuiare si potenlialul deacumulare. Acest design are avantajul posibilitatii de studiu a raspunsului suprafetei si aextmderii designului in orice directie. Aceasta extindere se refera la luarea in con'sicler-are si a alter factor! fara efectc negative asupra calitatii designului.

O alta calitate a designului Doehlert sc refera la numarul dc nivele pe care ilnecesita fiecare variabila. Pentru 4 variabile numarul acestor nivele este de 5, 7, 7, 3. In

698 CAPITOLUL16UTILIZAREA CHEMOMETRIEI IN ANALIZA SI CONTROLUL MEDICAMENTELOR

cazul marimii picaturii s-au studiat la 5 nivele, timpul de acumulare si potentialul deacumulare la 7 nivele, iar viteza de scanare la 3 nivele (in acest din urma caz este dif ici l

studiul la mai mult de 3 nivele).Metoda a fost optimizata pentru picul bromurii de otiloniu si al diazepamului,

Potentialele de reducere ale diazepamului si bromurii de otiloniu, la pH = 10 in tamponamoniacal, au fost de -700 mV si -1100 mV, fata de electrodul de referinta de Ag/AgCl.Fiind necesara optimizarea simultana a celor doua raspunsuri, a fost definit un domeniuacceptabil pentru fiecare raspunssi pentru fiecarefunctie dedezirabilitate(l,3,4,5), carean fost folosite pentru gasirea zonei domeniului experimental pentru care valoarea

calculata a fiecarui raspuns sa fie acceptabila.Functia gcnerala de dezirabilitate D este media geometries afunctiilor individuale

de dezirabilitate relativa la bromura de otiloniu (d|) si diazepam (c!2):

D = Vdvd2 (16.11)

Aceasta metoda permite detenninarea bromurii de otiloniu si a diazepamului, dinforme farmaceutice in care sunt prezente in raport de 10:1.

In cad nil validarii s-au evaluat robustetea. domeniul de liniaritate, limitele, exac-titatea si precizia (repetabilitatea, precizia intermediara si reproductibilitatea). Pentrucoinparatia metodei voltametrice s-a utilizat electroforeza capilara.

16.5.3. Aplicarea designului statistic la determinareanimesulidei si a combinatiei diazepam-otiloniu

Analiza medicamentelor urmareste obtinerea a cat mai multor date experimentale,

din care sa se poata selecta informatiile utile.Cea mai potrivita metodologie de abordare a acestei probleine este chemometria,

iar in cazul optimizarii si validarii metodelor de analiza si control a medicamentelor este

foarte util modelul experimental.Modelele experimentale statistice sunt foarte ef icicnte deoarece ele dan o cantitate

fixa de informatii, cu un efort mult mai mic decat in cazul aborclarii clasice, variabilain timp. Modelul experimental statistic, ofera in plus informatii privind unele interact!!intre diferitii factori. Un astfel de model experimental a fost utilizat pentru optimizareaunei metode stripping-voltametrice adsorbtive (AdSV). pentru determ inarea nimesulidei,alegand ca raspuns inaltimea picului de reducere al analitului, ceea ce imbunatateste lamaximum sensibilitatea. Au fost implicati 7 factori si s-a determinat domeniul experi-mental din experienta si cunostintele anterioare planului sistemului de lucru, utilizandu-se o matrice cu opt masuratori (Plackett-Bunnann) pentru planu! experientelor, iar analizastatistics a ef ectelor permite f ixarea vitezei de scanare (v^,,, 40 mVs" ), vitezei de agitare(stir. 300 rpm) si potentialului de acumulare (Ellcc, 0 V).

CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI IN ANALIZA SI CONTROLUL MEDICAMENTELOR 699

Au fost supravegheati a l f i 4 factori pentru studiul raspunsului suprafetei electro-dului picatura de mercur suspendata (utilizand proiectul Doehlert), iar raspunsul supra-fetelor arata c5 variatia semnificativa a raspunsului s-a datorat concentratieielectrolitului suport, iar maximul inal t imii picului s-a obtinut prin deplasarea acestuifactor la un nivel inalt (ridicat).

In urma experimentului s-au stabilit conditiile optime de lucru si anume:- amplitudinea pulsului (AE. 62 mV);- concentratia electrolitului suport (SEC 0,012 M);- timpul de acumulate (tacc, 46 s);- marimea picaturii de mercur (DS, 65 a.u.).

Optimizarea determinarii AdSV a combinatiei diazepam - otiloniu din tabletefilmate, se bazeaza pe inaltimile celor doua picuri ale medicamentelor, prin studierea apatru factori (Eacc, SEC, tacc si DS), fiind aplicat direct planul Doehlert.

Pentru a se obtine un raspuns global care sa reflecte diverse criterii, cum esteinaltimea picului diazepam si otiloniu, s-a utilizat ,,functia de dezirabilitate totala D"pentru optimizarea raspunsurilor simultane. D este o masura a calitatii generate, consti-tuind un mijloc convenabil prin care sa se compare unele raspunsuri si sa se selectezeraspunsul optim, cu proprietatile cele mai dezirabile. Conditiile optime an fost: E.lcc -840 mV; AE 62 mV; SEC 0,14 M; tacc 68 s; DS 50 a.u.

Funcfia de dezirabilitate a fost utilizata si pentru gasirea conditiilor optime dedeterminarc a diazepam-otiloniu prin electroforeza zonala capilara, CZE. acestea f i ind:T = 30°C; EtOH 10% v/v; V = 30 kV; C = 0,13 M si PH = 2,9.

16.5.4. Determinarea CZE a clorhidratului de rufioxacina

In procesul de optimizare a determinarii CZE a clorhidratului de rufloxacina dintablete filmate au fost studiati prin programul Doehlert urmatorii factori:

- T, V, C si pH si efectele lor asupra eficientei (numarul platourilor teoretice) siraportul arie/timp de migrare;

- in acest caz functia D indica urmatoarele conditii optime: T = 27°C, V = 18 kV;C = 0,10 M;pH= 8,8.

Designul experimental s-a dovedit a fi util pentru studiile de minivalidare arobustejii, preciziei intermediare si a exactitatii:

- un test de robustefe examineaza sursele posibile de variabilitate a unu i raspunssau a unui numar de raspunsuri ale metodei de analiza;

- pentru examinarea surselor potentiale de variabilitate (erori sau abater!) seselecteaza din metoda sau procedeul de analiza un numar de factori operator!care sunt examinati intr-un interval care depaseste variatiile ce se pot producein cazu! transferarii unei metodede laun instrument laaltul , sau de laun laboratorla altul.

700 CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI iN ANALIZA 51 CONTROLUL MEDICAMENTELOR

Matricele Plackett-Burmann pot fi utilizate pentru realizarea unor astfcl de studiideoarcce ele sunt malt fractionate si utile pentru alegerea preconizata.

Acest tip de design a fost utilizat pentru evaluarea robustetii in cazul dozariicombinatiei diazepam - otiloiiiu prin AdSV sj CZE si a rufloxacinei prin CZE. Pentruastfel de analize se iau in considerare mai multe aspecte:

- uneori se poate obtine o informatie utila in etapa de optimizare din suprafetele deraspuns;

- in determinarea prin AdSV a nimesulidei raspunsul suprafetelor obtinut arata canumai concentratia electrolitului suport este parametrul critic care afecteazaraspunsul domeniului experimental;

- un optim apropiat, dec! un raspuns robust, se obtine chiar si atunci cand an locmodificari mici ale concentratiei electrolitului suport (SEC);

- cum testarea robustejii implies numai abater! mici de la metoda cadru, se pare ca inacest caz ca nu este necesara, dar este necesara incluclerea in documentatie a unorprecautii referitoare la SEC; .

- precizia intermediara, efectul diferitelor zile, analitii si echipamentul se pot examinasimultan utilizand designul experimental;

- in timpul validarii metodei^ AdSV pentru cieterminarea nimesulidei a fost utilizat undesign factorial complet 2"', iar raspunsul urmarit a fost regasirea procenluala;

- moclelul regresiei nu a fost semnificativ, astfel ca precizia intermediara a fost buna.

Strategia unui design experimental a fost aplicata de asemenea pentru a optimizaexactitatea, prin micsorarea valorii absolute a oblicitatii, observandu-se ca:

- in timpul minivalidarii AdSV pentru determinarea nimesulidei, exactitatea metodeis-adovedit inacceptabila;

- de aceea designul D-optimal s-a folosit pentru a alege, din designul factorial complet.cea mai buna matrice pentru estimarea coeficienfilor unui model liniar cu interactiunide prim orclin;

- selectia domeniului experimental porneste de la izoraspunsul suprafetelor obtinul intimpul procesului de optimizare, cu scopul mcntinerii unei inaltimi ridicateapicului;

- conditiile de optimizare pentru maximul inaltimii picului si oblicitatea minima a fostAE 60 mV, SEC 0,015 M, tacc46 s, DS 65 a.u. (unitati arbitrare);

- pentru cieterminarea diazepam-otiloniu prin AdSV s-a utilizat o tehnica de calibraremultivariata, precum PLS;

- insa rezolutia slaba dintre cele doua picuri nu permite utilizarea unei regresiiunivariate pentru determinarea cantitativa;

- de aceea aceasta problema s-a rezolvat prin utilizarea unei tehnici multivariate PLS,care este o tehnicS de regresie oblica, ce utilizeaza o parte redusa a informatiei inpredictor, introducand o mica oblicitate/abatere in rezultat, dar reducand eroareaintamplatoare §i eliminand zgomotul asociat cu partea de informatie ignorata;

- in acest caz modelele cle calibrare pentru diazepam si otiloniu au fost construitefolosind 206 potentiate;

CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI JN ANALIZA §l CONTROLUL MEDICAMENTELOR 701

- selectia probelor de calibrare s-a facut utilizand designul factorial complet 2" in careau fost considerate valoarea cea mai mare si valoarea cea mai mica a concentratieianalitului;

- clatele matricei au dat 16 randuri si 208 coloane pentru care 2 au fost variabileleraspunsului (concentratia diazepamului si oti loniului), iar 206 au fost potentialelemasurate (predictorii); acest model a fost validat prin metoda ,,exduderii" in carefiecare grup de anulare este aicatuit dintr-un singur obiect.

Chemometria a fost de asemenea utilizata pentru alegerea celui mai bun electrolitsuport in analiza AdSV. Pentru caracterizarea a 159 electroliti suport s-au utilizaturmatorii parametri: pH-ul, conductivitatea, forta ionica si vascozitatea relativa.

S-a utilizat o tehnica multivariata, precum PCA, pentru a analiza si reduce numaru lvariabilelor grupului de date si reprezentarea grafica permisa a tuturor in spatiul D. S-autilizat ca proba nimesulida, iar ca raspuns, inalfimea picului:

- clatorita formei neregulate a domeniului experimental s-a facut selectia unu i grup(set) de 20 electroliji suport capabili sa acopere in mod omogen domeniulexperimental, folosind algoritmul Kennard-Stone;

- s-au facut analizele, iar primul set de experiente permite reducerea datelormatricei in jurul electrolitului suport care a dat cele mai bune rezultate:

- noul set de date aicatuit din 81 obiecte pentru care s-a aplicat algoritmulKennard-Stone;

- din raspunsurile si izoraspunsurile suprafejelor au fost dedusi electrolitii suportcare prezinta cele mai bune caracteristici;

- a fost ales in acest fel eel mai bun electrolit suport, pentru analiza nimesulidei;

- aceasta abordare a fost aplicata de asemenea utilizand ca anal it. acidul kynurenic.

16.5.5. Utilizarea statisticii variate pentru determinareaaltor medicamente

Statisticile multivariate pot fi utilizate pentru elaborarea si optimizarea unormetode de analiza pentru substante chirale, ca si in monitorizarea de rutina a medicamen-telor, precum si in procescle de validare. Pentru aceasta a fost creat un design experi-mental, care a fost aplicat pentru analiza datelor, prograinul Nemrod (l.PRAL, Univ.Marseille III, France). Acest design implica urmatoarele aspecte:

- conceperea unei abordari potrivite pentru analiza datelor obtinute pentru o seriecle medicamente psihotrope si pentru unii metaboliti activi ai acestora, din fluidebiologice, prin HPLC si detectie cu detectori in serie (linie);

- stabilirea conditiilor cromatografice standard, pentru monitorizarea medica-mentelor, pentru screeningui lor general si pentru determinarea lor cantitativa;

- in Icgatura cu acestea apare problema incomoda a prezentei unor fenotiazine sibenzodiazepine in fluidele biologice, ceea ce impune determinarea lor precisa;

702 CAPITOLUL16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI IN ANALIZA ?l CONTROLUL MEDICAMENTELOR

- monitorizarea de rutina a medicamentelor in terapie se poate face prin HPLC pefaza inversa, metoda necostisitoave si sensibila, cu detectia in UV cu detector dediode in serie; se executa o elufie izocratica (de preferinja) deoarece timpii deretentie sunt mai reproductibili.

Initial an fost cercetate 13 substante medicamentoase, punanclu-se accent perezolutia separarii derivatilor demelilati ai fenotiazinelor si butirofenonelor (ex.: halo-periclol), impreuna cu risperidona si hidroxiderivatii sai, cu amestecuri binare de ace-tonitr i l - tampon. An fost utilizate si amestecuri ternare de acetonitril - metanol - tamponfosfat, dar in acest caz fenotiazinele demetilate nu au avut aceeasi comportare ca in cazulfazelor binare. Pentru a se mentine domeniul valorilor k in limite rezonabile, s-au variatpH-ul si concentra^ia solventilor in faza mobila.

Prin intermediul designului experimental se poate stabili un model matematic princare se descrie retentia ca functie de pH, de concentratia tamponului §i de sistemeleternare de solvenji, ceea ce permite prevederea comportarii cromatografice a unor

medicamente psihotrope.Au fost Tntreprinse cercetari privind interferenta analitica in comedicatii, iar

rezultatele au fost revelatoare. Determinarea ulterioara a concentratiilor medicamen-telor psihotrope si a metabolitilor lor in ser s-a dovedit a f i utila pentru controlul noncom-pliantei (neconformitatii) si pentru evidentierea unor concentratii mari sau scazute lapacientii cu viteze metabolicc atipice.

Prin designul experimental se poate examina un model matematic care definesteselectivitatea ca o functie de pH, de concentratia tamponului si de sistemul de solvenji(faza mobila), ceea ce permite prevederea separarii cromatografice a unor medicamentepsihotrope. Ca urmare a acestor abordari au fost elaborate metode analitice de detenni-nare a antipsihoticelor, a unor anticonvulsivante si anxiolitice.

In multe cazuri s-a observat ca transformarile metabolice nu afecteaza insusirilespectrale ale moleculelor, compusii apartinand aceleiasi clase avand absorbante similarecu cele ale substantelor de la care provin. in astfel de cazui i, valorile timpilor de retentiesunt parametri important! pentru identif icarea picurilor. Evident ca pentru a caracterizao substanja medicamentoasa nu este suficienta o singura determinare cromatografica,fiind necesare mai multe masuratori.

Pentru identificarea medicamentelor se utilizeaza anali'ia componentuhu principal(PCA - principal component analysis) si analiza grupului ierarhic, care este o tehnicacapabila sa descopere similaritati intre substante (obiecte), permitand o clasificareinlauntrul diferitelor grupuri . O astfel de metoclologie se poate folosi. de exemplu, pentrualegerea dintr-un numar mare de sisteme de eluenti (ex.: 35-40) a acelor amestecuri careofera maximum de informal!! referitoare la medicamentele studiate.

Aceasta mctodologie experimentala a fost aplicata si pentru separarea de enantio-meri ai unor produsi noi de sinteza de interes farmaceutic, cum este cazul acidului2-[(4'-benzoiloxi-2'-hidroxi)fenil]-propionic (DF-1770y) prin electroforeza capilarazonala chirala (CCZE). Ca selector chiral pentru aceasta separare s-a utilizat vancomi-

CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI iN ANALIZA ?l CONTROLUL MEDICAMENTELOR 703

cina, cu cvitarea prezentei selectorului in parcursul detectorului, ceea ce a asiguratcresterea sensibilitatii metodei.

Scopul acestui studiu a fost acela al optimizarii conditiilor experimentale, in caresepararea chirala a unor antiinflamatoarc nesteroidice sa fie neta.

Factorii cheie considerati in t impul procesului de optimizare au fost:- concentratia selectorului chiral (U]);- pH-ul (U2);- temperatura (1/3).

Pentru stabilirea conditiilor optime de separare chirala a fost utilizat un designcompus de control (CCD = control composite design), f i ind studiate trei raspunsuriexperimentale: - timpul de migrare al pr imului enantiomer = Y|(nTI);

- timpul de migrare al celui de al doilea enantiomer = Y,(nT2):- rezolutia = Y3(Rs).

In plus, s-a utilizat o abordare a deciziei multicriterii, pentru a se regasi eel maibun compromis intre diversele raspunsuri. S-a urmarit optimizarea simultana a raspun-surilor, rezolutiei si a timpilor de migrare ale celor doi enantiomeri. Conditiile optimes-au obtinut cu un grad global egal cu 0,8531, al satisfacerii ceriiitelor pentru cele treiraspunsuri, grad care a fost validat experimental conform ghidului ICH (InternationalConference of Harmonization) privitor la ,,cerinj:ele tehnice de validare pentru inregis-trarea medicamentelor de uz uman", cerinte care sunt aplicate in Comunitatea Europeana,USA si Japonia.

In acelasi context al aplicarii ghidului ICH pentru validare. a fost elaborata ometoda HPLC rapida si sensibila. cu detectie UV, pentru controlul de rutina al oxiplati-milui din Eloxatin. Aceasta metoda a fost validata in privinta liniaritatii , exactitatii,preciziei (repetabilitate, reproductibilitate) si a robustetii (care a fost definita de ICH caf f i n d insusirea metodei de a nufiafectatadevariati i deliberate ale parametrilor metodei).Pentru cercetarea simultana a variatiei factorilor asupra raspunsului metodei s-a utilizattin design de abordare multivariata a experimentelor, pentru determinarea robustetii. Inacest scop s-a aplicat metodologia raspunsului suprafetei, RSM (response surface metho-dology), care are cateva avantaje si anume:

- estimarea efectelor tuturor interactiunilor pentru a se putea face un studiu complet;- posibilitatea obtinerii unei descrieri exacte a unei regiuni (zone) experimentale in

juru! unui centru de interes. cu validarea interpolarii.

Au fost tuati in considerare trei factori:- procentajul de acetonitril (U j , v/v);- viteza f luxului in niL-min" (U2);

°- temperatura in

Examinandu-se deviafi i le mici ale metodei de titrare, s-a gash ca raspunsu!considerat este concentratia medicamentului (Y) in mg/mL. Pentru testarea robustetii incazul oxaliplat inului s-a utilizat un design experimental, care este un proiect fafa-centrata- FCD, la trei niveluri (-1 , 0, + 1 ) cu a = + 1 .

704 CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI iN ANALIZA SI CONTROLUL MEDICAMENTELOR

Analiza raspunsului confirma ca Y (concentra}ia) nu este robust pentru vitezafluxului , de aceeatrebuie incluse in procedeul analitic unele precautii pentru acestfactor.Pe de alta pane, precizia intennediara, definita de ICH, este o masura a preciziei intrerepetabilitate si reproductibilitate, ceea cc impune adaptarea la conditiile, in care seutilizeaza procedeul analitic. Analistul trebuie sa stabileasca efectele evenimentelorintamplatoare asupra preciziei metodei de analiza.

Precizia intermediara se obtine cand un experiment este efecttiat de catre mai mul t ianalisti. utilizand mai multe instrumente de analiza, in mai multe zile, Tntr-un anumitlaborator. Se considers in acest caz ca variabile, numarul de analisti (I si 2), echipamentul(HPL I si 2) si zilele (1 si 2). Raspunsul care se objine este cantitatea de medicament inmg/mL. Se postuleaza un model liniar astfel:

y = b0 + b)Xi+b 2 X2 + b3X3 (16.12)

iar designul complet este factorial de 23, pentru estimarea coeficientilor modelului.Fiecare experiment a fost repetat de trei ori, pentru a evalua varianta erorii experimen-tale. S-a constatat ca precizia metodei de analiza a fost buna, deoarece nu s-a observatnici un factor semnificativ pentru modelul de regresie admis.

16.5.6. Designul Plackett-BurmannAceste designuri sunt utilizate pentru alegerea experientelor, deoarece intr-un

design Plackett-Burmann, efectele principal cu greu se pot confunda cu interactia a doifactori. Designul Plackett-Burmann are o eficienta deosebita pentru screeningul expe-rientelor In care se urmaresc numai efectele principale. Acest tip de design experimentalse utilizeaza tocmai pentru a se evita confuzia dintre efectele principale si interactiiledintre doi factori. Un design cu 12 cicluri se poate utiliza pentru un experiment cu eelmult 11 factori. Un astfel de design (matrice) se poate reprezenta astfel:

Cicluri^-""'''-^ractori

I +++++++++++7 - + - +++ + -

3 - - + - +++ +4 +_ _+ . +-H-T _ + _ - + - +++- -6 - - + - - +-+++ -7 + - -+ - +++8 +_ . - + -- + -++Q -H- + - - + -+

10 +++ + - -+-1 1 . +++ — +- -+p +-+++ — + - -

X1

+ 1

-1

-1

+J

-1_ ]

-1

+ 1

+ 1

+ 1

-1

+1

X2

+1+1-_]-}+1-1-1-1+ 1+1+ 1-1

X3

+1-1+1-1-1+1-1.]

-1+ 1+1+ 1

X4

+ 1

+ 1

-1

+ 1

-1

-1

+ 1

-1

-1

-1

+ 1

+1

X5

+ 1+ 1+ 1-1+ 1-1-1+1-1.]

-1+1

X6

+ 1+1+1+ 1_ j

+1-1-1+ 1-1-1-1

X7

+ 1-1+1+1+ 1_ l

+ 1i

-1-i-l-1-1

X8

-i 1-1-1H-H+ 1-1H-l

-1

-1

+ 1

-1

X9

+ 1

-1-1-1-!-1

+ 1+ 1-1+1_ ]_ l

+ 1

X10

H-H_ l

- I-I+ l•i I+ l- I+ l- I-I

X11

+ 1-1+ 1-1-1-1-H+1

1 1-1+1-1

Figura 16.18 Exemplu de design Plackett-Burmann cu 12 cicluri si 11 factori

CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI (N ANALIZA SI CONTROLUL MEDICAMENTELOR 705

Trebuie menjionat ca exista si designuri mai ample, cu 20, 24, 28 sail mai multecicluri (experimente). Daca se utilizeaza un design cu 20 de experiente, se pot analizapana la 19 factori, pentru un design cu 24 de experiente se pot analiza pana la 23 defactori, iar pentru un design cu 28 de experiente pot f i analizati pana la 27 de factori.

In general, designurile Plackett-Burmann se alcatuiesc pentru un numar de exper-ienje egal cu un multiplu de 4 (12 = 3x4; 20 = 5x4; 24 = 6x4; 28 = 7x4) si ele sunteconomicoase, contribuind la optimizarea costurilor prin efectuarea unui numar cat maimic de experiente strict necesare. Pentru intelegerea acestui aspect este utila revedereacap. 5.4.9 din Vol. 1, referitor la reducerea lucru lu i experimental fara pierclere deinformatie (p. 335-345).

Designurile de felul celor mentionate cu rezolutie foarte buna (rezolutie III) senumesc ,,designuri cu efect principal saturat", deoarece pentru estimarea efectelor prin-cipale sunt utilizate toate gradele de libertate.

In tabelul 16.3 este prezentat un design Plackett-Burmann cu 20 de experimente si19 factori, iar in tabelul 16.4 tin design cu 24 de experiente si 23 factori.

Tabelul 16.3 Design PB cu 20 experimente si 19 factori

1234561891011121314151617181920

X1

+ l-I-I+1+ !-1-1-1_j

+ 1-1+ 1-1+ 1+ 1+ 1+ 1-1-1+ 1

X2

+ 1+1-1-1+1+ 1-1-1-1-1+ 1-1+ 1-1+ 1

ii+1+1-i-i

X3

+ 1-1+ 1-1-1+ 1+1-1-1-1-1+ 1-1+ 1+ 1+ 1+ 1

+1+ 1-1

X4

+1-1-1+1-1-1+ 1+1-1-1-1-1+1-1+ 1-1+ 1+ 1+1+1

X5

+1+1-1-1+1-1-1+1+1-1-1-1-1+ 1-1+ 1-1-i 1+ 1+ 1

X6

+ 1H+ 1-1-1£]

-1

-1

+ 1

+ 1

-1

--1

-1

-1

+1

-1

+ 1

-1

+ 1

+1

X7

-i-l+1+ 1+ 1-1-1+ 1-1-1+1+ 1-1-1-1-1-1-1+ 1-1+ 1

X8

+ 1+ 1+1+1+ 1-1-1+ 1-1-1+ 1+ 1-1-1-1-1+ 1-1+1_j

X9

jj-1+1H i

+ 1

+ 1

-1

-1

+ 1

-1

-1

+ 1

+ 1

-1

-1

u]

-1+1-1+1

X10

+11 1-1+1+1+1+1-1-1+1-1-1+1+1-1-1-1-1+1-1

X11

+ ]-1+J-1H-l

+1+1+1-1-1+1-1_ 1

+1+1-1-1-1-1+1

X12

+ 1

i 1

-1+1-1+ 1

+ 1-

+ 1

+1-1-1+1-1-1+1-!-1i 1

- 1-1-1-1

X13

±J-1+1-1+ 1-1+ 1+1+ 1+ 1-1-1+ 1-1-1• 1

+ 1-1-I-1

X14

+]-I-1+1-1+ 1-1

+ 1-M+ 1+ 1-1-1+ 1

1J

-1+ 1+1-i-1

X15

+ l-I-I-I-H-I

+ l-I+ l+ l+]+ l-I-1+ 1-1-!+ 1+ 1-1

X16

-H-I-I-I-I

+ l-I

jj-1+ 1+1+ 1+ 1-1-1+1-1-1+ 1+1

X17

+ l+ 1-I-1-1-1±1-1-H-1+ 1+ 1+ 1+ 1-1-1+ 1-1-1+ 1

X18

+]+]+1-1-1-1-1+1-1+ 1-1+ 1+ 1+ 1+1- 1-1+ 1-1-1

X19

+ 1-I+ 1-H-I-I-I-I+ l-I+ l-I

i i

-i I

tl+ l-I-Ii I-I

706 CAPITOLUL 16 UTILIZAREA CHEMOMETRIEI IN ANALIZA §1 CONTROLUL MEDICAMENTELOR

Tabelul 16.4 Design PB cu 20 experimente si 19 factori

12345678910111213

14

151617181920

21222324

X1

1-1-1-1-1-11

-11

-1-111

-1-111

-11

-11111

X2

1

1

-1

-1

-1

-1

-1

1

-1

1

-1

-1

1

1

-1

-1

1

1

-1

1

-1

1

1

1

X3

1

1

1

-1

-1

-1

-1

-1

1

-1

1

-1

-1

1

1

-1

-1

1

1

-1

1

-1

1

1

X4

1

1

1

1

-1

-1

-1

-1

-1

1

-1

1

-1

-1

1

1

-1

-1

1

1

-1

1

-1

1

X5

1

1

1

1

1

-1

-1

_ |

-1

-1

1

-1

1

-1

-1

1

1

-1

-1

1

1

-1

1

-1

X6

1

-1

1

1

1

1

-1

-1

-1

-1

-1

1

-1

1

-1

-1

1

1

-1

-1

1

1

-1

1

X7

1

1

-1

1

1

1

1

-1

-1

-1

-1

-1

1

-1

1

-1

-1

1

1

-1

-1

1

1

-1

X8

1

-1

1

-1

1

1

1

1

-1

-1

-1

-1

-1

1

-1

1

-1

-1

1

1

-1

-1

1

1

X9

1

1

-1

1

-1

1

1

1

]

-1

-1

-1

-1

_]

1

-1

1

-1

-1

1

1

-1

-1

1

X10

111

-11

-11111-1-1-1-1-11

-11

-1-1

11

-1-1

X11

I-III

-II

-11111

-1-1-1-1-11

-11

-1-111

-1

X12

1

-1

-1

1

1

-1

1

-1

1

1

1

1

_ |

-1

-1

-1

-1

1

-1

1

-1

-1

1

1

X13

1

1

-1

-1

1

1

-1

1

-1

1

1

1

1

-1

-1

-1

-1

-1

1

-I

1

-1

-1

1

X14

1

1

1

-1

-1

1

1

-1

1

-1

1

1

1

1

-1

-I

-1

-1

-1

1

-1

1

-1

-1

X15

1

-1

1

1

-1

-1

1

1

-1

1

-1

1

1

1

1

-1

-1

-I

-1

-1

1

-1

1

-1

X16

I

-1

-1

1

1

-1

-1

1

1

1i

\

-I

1

1

1

1

-1

-1

-1

-1

-1

1

-1

1

X17

1

1

-1

-1

1

1

-1

-1

1

1

-1

1

-1

1

1

1

1

-1

-1

-1

-1

-1

1

-1

X18

I

-1

1

-1

-1

1

1

-1

-1

1

1

-1

!

-1

11

1

1

-1

-1

-1

-1

-1

1

X19

1

1

-1

1

_ J

-1

]

1

-1

1l

1

1

-1

1

-1

1

1

1

1

-1

-1

-1

-1

-1

X20

1

-1

1

-1

1

-1

-1

1

1

1

-1

1

1

-1

1

-1

1

1

1

1

-1

-1

_J

-1

X21

1

-1

-1

1

-1

1

-1

-1

i

1

-1

-1

1

1

-1

1

-]

1

1

1

1

-1

-1

-1

X22

1

-1

-1

-1

1

-1

1

-1

-1

1

1

-1

-1

1

1

.]

1i

i

1

1

1

-1

-1

X23

1

-1

-1

-1

-1

1

-1

1

-1

-1

1

1

_ J

-1

1

1

-1

J

-1

1

1

I

1

-1

Abatere - 707

DICJIONAR TEHNSC DE SPECIALITATE

Glosarul este un mic dictionar explicativ, elaborat pentru usurarea Tntelegeriitermenilor de specialitate utilizati in forma prescurtata. In unele cazuri se dau si definijiiactualizate ale unor fenomene, procese, metode si instrumente de analiza si control, cucare se lucreaza frecvent in analiza chimica si instruinentala si evident in analiza sicontrolul medicamentelor.

De asemenea, glosarul usureaza gasirea rapida a subiectelor si metodeior deanaliza care intereseaza, precum si cunoasterea vocabularului stiintific actual, indomeniul atat de vast al aplicatiilor metodeior analitice chimice si instrumentale, pentrurezolvarea problemelor de separare, detectie si de determinare cantitativa a diverseiorspecii chimice, inclusiv medicamentoase.

Definitive, explicable si abreviatiunile date sunt cele care se gasesc azi incirculate, deci care se intalnesc la fiecare pas, in lucrarile stiinfifice, in car}!, tratate sirevistele de specialitate, precum si conferinfele si comunicarile oamenilor de stiinfasustinute in cadrul congreselor, simpozioanelor si sesiunilor stiintifice de specialitate,locale, nationals si internationale.

Acest vocabular este axat pe analiza chimica si instrumentala, teoretica si aplicatain controlul chimic si instrumental al substantelor chimice in general, in analiza sicontrolul medicamentelor in special, dar si in cercetarile si determinant toxicologice side mediu, usurand comunicarea intre specialist^ din aceste domenii, respectiv schimbulde idei, informatii, metode si metodologii, strategii, ca si informatii privind prelucrareaactuala a rczultatelor (datelor) analitice. Termenii inclusi in glosar sunt dati in ordinealfabetica.

AAbatere :

- de la medie: diferenta dintre o masuratoare individuals xj si x media aritmetica(sau mediana) unei serii de date experimentale;

- tip: se noteaza cu o (sau cu s): defineste limitele care incadreaza media p. a uneipopula{ii sau x a unui numar limitat de date, intre care se gasesc 68,2% din datelea caror distribute este Gaussiana;

- tipabsoluta: este masura impreciziei calculate utilizand abaterile dintre membriiindividual! (rezultatele individuale) ai unei serii si valoarea lor medie;

- tipaesantionului; se noteaza cussi esteo masura a impreciziei, bazata pedispersiain jurui mediei x a unui numar fin it de date analitice;

708Abatere - Acid

Abatere :- tip a metodei: se noteaza cu sm si ea se asociaza la o metoda de masurare; sm este

un factor care contribute, impreuna cu abaterea tip a procesului de esantionare,la abaterea tip globala a unei analize;

- tip a populate!: notata cu o, constituie o masura a impreciziei, bazata teoretic peo populatie fictiva formats dintr-o infinitate de date;

- tiparezidualelor: notata cu sr, reprezinta abaterea-tip bazata pe abaterile verticale

ale dreptei celor mai mici patrate;- tip a procesului de esantionare: notata cu se, reprezinta abaterea-tip asociata

esantionarii (prelevarii si pregatirii probei) si ea contribuie, impreuna cuabaterea-tip a metodei, la abaterea-tip globala a unei analize;

- tip globala: notata cu sg, se exprima prin radacina patrata a suinei varianteidatorata procesului de masurare si a variantei etapei de esantionare;

- tip relativa: este raportu! dintre abatrea-tip absoluta si valoarea mediei unei seriide date; daca ea se exprima in procente, se numeste coef icient de variatie.

Abater! de la legea Lambert-Beer datorate aparaturii: abaterile de la liniaritate, Tntreabsorbanta si concentrate, determinate.de imperfectiuni de ordin instrumental;

Abateri chimice: abateri de la legea Lambert-Beer, in spectroscopia de absorbtie, deter-minate de asocierea sau disocierea analitului de care nu s-a tinut seama; in spectroscopiaatomica ele se datoreaza interactiunilor chimice ale analitului cu interferentii care

afecteaza proprieta|ile de absorbtie sau de emisie;

Absorbanta, A, este logaritmul raportului dintre intensitatea fasciculului de raze inci- ,.dente (initials) si intensitatea aceluiasi fascicul dupa trecerea printr-un mediu absorbant.

Absorbtia este procesul de incorporare f izica a unei substante intr-o alta substanta sau/siabsorb{ia unei radiatii electromagnetice de catre materie/mediu chimic.

Absorbtia atomica este procesul de absorbfie de catre atomii neexcitati ai unei razecaracteristice emanate de o sursa; Tn cazul lampii cu catod scobit confectionat dinelementul de analizat, acesta emana o radiatie caracteristica ce este absorbita de atomiielementului de analizat, existent! intr-o flacara fierbinte de acetilena-aer, acetilena-oxi-

gen, hidrogen-oxigen etc.Absorbtia unei raze electromagnetice este procesul in care radiatia absorbita produceo excitare a atomilor sau moleculelor, care dobandesc o energie mai mare, ce esteeliberata in procesul invers de relaxare, disipandu-se sub forma de fotoni sau caldura.

Absorbtia moleculara consta in absorbtia radiatiilor ultraviolets (UV), vizibila (VIS) siinfrarosie (1R), proces care produce tranzitia cuantificata a moleculelor unei substante.

Acid este o specie chimica ce poate sa cedeze protoni (ioni de hidrogen) unei substante

capabila sa-i accepte (deci unei baze).

Acid aminat - Activator 709

Acid aminat (aminoacid) este un acid organic continand grupa carboxi! (-COOH) si ogrupa amino (-NH2 bazica) in pozifie a, (B, y, 5, e etc. fata de carboxi!.

Acid azotic (HNOs), acid tare in care azotul este pentavalent.

Acid acetic, sau etanoic, este al doilea termen al seriei de acizi carboxilici saturati; esteun acid slab miscibil cu apa, el Tnsusi fi ind un bun solvent.Acizi:

- hidracizi suntcompusi ai S, F, Cl, Br, I etc. cu hidrogenul; suntcombinatii gazoase,solubile in apa; H^S (acid sulfhidric) este un acid foarte slab, in timp ce hidraciziihalogenilor (HC1, HBr si HI) sunt acizi tari; acidul fluorhidric este un acid detarie medie.

- Acid tricloracetic, ClsC-COOH, este un acid organic trihalogenat.

- Acizi polimctilcncarboxilici (ex.: acidul etilencliamino-tetracetic), sunt combinajiipolimetilencarboxilice (-CH2-COOH) cu mare putere complexanta, chelatanta.cu multiple aplicatii in analiza chimica cantitativa si in analiza instrumental^.

Acizi si baze Bronsted-Lowry: acizii Bronsted (B) sunt substante care cedeaza protoni,iar bazele Bronsted (B) sunt substance care pot accepta protoni; prin cedarea unui proton,acidul B se transforma in baza sa conjugata si invers. baza B, acceptand protonul, setransorma in acidul sau conjugat; exists deci cupluri de acid-baza conjugate.

Acizi si baze Lewis (L): acizii L sunt substante care pot sa accepte o pereche de electroni,iar bazele L sunt substante care pot sa puna in comun, cu un acid, o pereche de electron!;teoria lui Lewis are mare importanta in explicarea proceselor acid-baza in mediu neapos.

Acizi si baze tari sunt substante care, intr-un solvent dat. sunt practic complet disociate(ex.: acizi mineral!: HX, HNOs, HC1CU, H2SO4 etc. X = Cl, Br, I); acizii tari sunt cei maibun! donor! de protoni; bazele tari sunt substante care intr-un solvent dat sunt practic totaldisociate, fi ind cei mai buni acceptor! de protoni.

Acizi si baze polifunctionale: acizii polifunctionali sunt substante care pot sa cedeze maimulti protoni. iar bazele polifunctionale pot sa accepte mai mult i protoni (ex.: H3BO4,HoCaCU, HaN-(CH2)2-NH2 etilendiamina, etc.).

Acizi si bazeslabe sunt substante care, intr-un solvent dat, sunt numai partial disociate(ex.: H2S, HCN, CH3-COOH, NHs, R-NH2 etc.).

Acizii sulfonici sunt substante organice care contin una sau mai multe grupari sulfonice(-SOsH), care le confera, de regula, un caracter puternic acid.

Acizi heterocomplecsi (heteropoliacizi sau heteropolioxometalici) sunt substante com-plexe anorganice care contin eel putin doi heteroatomi in sfera de coordinare (exista sitriheteropoliacizi); ex.: acizii fosfomolibdenic, silicomolibdenic, silicovvolframic, fos-fowolframic etc., care sunt reactivi de precipitare foarte buni pentru substanetele cucaracter bazic, alcaloizi, benzodiazepine etc.

Activator _- substanta care permite unei enziine sa poata actionaca mijloc catalitic pentrupromovarea unei reactii enzimatice; daca activatorii sunt ioni metalici bi sau trivalenti ,

710Activitate - Apa Apa - Amplificator operational 711

este posibil ca unul sau mai multe substraturi sau cofactori sa se combine spontan intreei, ceea ce complica adesea cinetica reacjiilor in care sunt implicati.

Activitate , notatS cu "a", este concentrafia activa, efectiva a unei specii chimice careparticipa la un echilibru chimic intr-o solute; a = f-c, deci activitatca se poatc caiculaprin inmultireaconcentratiei molarecu coeficientul de activitateal specie! in cauza (vezi

mai departe, coeficientul de activitate).

Adiabatic: se refera la un proces fizico-chimic care are loc Tntr-un sistem inchis, faraschimb de caldura cu exteriorul (deci nu cedeaza si nu primeste caldura din exterior).

Adsorbtia este un proces de fixare/retentie a unei substante gazoase (sau lichide) pesuprafata unui substrat (substanta) solid; intervine in preconcentrarea urmelor unorsubstance, in unele separari in faza solida (extractie in faza solida), in cromatografia degaze si de lichide, in voltametria stripping adsorbtiva etc .

Agent:- chelatant, substanta avand un numar mare de pozitii = situuri capabile de a forma

legaturi coordinative cu ionii metalici, care au ca rezultat formarea de cicluri

penta sau hexaatomice stabile;- de mascare, substanta/reactiv care formeaza o combinatie stabila cu o specie

interferenta, pe care o impiedica sa participe la reactia analitului;- oxidant. substanta capabila sa accepte electron! intr-o reactie redox; el se reduce,

iar analitul se oxideaza;- protector, substanta care formeaza complecsi solubili cu analitii, evitandu-se

astfel formarea unor compusi nevolatili sau putin volatili; este intalnit si areaplicatii in spectroscopia atomica; ex.: APDC - agent protector In speciroscopia

atomica;- reducator, substanta capabila sa cedeze electron! (oxidandu-se) pe care-i accepts

oxidantul (reducandu-se) intr-o reactie redox.

Apa- adsorbita: apa fixata pe suprafata solidelor din inediul ambiant; este apa

neesentiala (nu este de constitutie) si se mai numeste umiditate;- de constitutie: este apa esentiala care face parte din compozitia moleculara a

substantelor;- decristalizare: este apa esentiala care face parte integrants din structura cristalina

a substantelor solide, deci a cristalo-hidratilor; ex.: MgSO4-7H2O;- esentiali: apa continuta intr-un solid in proportii definite (precise) in structura

moleculara (apa de constitutie) sau in structura cristalina (apS de cristalizare);

- neesentiali; apa fixata in sau pe un solid prin forj;e fizice si mai putin prin forte

chimice;- apa oclusa (ocluzata) sau inclusa;: apa neesentiala fixata (sechestrata) intr-un

cristal in curs de formare si crestere;

Apa :- regala: amestec de acid azotic concentrat si acid clorhidric concentrat 1:3, care

are o mare putere de oxidare, utilizata la dezagregari dificile;- sorbita: apa neesentiala sechestrata in interst i t i i le retelelor materialelor

polimere;

- iiltrapura (grad nuclear): cu conductivitate < 0,1 |iS/cm, rezistivitate > 10,0Mii/cm, cu urine de metale < 0,0005 ppm, de SiO? < 0,01 ppm, de CO2 < 1 ppm,pH neutru;

- ultrapura de grad II: cu conductivitate < 1,0 (iS/cm, cu rezistivitate > 1,0 Mfi/cm.cu urine de metale < 0,001 ppm, de SiO2 < 0,005 ppm, de CO2 < 1 ppm, cu pHneutru;

- grad J: cu conductivitate < 50 jiS/cm, cu rezistivitate > 20 kQ/cm, cu urme demetale < 0,005 ppm, pH = 4-7; (jlS se numeste microSiemens).

Aria ?i inaltimea unui pic cromatografic sunt insusiri/parametri ale picurilor care suntutilizate pentru masuratori cantitative, prin comparatie cu picurile unor standarde (etaloane).Aliaj:

- Arnd, aliaj format din cupru si magneziu, care este utilizat pentru reducereanitritilor si nitratilor la amoniac, in solutii aproape neutre;

- Devarda. aliaj de cupru, a luminiu si zinc, care este utilizat pentru reducereanitritilor si nitratilor la amoniac, in solutii alcaline.

Alfa, a, este raportul dintre concentratia unei anumite specii si concentrafia analitica asolutului (analitului) de la care provine.

Alumina sau oxidul de a luminiu foarte pur care, in stare fin clivizata, este utilizat ca fazastationara in crorhatografia de adsorbtie, dar si ca suport de faza stationara lichida inHPLC.

Amidon solubil sau p-amiloza, extrasa din amidon obisnuit. care in solutie coloidala(suspensie) apoasa formeaza cu iodul un compus de incluziune de tip clatrat, albastru,utilizat ca indicator pentru iod in iodometrie.

Amina, compus organic bazic, derivatdin amoniac prin inlocuireaunui atom de hidrogensau a doi sau trei atom! de hidrogen: amine primare (-NHb), secundare (-NH-) si tertiare(-N<); exista ^i di si poliamine, care contin doua sau mai multe grupari amino primare.

Amortizor de aer, dispozitiv de atenuare rapida a oscilatiilor bratului (bratelor) balanteianaiitice (a talerelor).

Amperostat, generator dc curent constant, a carui valoare poate fi selectionata ^i careramane independent de varia}iile posibile ale tensiunii celulei de titrare coulometrica.

Amplificator operational -aparat tranzistorizat polifuncfional cu o rezistenta de intrarefoarte mare si cu rezistenta de iesire mica; acest aparat poate masura cu precizie sisensibilitate unele variabile electrice, intre care tensiunea si curentul, si sa efectuezeoperatii matematice.