Embed Size (px)
Citation preview
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
----------------------------------------------
NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP
CHEMOMETRIC ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI
CÁC CHẤT CÓ PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ
XEN PHỦ NHAU VÀ ÁP DỤNG TRONG
PHÂN TÍCH DƯỢC PHẨM
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC
Năm 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
----------------------------------------------
NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP
CHEMOMETRIC ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI
CÁC CHẤT CÓ PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ
XEN PHỦ NHAU VÀ ÁP DỤNG TRONG
PHÂN TÍCH DƯỢC PHẨM
CHUYÊN NGÀNH: HÓA PHÂN TÍCH
MÃ SỐ: 62 44 01 18
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC
Năm 2018
1
MỞ ĐẦU
Thuật ngữ chemometric được đưa ra đầu tiên vào năm
1972 bởi Svante Wold (người Thụy Điển) và Bruce R. Kowalski
(người Mỹ). Sau đó sự ra đời của Hiệp hội Chemometric vào năm
1974 đã đưa ra định nghĩa đầu tiên của ngành chemometric, đó là
việc ứng dụng các phương pháp toán học, thống kê, đồ họa,… để
quy hoạch thực nghiệm, tối ưu hóa các thông tin hóa học trích ra từ
tập số liệu phân tích và đưa ra tối đa những thông tin hữu ích từ tập
số liệu ban đầu
Chemometric được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực như
hóa học môi trường, hóa học hữu cơ, hóa sinh, hóa học lý thuyết,
thống kê trong hóa học và đặc biệt là đã xác lập được vị trí quan
trọng trong ngành hóa học phân tích.Hóa học phân tích là công cụ
phục vụ đắc lực trong các lĩnh vực khoa học và công nghệ, như
hóa học, sinh học, nông học, y học, thực phẩm…, đặc biệt là trong
ngành dược phẩm.
Các phương pháp chemometric đã được các nhà nghiên
cứu trong và ngoài nước quan tâm trong nhiều năm qua để phân
tích đồng thời hỗn hợp các chất trong các đối tượng khác nhau,
trong đó có dược phẩm. Các công trình nghiên cứu cho thấy,
các phương pháp chemometric thường được dùng nhiều nhất là
phương pháp bình phương tối thiểu riêng phần (PLS), phương
pháp hồi quy cấu tử chính (PCR), phương pháp bình phương tối
thiểu cổ điển (CLS), phương pháp mạng nơron nhân tạo (ANN),
phương pháp phổ đạo hàm, phương pháp lọc Kalman (Kalman
filter)… Mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và hạn chế
riêng. Phương pháp CLS có thể sử dụng toàn bộ số liệu đo phổ
để lập ra hệ m phương trình n ẩn số (m>n). Phép biến đổi ma
trận theo nguyên tắc của phương pháp bình phương tối thiểu sẽ
cho ra các kết quả mắc sai số thỏa mãn yêu cầu. Tuy nhiên nếu
trong bộ số liệu đo phổ có nhiều nhiễu (hay sai số đo phổ)
và/hoặc khi các cấu tử có tương tác với nhau tạo ra hiệu ứng
quang học làm thay đổi hệ số hấp thụ của từng cấu tử, thì
phương pháp này không loại được nhiễu, dẫn đến kết quả phân
tích mắc sai số lớn ; Phương pháp ANN có nhược điểm là thời
gian luyện mạng lâu và nó đòi hỏi nhiều thuật toán khác nhau,
nên khi xây dựng một mô hình phân tích, đòi hỏi phải thử nhiều
2
mô hình khác nhau để tìm được cấu trúc mạng tối ưu. Phương
pháp phổ đạo hàm không áp dụng được khi mẫu chứa nhiều cấu
tử có phổ hấp thụ quang xen phủ nhau hoặc tương tự nhau, vì
rất khó để lựa chọn được một bước sóng thích hợp để xác định
một cấu tử nào đó, hoặc phổ đạo hàm của chúng vẫn có các cực
đại hấp thụ trùng nhau. Phương pháp lọc Kalman có thể loại bỏ
được tối đa các nhiễu và do đó giảm tối đa sai số, nhưng hạn
chế của phương pháp này là phải lựa chọn các giá trị khởi tạo
cho bộ lọc, tức là phải chọn được giá trị ban đầu phù hợp của
hàm lượng các chất phân tích trong hỗn hợp của chúng và sai số
kèm theo (được thể hiện qua phương sai). Nếu các giá trị khởi
tạo (nồng độ và phương sai) không phù hợp, kết quả cuối cùng
sẽ mắc sai số lớn
Trên thế giới đã có một số nghiên cứu áp dụng phương
pháp lọc Kalman vào chemometric – trắc quang để xác định
đồng thời hỗn hợp 2 hoặc 3 chất trong dược phẩm, song các
nghiên cứu đó hoặc không đưa ra cách lựa chọn giá trị khởi tạo
phù hợp hoặc không đề cập đến các giá trị khởi tạo và do vậy,
rất khó áp dụng cho các phòng thí nghiệm phân tích. Ở nước ta,
Mai Xuân Trường đã nghiên cứu áp dụng phương pháp lọc
Kalman để xác định đồng thời các vitamin trong dược phẩm,
các nguyên tố đất hiếm…nhưng do tác giả cũng không giới
thiệu về cách chọn giá trị khởi tạo và do vậy, đã hạn chế khả
năng áp dụng phương pháp đề xuất vào thực tế.
Xuất phát từ các vấn đề trên, rõ ràng những nghiên cứu
phát triển phương pháp chemometric – trắc quang kết hợp với
sử dụng phương pháp lọc Kalman là rất cần thiết, đặc biệt là
trong định lượng đồng thời các hỗn hợp chất khó phân tích –
các hỗn hợp chứa các chất có phổ hấp thụ quang xen phủ nhau -
trong các đối tượng mẫu khác nhau, trong đó có các mẫu dược
phẩm. Song, thách thức đặt ra là phải tìm được giải pháp phù
hợp để lựa chọn giá trị khởi tạo cho bộ lọc Kalman sao cho đưa
ra các kết quả phân tích chính xác (độ lặp lại và độ đúng tốt)
hay mắc sai số chấp nhận được, đồng thời cần xây dựng được
quy trình phân tích theo phương pháp chemmometric – trắc
quang kết hợp với phương pháp lọc Kalman sao cho có thể áp
dụng thuận lợi trong trong lĩnh vực kiểm nghiệm dược phẩm ở
nước ta. Với các lí do đó, đề tài “Nghiên cứu phát triển phương
3
pháp chemometric để xác định đồng thời các chất có phổ hấp thụ
phân tử xen phủ nhau và áp dụng trong phân tích dược phẩm”
được thực hiện nhằm mục đích:
i) Xây dựng được quy trình phân tích chemometric - trắc
quang kết hợp với phương pháp lọc Kalman để phân tích đồng thời
hỗn hợp 2 và 3 chất có phổ hấp thụ quang xen phủ nhau trong các
mẫu dược phẩm;
ii) Áp dụng quy trình xây dựng được để phân tích đồng thời
hỗn hợp 2 và 3 chất trong một số loại dược phẩm đang lưu hành
trên thị trường Việt Nam.
Bố cục của luận án Luận án gồm 184 trang, với 50 bảng và 14 hình, trong đó:
- Mục lục, danh mục viết tắt, bảng, hình: 09 trang
- Phần mở đầu: 04 trang
- Chương 1: Tổng quan 43 trang
- Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu 16 trang
- Chương 3: Kết quả và thảo luận 67 trang
- Kết luận: 02 trang
- Danh mục các công trình công bố kết quả nghiên cứu:
01 trang
Tài liệu tham khảo: 15 trang, với 127 tài liệu tham khảo
NỘI DUNG LUẬN ÁN
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
- Định luật Bughe-Lambe-Bia và tính chất cộng tính độ
hấp thụ quang
+ Định luật Bughe – Lambe - Bia
+ Tính chất cộng tính độ hấp thụ quang
- Một số phương pháp phân tích quang phổ UV-VIS kết
hợp với chemometric xác định đồng thời các cấu tử có phổ hấp
thụ xen phủ nhau
+ Phương pháp Vierordt
+ Phương pháp phổ đạo hàm
+ Phương pháp phổ toàn phần (Phương pháp bình phương tối
thiểu hệ đa biến)
+ Phương pháp bình phương tối thiểu từng phần
+ Phương pháp bình phương tối thiểu từng phần
+ Phương pháp hồi quy cấu tử chính
4
+ Phương pháp mạng nơron nhân tạo
+ Phương pháp lọc Kalman
- Tổng quan về dược phẩm đa thành phần và các hoạt
chất nghiên cứu
+ Sơ lược về sự phát triển các dược phẩm đa thành phần
+ Tổng quan về telmisartan (TEL), hydrochlorothiazide
(HYD)
+ Tổng quan về paracetamol (PAR) và caffeine (CAF)
+ Tổng quan về paracetamol (PAR) và ibuprofen (IB)
+Tổng quan về amlodipine besylat (AML),
hydroclorothiazid (HYD), valsartan (VAL)
CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
1. Nghiên cứu nhằm tìm ra giải pháp phù hợp để lựa chọn
được giá trị khởi tạo (giá trị nồng độ và phương sai ban đầu)
cho bộ lọc Kalman để áp dụng trong phương pháp chemometric
– trắc quang xác định đồng thời hỗn hợp các chất có phổ hấp
thụ quang xen phủ nhau (hỗn hợp chứa 2 chất và hỗn hợp chứa
3 chất).
2. Nghiên cứu xây dựng chương trình máy tính theo thuật
toán lọc Kalman trên phần mềm Microsoft-Excel 2016 với ngôn
ngữ lập trình Visual Basic for Applications, cho phép tính toán
nhanh nồng độ các cấu tử có phổ hấp thụ quang phân tử xen
phủ nhau trong hệ nghiên cứu (chứa 2 hoặc 3 chất đồng thời).
3. Kiểm định độ tin cậy của phương pháp phân tích –
Phương pháp chemometric-trắc quang sử dụng thuật toán lọc
Kalman: So sánh phương pháp phân tích với phương pháp
chemometric-trắc quang khác (phương pháp bình phương tối
thiểu dùng phổ toàn phần và phương pháp phổ đạo hàm) khi
phân tích mẫu chuẩn phòng thí nghiệm (chứa 2 hoặc 3 chất
phân tích).
4. Xây dựng quy trình phân tích theo phương pháp
chemometric-trắc quang sử dụng thuật toán lọc Kalman (tính
toán bằng chương trình phần mềm đã xây dựng được).
5
5. Áp dụng quy trình phân tích xây dựng được vào thực tế -
phân tích các mẫu dược phẩm đa thành phần (chứa 2 hoặc 3
thành phần) đang lưu hành ở thị trường Việt Nam.
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2.1. Phương pháp lọc Kalman và chương trình tính
i) Ghi phổ của dung dịch đơn chất phân tích (dung dịch
chuẩn phòng thí nghiệm) và dung dịch hỗn hợp các chất phân
tích, thu được bộ dữ liệu phổ (độ hấp thụ quang ở k bước sóng
lựa chọn) ở dạng file có đuôi txt (số bước sóng lựa chọn tùy
thuộc vào đặc điểm của các cấu tử trong hệ nghiên cứu);
ii) Nhập file dữ liệu phổ đơn chất và hỗn hợp chất vào
chương trình phần mềm máy tính (lập trình trên phần mềm
Microsoft-Excel 2016) để tính các giá trị (hệ số hấp thụ phân
tử) của các đơn chất;
iii) Chạy bộ lọc Kalman:
- Đưa ra giá trị khởi tạo ban đầu, gồm: ước lượng đầu tiên
của trạng thái nồng độ Cest(0) và hiệp phương sai của sai số Pest(0)
(nội dung nghiên cứu (1) sẽ đưa ra giá trị khởi tạo ban đầu);
- Ngoại suy dự báo trạng thái nồng độ:
( ) ( 1)C Cpri k est k= - (2.1) (2.1) (2.1)
- Ngoại suy hiệp phương sai của sai số:
( ) ( 1)P Ppri k est k= - (2.2)
- Tính toán Lợi Kalman:
( )1
( ) ( ) ( ) ( ) (k) ( ) ( )T T
k pri k k k pri k kK P P Re e e-
= +
(2.3)
- Cập nhật ước lượng trạng thái nồng độ:
( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )est k pri k k k k pri kC C K A Ce= + - (2.4)
- Cập nhật hiệp phương sai của sai số:
( ) ( ) ( ) ( )est k k k pri kP INV K Peé ù= -ê úë û (2.5)
6
Các bước tính toán trên được thực hiện từ bước sóng thứ
nhất đến bước sóng cuối cùng. Cuối cùng, chương trình tính sẽ
cho ra kết quả gồm: Nồng độ mỗi cấu tử trong hệ và hiệp
phương sai của sai số. Hiệp phương sai này thường bé nhất ở
bước sóng cuối cùng.
2.2.2. Phương pháp bình phương tối thiểu sử dụng
phần mềm simulan (BPTT)
Bước 1. Chuẩn bị các dung dịch chuẩn riêng từng cấu tử và
hỗn hợp của chúng.
Bước 2: Ghi phổ hấp thụ quang của dung dịch chuẩn để
tính ma trận hệ số hấp thụ của các cấu tử: = (ij )mxn
Bước 3: Ghi phổ hấp thụ quang (A) của dung dịch hỗn
hợp, nhập ma trận: A = (Ai1)mx1
Bước 4: Giải hệ m phương trình n ẩn số: A= . C để tìm ra
nồng độ C.
2.2.3. Phương pháp phổ đạo hàm (PĐH)
Bước 1. Chuẩn bị các dung dịch chuẩn riêng từng cấu tử và
hỗn hợp của chúng.
Bước 2: Ghi phổ hấp thụ quang và phổ đạo hàm, tìm bước
sóng đo thích hợp mà tại đó giá trị phổ đạo hàm của một chất
cần phân tích khác 0 hoặc cực đại, còn giá trị phổ đạo hàm của
chất kia bằng 0.
Bước 3: Sau khi xác định được bước sóng đo ở một bậc
đạo hàm nhất định, tiến hành định lượng các chất theo phương
pháp đường chuẩn hoặc thêm chuẩn.
2.2.4. Phương pháp xây dựng chương trình máy tính
Phương pháp trắc quang – chemometric dung phổ toàn phần
kết hợp thuật toán lọc Kalman được viết trên phần mềm
Microsoft-Excel với ngôn ngữ lập trình Visual basic for
Applications (VBA).
2.2.6. Phương pháp xử lý số liệu
Tính toán các đại lượng thống kê (trung bình số học, độ
lệch chuẩn, RSD); so sánh hai độ lặp lại (hay hai phương sai),
dùng kiểm định F (F-test); So sánh hai giá trị trung bình, dùng
7
kiểm định t (t-test); So sánh hai phương pháp, dùng kiểm định t
theo cặp (paired-t-test)...
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. LỰA CHỌN GIÁ TRỊ KHỞI TẠO BAN ĐẦU
3.1.1. Lựa chọn giá trị khởi tạo ngẫu nhiên
Theo cách này, chọn giá trị khởi tạo ngẫu nhiên là có thể
chọn một giá trị bất kì cho nồng độ Cest(0) và phương sai Pest(0)
Đối với hỗn hợp chứa 2 chất hoặc 3 chất (là hỗn hợp các
chất chuẩn trong phòng thí nghiệm), trong nghiên cứu này đều
lựa chọn ngẫu nhiên giá trị khởi tạo ban đầu đối với mỗi chất
đều là nồng độ Cest(0) = 0,3 µg/mL và phương sai Pest(0) = 1.
Bang 3.1. Kết quả xác định nồng độ TEL và HYD trong
hỗn hợp theo phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá trị
khởi tạo ngẫu nhiên(*) Hỗn hợp H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9
TEL
Co
(µg/mL) 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00
C (µg/mL) 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30
RE (%) -70 -85 -90 -93 -94 -95 -96 -96 -97
HYD
Co
(µg/mL) 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00
C (µg/mL) 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30
RE(%) -97 -96 -96 -95 -94 -93 -90 -85 -70
(*)Co: Nồng độ chất trong dung dịch chuẩn hỗn hợp; C: Nồng độ chất xác
định được
Từ bảng 3.1 cho thấy rằng với các tỉ lệ nồng độ khác nhau,
giữa nồng độ dung dịch chuẩn và nồng độ xác định được mắc
sai số tương đối RE% rất lớn (nằm trong khoảng 69,7 % - 96,7
%). Giá trị nồng độ xác định được ở tất cả các hỗn hợp đều
bằng giá trị nồng độ khởi tạo đưa vào ban đầu (0,3 µg/mL).
Bang 3.2. Kết quả xác định nồng độ AML, HYD và VAL
trong hỗn hợp theo phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá
trị khởi tạo ngẫu nhiên(*)
AML
Hỗn hợp H1 H2 H3 H4
Co (µg/mL) 0,250 0,50 1,00 5,00
C (µg/mL) 0,300 0,300 0,300 0,304
8
RE (%) 20 -40 -70 -94
HYD
Co (µg/mL) 0,325 0,65 1,30 5,00
C (µg/mL) 0,307 0,304 0,302 0,299
RE (%) -6 -53 -77 -94
VAL
Co (µg/mL) 4,00 8,00 16,00 5,00
C (µg/mL) 0,301 0,300 0,300 0,299
RE (%) -93 -97 -98 -94 (*)Co: Nồng độ chất trong dung dịch chuẩn hỗn hợp; C: Nồng độ chất xác
định được
Từ bảng 3.2 cho thấy rằng với các tỉ lệ nồng độ khác nhau,
giữa nồng độ dung dịch chuẩn và nồng độ xác định được mắc
sai số RE% rất lớn (nằm trong khoảng -5,5 % - 98,1 %). Giá trị
RE % bé nhất (-5,5 %) ứng với nồng độ chuẩn là 0,325 (gần với
nồng độ khởi tạo x = 0,3). Nồng độ chuẩn càng xa giá trị khởi
tạo thì RE % càng lớn.
Như vậy, với các kết quả kiểm chứng ở bảng 3.1 và bảng
3.2, có thể nhận thấy rằng phương pháp khởi tạo theo cách chọn
giá trị nồng độ và phương sai ngẫu nhiên là chưa hoàn thiện,
các kết quả tính toán được còn mắc sai số tương đối lớn.
3.1.2. Lựa chọn giá trị khởi tạo gia định
Trong nghiên cứu này, chúng tôi khảo sát một cách lựa
chọn giá trị khởi tạo giả định khác so với các nghiên cứu trước
đây (đối với hệ 2 hoặc 3 chất):
- Phương án 1: Giải hệ 2 (hoặc 3) phương trình với 2 (hoặc
3) ẩn số là nồng độ chất) ở 2 (hoặc 3) bước sóng gần nhau
(phương trình phụ thuộc giữa độ hấp thụ quang và nồng độ chất
trong hỗn hợp với các hệ số hấp thụ phân tử biết trước, tính toán
từ phổ của dung dịch chuẩn đơn cấu tử/hay đơn chất), sẽ xác
định được nồng độ các chất trong hỗn hợp, và lấy chúng làm
các giá trị khởi tạo nồng độ. Còn giá trị khởi tạo phương sai
được lựa chọn ngẫu nhiên, chẳng hạn bằng 1.
- Phương án 2: Lựa chọn giá trị nồng độ khởi tạo ngẫu
nhiên (nhưng có chủ ý) là 0,3 µg/mL (cho mỗi chất bất kỳ trong
hỗn hợp 2 hoặc 3 chất). Nhưng đối với phương sai, giá trị khởi
tạo cho nó không chọn ngẫu nhiên, mà được tính toán theo
phương trình Horwitz: Với nồng độ C = 0,3 µg/mL = 3.10-7,
9
tính toán được phương sai bằng 0,003 và lựa chọn giá trị này
làm giá trị khởi tạo.
3.1.2.1. Đối với hệ hai cấu tử TEL và HYD
Áp dụng phương pháp Kalman cho bộ dữ liệu phổ đơn chất
và hỗn hợp 2 chất (trong khoảng bước sóng 220 nm – 340 nm)
với cách lựa chọn giá trị khởi tạo giả định (theo phương án 1 và
phương án 2), thu được các kết quả ở bảng 3.3 và 3.4.
Bang 3.3. Kết quả xác định nồng độ TEL và HYD trong hỗn
hợp bằng phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá trị khởi
tạo giả định
– Phương án 1(*)
Hỗn hợp H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9
TEL
Co
(µg/mL) 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00
C
(µg/mL) 0,99 1,99 2,95 3,88 5,03 6,07 7,18 7,99 9,00
RE (%) -0,9 -0,6 -2 -3 -0,6 1 3 -0,1 0
HYD
Co
(µg/mL) 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00
C
(µg/mL) 8,91 7,84 6,86 6,02 5,06 3,95 3,01 1,98 1,03
RE (%) -1,1 -2,0 -2,0 0,4 1,3 -1,2 0,3 -0,8 3
(*)Co: Nồng độ chất trong dung dịch chuẩn hỗn hợp; C: Nồng độ chất xác định được
Bang 3.4. Kết quả xác định nồng độ TEL và HYD trong hỗn
hợp bằng phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá trị khởi
tạo giả định
– Phương án 2(*)
Hỗn hợp H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9
TEL
Co
(µg/mL) 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00
C
(µg/mL) 0,30 0,30 0,31 0,31 0,32 0,35 0,38 0,42 0,48
RE (%) -70,0 -84,9 -89,8 -92,3 -93,5 -94,2 -94,6 -94,7 -94,6
HYD
Co
(µg/mL) 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00
C
(µg/mL) 0,30 0,31 0,31 0,31 0,31 0,31 0,31 0,31 0,30
RE (%) -96,6 -96,2 -95,6 -94,8 -93,7 -92,2 -89,7 -84,7 -69,7
10
(*)Co: Nồng độ chất trong dung dịch chuẩn hỗn hợp; C: Nồng độ chất xác định
được
Kết quả ở bảng 3.3 và 3.4 cho thấy:
- Theo phương án 1, phương pháp Kalman cho kết quả tin
cậy về nồng độ các chất trong hỗn hợp với các sai số RE < 3 %
(đối với cả TEL và HYD). Tuy vậy, theo phương án này, cách
thực hiện khá phức tạp và phụ thuộc vào 2 bước sóng lựa chọn
để giải phương trình xác định các giá trị nồng độ khởi tạo. Mặt
khác, khi áp dụng vào thực tế, do ảnh hưởng của pha nền
(matrix), phép đo phổ có thể mắc sai số lớn hơn, nên phương án
này có thể mắc sai số lớn hơn;
- Theo phương án 2, phương pháp Kalman cho kết quả
mắc sai số lớn, dù rằng giá trị phương sai khởi tạo đã được giả
định phù hợp hơn so với cách chọn giá trị phương sai ngẫu
nhiên (bằng 1) như ở trường hợp trước (mục 3.1.1).
- Các kết quả trên cho phép nhận xét rằng, giữa nồng độ
và phương sai, giá trị khởi tạo nồng độ đóng vai trò quan trọng
hơn (hay quyết định hơn) đến sai số của kết quả cuối cùng (khi
xác định theo phương pháp Kalman). Rõ ràng, cần phải có cách
phù hợp hơn để lựa chọn giá trị khởi tạo nồng độ.
3.1.2.2. Đối với hệ 3 cấu tử AML, HYD và VAL
Bang 3.5. Kết quả xác định nồng độ AML, HYD và VAL
trong hỗn hợp bằng phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá
trị khởi tạo giả định – Phương án 1(*)
Kí hiệu H1 H2 H3 H4
AML
Co (µg/mL) 0,250 0,50 1,00 5,00
C (µg/mL) 1,731 0,478 0,530 5,032
RE (%) -30,8 -4,5 -47 0,6
HYD
Co (µg/mL) 0,325 0,65 1,30 5,00
C (µg/mL) 2,794 0,495 1,610 5,910
RE (%) -14,0 -23,8 23,85 18,2
VAL
Co (µg/mL) 4,00 8,00 16,00 5,00
C (µg/mL) 4,796 11,053 29,067 3,949
RE (%) 19,9 38,2 81,7 -21,03
(*)Co: Nồng độ chất trong dung dịch chuẩn hỗn hợp; C: Nồng độ chất xác định được
11
Bang 3.6. Kết quả xác định nồng độ AML, HYD và VAL
trong hỗn hợp bằng phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá
trị khởi tạo giả định – Phương án 2(*)
Hỗn hợp H1 H2 H3 H4
AML
Co (µg/mL) 0,250 0,50 1,00 5,00
C (µg/mL) 0,300 0,300 0,282 0,477
RE (%) 20,0 -40,0 -71,8 -90,5
HYD
Co (µg/mL) 0,325 0,65 1,30 5,00
C (µg/mL) 0,301 0,304 0,368 0,443
RE (%) -7,4 -53,2 -71,7 -91,1
VAL
Co (µg/mL) 4,00 8,00 16,00 5,00
C (µg/mL) 0,319 0,454 0,542 0,289
RE (%) -92,0 -94,3 -96,6 -94,2
(*)Co: Nồng độ chất trong dung dịch chuẩn hỗn hợp; C: Nồng độ chất xác định
được
Kết quả ở bảng 3.5 và 3.6 cho thấy:
- Theo phương án 1, ngoại trừ trường hợp đối với AML
trong hỗn hợp H2 và H4 (sai số RE < 4,5 %), các trường hợp
còn lại đều có sai số lớn với RE khoảng 14 % – 82 %. Như vậy,
khác với hệ 2 cấu tử (nỗng độ của chúng chỉ mắc sai số với RE
< 3%), đối với hệ 3 cấu tử, phương pháp mắc sai số lớn hơn
nhiều. Rõ ràng, khi số cấu tử trong hệ tăng lên, ảnh hưởng qua
lại của chúng sẽ lớn hơn, dẫn đến việc giải hệ 3 phương trình
với 3 ẩn số (nồng độ chất trong hệ) sẽ mắc sai số lớn hơn. Rõ
ràng, phương án 1 chỉ áp dụng được cho hệ 2 cấu tử. Mặt khác,
phương án cũng khá phức tạp, vì sai số của phương pháp phụ
thuộc vào các bước sóng được lựa chọn để thiết lập và giải
phương trình.
- Theo phương án 2, cũng tương tự như trường hợp hệ 2
cấu tử, mặc dù việc đưa ra giá trị khởi tạo cho phương sai tiếp
cận với thực tế hơn (do được ước lượng từ phương trình
Horwitz), song phương pháp vẫn mắc sai rất lớn với RE khoảng
7% – 97 %).
Đến đây, có thể thấy rằng, cả 2 cách lựa chọn giá trị khởi
tạo cho nồng độ và phương sai – lựa chọn giá trị khởi tạo ngẫu
nhiên và lựa chọn giá trị khởi tạo giả định – đều chưa cho kết
quả tốt (hay mắc sai số lớn), trừ khi giá trị khởi tạo nồng độ
được chọn ngẫu nhiên, hoặc được tính toán như phương án 1
12
(thuộc cách lựa chọn gái trị khởi tạo giả định), gần với giá trị
thực của nồng độ chất trong hệ. Rõ ràng, cần phải có một cách
lựa chọn giá trị khởi tạo khác, sao cho giá trị nồng độ khởi tạo
của chất trong hệ càng gần với giá trị thực của nó càng tốt.
Xuất phát từ những lí do trên, cần phải đề xuất một giải
pháp lựa chọn giá trị khởi tạo mới nhằm đáp ứng 3 yêu cầu:
- Giá trị nồng độ khởi tạo càng gần với giá trị thực của chất
trong hệ càng tốt;
- Phương sai (hay sai số) của nồng độ không nên lựa chọn
ngẫu nhiên, mà nên lựa chọn sao cho phù hợp với các hướng
dẫn của quốc tế khi xác định một nồng độ C bất kỳ, chẳng hạn,
dựa vào phương trình Horwitz để ước lượng giá trị phương sai
khởi tạo;
- Giải pháp khởi tạo đưa ra phải sao cho dễ dàng áp dụng
vào thực tế khi phân tích một hỗn hợp chất bất kỳ, mà chưa biết
trước nồng độ của chúng.
3.1.3. Lựa chọn giá trị khởi tạo gần đúng
- Áp dụng phương pháp bình phương tối thiểu thông
thường (viết tắt là BPTT) để giải hệ m phương trình với n ẩn số
(m là số bước sóng được lựa chọn để quét phổ hấp thụ quang
của dung dịch hỗn hợp các cấu tử, n là số cấu tử trong hệ), sử
dụng phương pháp khử Gauss để đưa hệ phương trình về dạng n
phương trình với n ẩn số; Các phương trình của hệ có dạng bội
tuyến tính và thỏa mãn tính cộng tính của độ hấp thụ quang;
Nồng độ các cấu tử thu được từ việc giải hệ phương trình đó
được chọn làm giá trị khởi tạo nồng độ Cest(0); Theo cách này,
các giá trị nồng độ ước lượng ban đầu tương đối gần với giá trị
thực của nồng độ cấu tử trong hệ đang nghiên cứu, bất kể là hệ
đã biết trước nồng độ thực (chẳng hạn, dung dịch chuẩn của hỗn
hợp các cấu tử) hoặc chưa biết trước nồng độ thực của các cấu
tử trong hệ (chẳng hạn, mẫu thực tế);
- Áp dụng phương trình Horwitz để ước lượng giá trị
phương sai ứng với nồng độ C của mỗi cấu tử trong hệ và chấp
nhận giá trị thu được là giá trị khởi tạo cho phương sai đối với
mỗi cấu tử Pest(0). Giá trị phương sai Pest(0) ứng với nồng độ Cest(0)
đối với mỗi cấu tử trong hệ được tính từ phương trình Horwitz
như sau:
13
- Từ công thức (3.1),
RSD (%) = ×100or(0)
H witzest
S
C (3.1)
Tính được độ lệch chuẩn S [RSDHorwitz*Cest(0)]/100;
Trong đó, RSDHorwitz được tính theo công thức (3.2), mà
trong đó Cest(0) được biểu diễn bằng phân số.
( ) (0)1 0.5lgC
% 2 est
HorwitzRSD-
= (3.2)
- Từ S, tính được phương sai S2 Pest(0).
3.1.3.1. Đối với hệ 2 cấu tử TEL và HYD
Bang 3.7. Kết quả xác định nồng độ TEL và HYD trong hỗn
hợp bằng phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá trị khởi
tạo gần đúng(*)
Hỗn hợp H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9
TE
L
Co
(µg/mL) 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00
C (µg/mL)
0,99 1,99 2,95 3,88 5,03 6,07 7,18 7,99 9,00
RE (%) -0,9 -0,6 -2 -3 -0,6 1 3 -0,1 0
HY
D
Co
(µg/mL) 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00
C (µg/mL)
8,93 8,03 7,05 6,05 5,06 3,95 3,00 1,99 1,03
RE (%) -0,8 0,4 0,6 0,8 1,3 -1,2 0 0,7 2,7
(*)Co: Nồng độ chất trong dung dịch chuẩn hỗn hợp; C: Nồng độ chất xác
định được
Kết quả ở trên cho thấy: Đối với cả 9 hỗn hợp với tỷ lệ
nồng độ (ppm/ppm) của TEL/HYD từ 1/9 đến 9/1, phương pháp
Kalman đều cho ra các kết quả tin cậy với sai số rất nhỏ, RE 3
%.
3.1.3.2. Đối với hệ 3 cấu tử AML, HYD và VAL
Bang 3.8. Kết quả xác định nồng độ AML, HYD và VAL
trong hỗn hợp bằng phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá
trị khởi tạo gần đúng (*)
Hỗn hợp H1 H2 H3 H4
14
AML
Co (µg/mL) 0,250 0,50 1,00 5,00
C (µg/mL) 0,253 0,511 1,016 4,981
RE (%) 1,2 2,2 1,6 0,4
HYD
Co (µg/mL) 0,325 0,65 1,30 5,00
C (µg/mL) 0,320 0,646 1,290 5,064
RE (%) -1,5 -0,6 -0,8 1,3
VAL
Co (µg/mL) 4,00 8,00 16,00 5,00
C (µg/mL) 3,99 8,06 16,05 4,821
RE (%) -0,2 0,8 0,3 -3,6
*)Co: Nồng độ chất trong dung dịch chuẩn hỗn hợp; C: Nồng độ chất xác
định được
Các kết quả cho thấy, phương pháp cho ra các kết quả tin
cậy về nồng độ của 3 cấu tử trong hệ với sai số nhỏ, RE 4 %.
Như vậy, đối với cả hệ 2 và 3 cấu tử, giải pháp lựa chọn
giá trị khởi tạo gần đúng đều cho kết quả tin cậy hơn 2 giải
pháp lựa chọn giá trị khởi tạo ngẫu nhiên và giả định. Song, để
khẳng định chắc chắn hơn về giải pháp lựa chọn giá trị khởi tạo
gần đúng cũng như lợi thế của phương pháp Kalman (với giải
pháp lựa chọn đó), cần có những nghiên cứu so sánh phương
pháp Kalman với một số phương pháp truyền thống khác như:
Phương pháp chemometric-trắc quang sử dụng thuật toán bình
phương tối thiểu (viết tắt là BPTT), phương pháp phổ đạo hàm
(viết tắt là PĐH) khi xác định nồng độ các cấu tử trong hỗn hợp
của chúng cả trong dung dịch chuẩn và mẫu thực tế (mẫu dược
phẩm).
3.2. CHƯƠNG TRÌNH MÁY TÍNH ĐỂ TÍNH TOÁN
THEO THUẬT TOÁN LỌC KALMAN
Tiến trình tính toán được mô ta như ở hình 3.1:
15
Hình 3.1. Sơ đồ chương trình tính toán theo thuật toán lọc
Kalman với giải pháp lựa chọn giá trị khởi tạo gần đúng (áp dụng
cho hệ 2 và 3 cấu tử).
Chương trình cho phép in ra các kết quả về nồng độ của mỗi
cấu tử trong hỗn hợp và sai số tương đối RE tương ứng
3.3. KIỂM CHỨNG PHƯƠNG PHÁP KALMAN ĐỐI
VỚI HỖN HỢP HAI CẤU TỬ.
Kiểm chứng phương pháp khi xác định đồng thời hỗn hợp
hai chất gồm Telmisartan (TEL) và Hydrochlothiazide (HYD);
Paracetamol (PAR) và Cafein (CAF); Paracetamol (PAR) và
Ibuprofen (IB). Dùng các phương pháp chemometric (phương pháp
Kalman, BPTT và phổ đạo hàm) để tính toán.
3.3.1. Phổ hấp thụ quang và phổ đạo hàm
Kết quả khảo sát phổ đạo hàm và phổ hấp thụ quang của
các hỗn hợp cho thấy: Có thể xác định đồng thời hàm lượng của
TEL và HYD, PAR và CAF, PAR và IB bằng phương pháp phổ
toàn phần và phương pháp phổ đạo hàm.
3.3.2. Kiểm định phương pháp đối với dung dịch chuẩn
phòng thí nghiệm
3.3.2.1. So sánh ba phương pháp chemometric-trắc quang
Cả 3 phương pháp – phương pháp Kalman, phương pháp
BPTT và phương pháp PĐH đều được áp dụng để xác định
nồng độ các chất (hay cấu tử) trong dung dịch hỗn hợp của
chúng. Các dung dịch hỗn hợp đó đều được chuẩn bị từ các
16
dung dịch chuẩn phòng thí nghiệm. Tiêu chí để đánh giá so
sánh các kết quả của 3 phương pháp là sai số tương đối (RE).
Kết quả khảo sát cho thấy: khi xác định nồng độ các chất,
đối với phương pháp lọc Kalman, sai số lớn nhất là -3,7 % (khi
xác định IB trong hỗn hợp PAR và IB), sai số bé nhất là 0 %
(khi xác định HYD trong hỗn hợp TEL và HYD); đối với
phương pháp BPTT, sai số lớn nhất là -3,7 % (khi xác định IB
trong hỗn hợp PAR và IB), sai số bé nhất là 0 % (khi xác định
TEL trong hỗn hợp TEL và HYD); đối với phương pháp quang
phổ đạo hàm, sai số lớn nhất là 4,0 % (khi xác định IB trong
hỗn hợp PAR và IB), sai số bé nhất là 0,0 % (khi xác định IB
trong hỗn hợp PAR và IB). Các phương pháp cho kết quả chấp
nhận với sai số RE (%) nhỏ do đó có độ đúng tốt.
3.3.2.2. Độ lặp lại của phương pháp khi phân tích dung dịch
chuẩn phòng thí nghiệm
Kết quả khảo sát cho thấy giá trị RSD của tất cả các chất
trong hỗn hợp từ 0,1 đến 2%, đều nhỏ hơn giá trị ½ RSDH (5,3
– 8,0 %), chứng tỏ rằng các phương pháp đạt được độ lặp lại
tốt.
3.4. KIỂM CHỨNG PHƯƠNG PHÁP KHI XÁC ĐỊNH
ĐỒNG THỜI HỖN HỢP BA CHẤT
Vì với hỗn hợp ba chất, để tìm được bước sóng tại đó phổ đạo
hàm của một chất khác 0, còn phổ đạo hàm của hai chất còn lại
bằng 0 là rất khó. Đây cũng chính là nhược điểm của phương pháp
quang phổ đạo hàm. Chính vì vậy, trong phần này chỉ khảo sát phổ
toàn phần và tính kết quả theo phương pháp Kalman và phương
pháp CLS (khảo sát đối với hỗn hợp: Amlodipine (AML),
hydroclorothiazid (HYD), valsartan (VAL).
3.4.1. Khao sát phổ hấp thụ của hỗn hợp
Kết quả khảo sát phổ hấp thụ của các hỗn hợp cho thấy, có
thể xác định đồng thời hàm lượng của AML, HYD và VAL bằng
phương pháp trắc quang – chemometric dùng phổ toàn phần.
3.4.2. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp khi phân
tích dung dịch chuẩn phòng thí nghiệm các hỗn hợp.
3.4.2.1. Sai số của phương pháp
17
Kết quả khảo sát cho thấy với các tỉ lệ nồng độ khác nhau, giữa
nồng độ dung dịch chuẩn và nồng độ xác định được mắc sai số RE
(%) nhỏ. Đối với phương pháp lọc Kalman, sai số bé nhất là -3,6%,
sai số lớn nhất là 2,2%; đối với phương pháp CLS, sai số bé nhất là -
3,2%, sai số lớn nhất là 2,2%. Như vậy, các phương pháp cho kết quả
chấp nhận với sai số RE (%) nhỏ do đó có độ đúng tốt.
3.4.2.2. Đánh giá độ lặp của phương pháp khi phân tích dung
dịch chuẩn phòng thí nghiệm
Kết quả cho thấy: Giá trị RSD của AML và VAL cả 3 lần
đo lặp lại cho các mẫu từ H1 đến H4 là 0,4 % , của HYD từ 0,4
% đến 0,5 % < ½ RSDH, chứng tỏ rằng các phương pháp đạt
được độ lặp lại tốt (bảng 3.21).
Nồng độ trung bình của ba chất AML, HYD và VAL trong
các mẫu H1, H2 được tính theo hai phương pháp là như nhau
(p>0,05). Trong khi đó đối với mẫu H3 và H4 nồng độ trung
bình xác định được theo hai phương pháp khác nhau (p<0,05).
Để đánh giá sự khác biệt này có ý nghĩa về mặt thống kê hay
không, sử dụng kiểm định t (t-test) để so sánh giá trị trung bình
của hai phương pháp, kết quả thu được ở bảng 3.23 và hình 3.9.
Từ bảng 3.23 áp dụng phương pháp kiểm định t theo cặp
(paired-t-test) cho thấy: Khi sử dụng hai phương pháp Kalman
và BPTT để tính toán nồng độ AML, HYD và VAL ở mẫu H4
đều thu được ttính > tlt. Vì vậy có thể kết luận nồng độ trung bình
tính được từ hai phương pháp là khác nhau có ý nghĩa về mặt
thống kê (với p< 0,05).
18
Bang 3.9. Kết quả xác định độ lặp lại của phương pháp đối với hỗn hợp AML, HYD và VAL
Mẫu Thông số AML HYD VAL
Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB
H1
CK (µg/mL) 0,253 0,252 0,254 0,253 0,320 0,320 0,321 0,320 3,990 3,980 4,010 3,993
RSDK (%) 0,4 0,3 0,4
CS (µg/mL) 0,253 0,253 0,254 0,253 0,319 0,319 0,321 0,319 3,993 3,981 4,009 3,994
RSDS (%) 0,4 0,4 0,4
½ RSDH 9,9 9,5 6,5
H2
CK (µg/mL) 0,511 0,510 0,514 0,512 0,646 0,645 0,650 0,647 8,060 8,044 8,109 8,071
RSDK (%) 0,4 0,5 0,4
CS (µg/mL) 0,511 0,510 0,514 0,512 0,645 0,644 0,649 0,646 8,059 8,043 8,107 8,070
RSDS (%) 0,4 0,5 0,4
½ RSDH 8,9 8,6 5,9
H3
CK (µg/mL) 1,016 1,013 1,020 1,016 1,290 1,286 1,296 1,291 16,050 15,994 16,114 16,053
RSDK (%) 0,4 0,4 0,4
CS (µg/mL) 1,017 1,013 1,021 1,017 1,284 1,279 1,290 1,284 16,037 15,980 16,101 16,040
RSDS (%) 0,4 0,5 0,4
½ RSDH 8,0 7,9 5,5
H4
CK (µg/mL) 4,981 4,971 5,008 4,987 5,064 5,054 5,089 5,069 4,821 4,811 4,844 4,825
RSDK (%) 0,4 0,4 0,4
CS (µg/mL) 4,841 4,831 4,865 4,846 5,109 5,099 5,135 5,114 4,873 4,864 4,898 4,878
RSDS (%) 0,4 0,4 0,4
½ RSDH 6,3 6,3 6,3
CK, RSDK: Nồng độ, độ lặp lại tính được theo phương pháp Kalman; CS, RSDS: Nồng độ, độ lặp lại tính được theo phương pháp Simulan.
19
3.6. Áp dụng thực tế 3.6.1. Kiểm soát chất lượng phương pháp phân tích 3.6.1.1. Độ lặp lại Kết quả khảo sát các mẫu thuốc chứa các hỗn hợp TEL và HYD;
PAR và CAF; PAR và IB; AML, HYD và VAL cho thấy độ lặp lại RSD lần lượt là: từ 0,8 % đến 5,7 %; từ 0,3 % đến 0,9 %; từ 0,2 % đến 1,2 %, từ 2,2 % đến 2,3 % (đều < ½ RSDH). Như vậy quy trình phân tích đã áp dụng để xác định đồng thời TEL và HYD trong mẫu thuốc cho độ lặp lại tốt.
3.6.1.2. Độ đúng Phân tích mẫu thêm chuẩn: - Kết quả phân tích đối với các hỗn hợp 2 cấu tử (hỗn hợp TEL
và HYD, hỗn hợp PAR và CAF, hỗn hợp PAR và IB) và hỗn hợp 3 cấu tử (AML, HYD và VAL) cho thấy: Cả 3 phương pháp Kalman, bình phương tối thiểu, phổ đạo hàm đều đạt được độ đúng tốt với độ thu hồi thỏa mãn yêu cầu: Theo AOAC (Hiệp hội các nhà hóa học phân tích Mỹ), khi phân tích những nồng độ cỡ 1 ppm - 10 ppm (ppm ≈ g/mL), nếu đạt được độ thu hồi trong khoảng 80 - 110 %, là đạt yêu cầu. Cụ thể:
Phương pháp Kalman và BPTT đạt được độ thu hồi từ 90 % (khi xác định AML trong hỗn hợp AML, HYD và VAL) đến 107 % (khi xác định IB trong hỗn hợp PAR và IB).
Phương pháp PĐH đạt được độ thu hồi từ 93 % đến 113 % (khi xác định TEL trong hỗn hợp TEL và HYD).
Điển hình như kết quả độ thu hồi của AML trong hỗn hợp AML, HYD và VAL được thể hiện ở bảng 3.40.
Đối với hỗn hợp hai chất: Tuy độ lặp lại của 3 phương pháp Kalman, BPTT, PĐH (đánh giá qua S hoặc S2) có khác nhau, nhưng chúng đều đạt được độ đúng tốt (đối với cả PAR và IB) khi so sánh với phương pháp HPLC với p > 0,05.
Đối với hỗn hợp ba chất cho thấy: Kết quả của phương pháp Kalman và phương pháp BPTT đều cho kết quả không sai khác có ý nghĩa thống kê so với phương pháp HPLC (do các giá trị ttính đều nhỏ hơn giá trị ttới hạn với p > 0,30). Tuy vậy, dựa vào các giá trị p (mức ý nghĩa thống kê), có thể nhận xét rằng, phương pháp Kalman cho kết quả gần với kết quả của phương pháp HPLC hơn (p 0,55 – 0,96) so với phương pháp BPTT (p 0,38 – 0,66) hay nói cách khác, phương pháp Kalman đạt được độ đúng tốt hơn so với phương pháp BPTT (khi so sánh với phương pháp HPLC).
20
Bang 3.40. Kết quả xác định độ đúng của phương pháp khi phân tích mẫu thực tế thuốc Exforge (*)
Mẫu Phương
pháp
AML HYD VAL
Ct
(µg/mL)
Cx
(µg/mL)
Rev
(%)
Ct
(µg/mL)
Cx
(µg/mL)
Rev
(%)
Ct
(µg/mL)
Cx
(µg/mL)
Rev
(%)
Mẫu B1
Kalman
0 0,965 0 1,168 0 16,997
0,25 1,200 94,0 0,30 1,451 94,3 4,0 21,112 102,9
0,50 1,415 90,0 0,60 1,710 90,3 8,0 24,876 98,5
BPTT
0 0,967 0 1,171 0 17,086
0,25 1,202 94,0 0,30 1,457 95,3 4,0 21,251 104,1
0,50 1,418 90,2 0,60 1,719 91,3 8,0 25,067 99,8
Mẫu B2
Kalman
0 0,980 0 1,186 0 17,249
0,25 1,214 93,6 0,30 1,470 94,7 4,0 21,363 102,9
0,50 1,450 94,0 0,60 1,759 95,5 8,0 25,497 103,1
BPTT
0 0,981 0 1,189 0 17,340
0,25 1,217 94,4 0,30 1,474 95,0 4,0 21,505 104,2
0,50 1,454 94,6 0,60 1,762 95,5 8,0 25,697 104,5
Mẫu B3
Kalman
0 0,937 0 1,134 0 16,506
0,25 1,171 93,6 0,30 1,416 95,0 4,0 20,603 102,4
0,50 1,397 92,0 0,60 1,698 94,5 8,0 24,567 100,8
BPTT
0 0,939 0 1,137 0 16,589
0,25 1,173 93,6 0,30 1,422 95,0 4,0 20,736 103,7
0,50 1,400 92,2 0,60 1,697 93,3 8,0 24,754 102,1
RevTB (%)-Kalman 92,9 94,0 101,8
RevTB (%)-BPTT 93,2 94,2 103,0 (*) Co: Nồng độ chất trong mẫu (µg/mL) (theo tỉ lệ AML: HYD: VAL là 1,0: 1,25: 16)
21
So sánh với phương pháp HPLC:
Bang 3.41. So sánh các phương pháp chemometric với phương pháp
HPLC khi xác định hàm lượng AML, HYD và VAL trong thuốc
Exforge HCT(*)
Chất PT Đại lượng
thống kê
Phương pháp phân tích
Kalman BPTT HPLC
AML
xi (mg/viên) 9,65/9,80/9,37 9,67/9,81/9,39 9,54/9,41/9,59
TB (mg/viên) 9,61 9,62 9,51
S (mg/viên) 0,22 0,21 0,09
Ftính/ F(0,05;2;2) 5,30/19 5,30/19
Sp 0,16 0,16
ttính/ t(0,05; f) 0,53/4,3 0,63/4,3
P 0,65 0,59
HYD
xi (mg/viên) 11,68/11,86/11,34 11,71/11,89/11,37 11,72/11,76/11,41
TB (mg/viên) 11,66 11,66 11,63
S (mg/viên) 0,26 0,26 0,19
Ftính/ F(0,05;2;2) 1,9/19 1,9/19
Sp 0,34 0,34
ttính/ t(0,05; f) -0,06/4,3 0,51/4,3
P 0,96 0,66
VAL
xi (mg/viên) 169,97/172,49/
165,06
170,86/173,40/
165,89
166,35/168,81/
167,82
TB (mg/viên) 169,17 167,66
S (mg/viên) 3,78 3,82 1,24
Ftính/ F(0,05;2;2) 9,32/19 9,5/9
Sp 0,10 0,10
ttính/ t(0,05; f) 0,71/4,30 1,11/4,30
P 0,55 0,38
(*) Kết quả phân tích lặp lại (i = 1-3); Ftính = phương sai của phương pháp
Kalman (hoặc BPTT) / phương sai của phương pháp HPLC; F(0,05;2;2): Giá trị F
tới hạn ở mức ý nghĩa thống kê 0,05 và 2 bậc tự do của 2 phương sai tử số và mẫu
số; Sp: Phương sai chung, được tính từ 2 phương sai của 2 phương pháp khi 2
phương sai của 2 phương pháp như nhau (tức là khi Ftính< F(0,05;2;2));
t(0,05;f=4): Giá trị tới hạn của t ở mức ý nghĩa thống kê p=0,05 và bậc tự do f=4.
KẾT LUẬN
Từ các kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, đề tài luận án đi đến các kết luận chính như sau:
1) Trên cơ sở khảo sát các giải pháp lựa chọn giá trị khởi tạo cho thuật toán lọc Kalman, lần đầu tiên đã tìm được giải pháp mới - lựa
22
chọn giá trị khởi tạo gần đúng về nồng độ (bằng cách tính toán theo phương pháp bình phương tối thiểu dùng phổ toàn phần) và phương sai (tính toán theo phương trình Horwitz). Giải pháp khởi tạo mới này cho phép áp dụng thuận lợi phương pháp chemmometric-trắc quang sử dụng thuật toán lọc Kalman (phương pháp Kalman) để xác định đồng thời hai hoặc ba chất có phổ hấp thụ quang xen phủ nhau trong hỗn hợp của chúng.
2) Kết quả kiểm định phương pháp Kalman đối với ba dung dịch chuẩn hỗn hợp (mỗi dung dịch chứa hai chất) và một dung dịch chuẩn hỗn hợp chứa ba chất (các chất có phổ hấp thụ quang xen phủ nhau) đã cho thấy, khi phép đo độ hấp thụ quang mắc sai số đáng kể (hay nhiễu đo lớn), đặc biệt là đối với hỗn hợp chứa ba chất, phương pháp Kalman mắc sai số nhỏ và có độ lặp lại tốt hơn so với phương pháp bình phương tối thiểu dùng phổ toàn phần.
3) Lần đầu tiên đã xây dựng được quy trình phân tích đồng thời các chất có phổ hấp thụ quang xen phủ nhau trong các mẫu dược phẩm (thuốc) đa thành phần chứa hai hoặc ba hoạt chất bằng phương pháp Kalman. Mặt khác, đã thiết lập được chương trình máy tính sử dụng ngôn ngữ lập trình Visual basic for Applications trên phần mềm Microsoft – Excel 2016 đi kèm quy trình phân tích và do vậy, cho phép tính toán nhanh và thuận lợi khi áp dụng vào thực tế kiểm nghiệm dược phẩm ở các phòng thí nghiệm của nước ta. Quy trình xây dựng được không chỉ có thao tác đơn giản hơn, mà còn cho phép giảm chi phí phân tích so với phương pháp chuẩn là phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC).
4) Độ đúng và độ lặp lại của quy trình phân tích (hay phương pháp) xây dựng được đã được kiểm tra khi phân tích các mẫu thuốc chứa 2 hoặc 3 hoạt chất (các hoạt chất có phổ hấp thụ quang xen phủ nhau): Đối với thuốc chứa 2 hoạt chất, phương pháp được đạt độ đúng tốt với độ thu hồi 93 % – 102 % và độ lặp lại tốt với RSD < 2,5 % (n 3); Đối với thuốc chứa 3 hoạt chất, phương pháp cũng đạt được độ đúng tốt với độ thu hồi 90 % – 107% và độ lặp lại tốt với RSD < 3,5 % (n 3). So sánh với phương pháp HPLC - phương pháp chuẩn, phương pháp Kalman cũng đạt được độ đúng tốt (với p < 0,05) khi phân tích các thuốc chứa 2 hoặc 3 thành phần.
5) Đã áp dụng quy trình phân tích xây dựng được vào thực tế để xác định đồng thời hỗn hợp 2 hoặc 3 hoạt chất có phổ hấp thụ quang xen phủ nhau trong một số loại thuốc đa thành phần đang lưu hành trên thị trường, gồm các nhóm thuốc khác nhau: thuốc điều trị huyết áp, hạ sốt và giảm đau, tim mạch. Đặc biệt, lần đầu tiên đã áp dụng
23
phương pháp Kalman xác định đồng thời ba hoạt chất (AML, HYD và VAL) trong thuốc Exforge HTC và đạt được độ đúng và độ lặp lại tốt, không thua kém các phương pháp khác đã và đang sử dụng hiện nay. Điều này sẽ đóng góp tích cực vào lĩnh vực kiểm nghiệm dược phẩm ở nước ta.
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ KẾT QUẢ NGHIÊN
CỨU CỦA LUẬN ÁN [1] Nguyễn Thị Quỳnh Trang, Trần Thúc Bình, Châu Viết Thạch (2017).
Xác định đồng thời Paracetamol và Cafein trong hỗn hợp bằng phương pháp trắc quang kết hợp thuật toán lọc Kalman, Tạp chí phân tích hóa, lý và sinh học, T-22, tr.14-21.
[2] Nguyen Thi Quynh Trang, Tran Thuc Binh, Vo Thi Kim Truc, Ngo Van Tu (2017). Simultaneous determination of telmiasartan and hydrochlorothiazide in pharamacy by full spectrum spectrophometric method using Kalman filter algorithm, Conference proceeding, The 5th Analytical Vietnam Conference 2017, pp.22-29.
[3] Tran Thuc Binh, Nguyen Thi Quynh Trang, Vo Thi Kim Truc, Ngo Van Tu (2017). Simultaneous spectrophotometric determination of telmiasartan and hydrochlorothiazide in pharamaceutical product by least-square method using full spectra, Conference proceeding, The 5th Analytica Vietnam Conference 2017, pp.14-21.
[4] Nguyễn Thị Quỳnh Trang, Trần Thúc Bình, Ngô Văn Tứ (2017). Xác định đồng thời amlodipine, hydrochlorothiazide và valsartan trong dược phẩm bằng phương pháp trắc quang- chemometric dùng phổ toàn phần. Tạp chí Khoa học - Khoa học Tự nhiên, Đại học Huế, 126(1D), tr.125-137.
[5] Trần Thúc Bình, Nguyễn Thị Quỳnh Trang, Nguyễn Thị Hồng Vân (2017). Xác định đồng thời Paracetamol và Ibuprofen trong dược phẩm bằng phương pháp quang phổ đạo hàm, Tạp chí phân tích hóa, lý và sinh học, T-22, tr.8-16.
[6] Nguyễn Thị Quỳnh Trang, Trần Thúc Bình, Nguyễn Thị Hồng Vân (2017). Xác định đồng thời paracetamol và ibuprofen trong dược phẩm bằng phương pháp trắc quang phổ toàn phần dùng thuật toán lọc Kalman. Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Chuyên san Khoa học Tự nhiên, Kỹ thuật và Công nghệ, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế, 11(1), tr.93-104
