Nahinfrarotspektroskopische Untersuchungen an festen Arzneiformen-Ansätze zur Reduktion des Kalibrieraufwands

Kaminski, Daphny

Die NIRS weist gegenüber den etablierten spektrometrischen und chromatographischen Verfahren einen entscheidenden Nachteil auf. Es müssen immer zusätzliche, sogenannte orthogonale Methoden zur Ermittlung von Referenzwerten für die Erstellung von Kalibrationen herangezogen werden. Im ersten Teil werden Reinstoffspektren aus Stoffgemischen mit Hilfe der MCR-ALS berechnet. Dafür muss am Anfang eine umfangreiche Datenbank erstellt werden, die idealerweise alle APIs umfassen sollte. In dieser müssen zudem auch die Konzentrationsprofile der Arzneistoffe in gängigen Hilfsstoffen hinterlegt sein. Die Konzentrationen der zu analysierenden Substanzen im Gemisch müssen mehr als 10% der Gesamtmasse betragen, um eine zuverlässige Berechnung zu gewährleisten. Für eine korrekte Vorhersage muss zusätzlich bekannt sein in welchem Hilfsstoffgemisch der Wirkstoff eingebettet ist. Der zweite Teil dieser Arbeit zeigt, wie sich die NIR-Spektren von Tabletten während ihrer Alterung verändern. Es wurde ein Kalibrationsmodell entwickelt, welches eine zuverlässig Vorhersage zu dem Alter einer Tablette aus dem vorliegenden Tablettenspektrum erlaubt. Dieses Modell wurde mit Amoxicillin-Tabletten eingehend untersucht. Dies lässt den Schluss zu, dass dieses analytische Verfahren durchaus auch für die Erstellung von Alterungsmodellen bei festen Arzneiformen mit hohem Wirkstoffanteil genutzt werden kann. Jedoch ist es notwendig, für jedes Arzneimittel jeweils ein eigenes Modell zu erstellen. Als letztes wurde ein innovativer Ansatz überprüft, der den Kalibrationsaufwand durch die mathematische Erstellung von Tablettenspektren aus exakt gewogenen Pulverspektren drastisch reduziert. Hierbei werden, außer der exakten Einwaage, keine orthogonalen Verfahren zur Kalibration benötigt. Die vorliegende Methode ist geeignet, die Konzentration des Wirkstoffes in selbstgepressten Tabletten vorhersagen. Es zeigt sich, dass die vorgestellten Verfahren und Methoden den Kalibrationsaufwand nicht vollständig eliminieren konnten. Dieser konnte aber zumindest deutlich gesenkt werden. Eine Reduktion des reinen chemisch-analytischen Aufwandes wird immer von einem erhöhten mathematischen Aufwand begleitet. Da die mathematische Vorbehandlung kein einmaliger Vorgang ist, sondern an jedes neue analytische Problem angepasst werden muss, lässt sich mit der NIRS zurzeit keine signifikante Zeit- und Kostenersparnis gegenüber den klassischen Analysemethoden erzielen.

When compared to conventional spectroscopic and chromatographic methods the NIRS is at a significant disadvantage because orthogonal methods are mandatory in order to determine reference values for calibration. In the first part MCR-ALS is used for the calculation of pure substance spectra out of substance mixtures. To do so an appropriate database is required. This database ideally comprises all APIs with corresponding concentration profiles amidst common excipients. A correct prediction requires the concentration of the analytes to be not less than 10% of the total mass and the knowledge of the present excipients. The second part shows the change the NIR spectra of tablets during their aging. In this work a calibration model was developed, which allows for a reliable prediction of tablet-aging by analyzing the tablet-NIR-spectrum. This model has been extensively studied with amoxicillin tablets. This leads to the conclusion that this analytical method can also be used for creating aging models for solid dosage forms. The last part of this work deals with an innovative approach that reduces calibration effort significantly by using sophisticated mathematical models which can help to replace orthogonal methods. In this work it had been shown that the calibration effort can be significantly reduced by using the presented methods. However, it cannot be eliminated completely yet. A reduction of the pure chemical analytical effort is always compensated by an increased mathematical effort. The mathematical treatment is not a one-time process, but must be adapted to each new analytical problem. In comparison with the classical analytical methods there is actually no significant reduction of time and costs.

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Kaminski, Daphny: Nahinfrarotspektroskopische Untersuchungen an festen Arzneiformen-Ansätze zur Reduktion des Kalibrieraufwands. 2015.

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