Luận án tiến sĩ nghiên cứu phát triển phương pháp chemometric để xác định đồng thời các chất có phổ hấp thụ phân tử

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ QUỲNH TRANG 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 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HĨA HỌC HUẾ - NĂM 2018 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ QUỲNH TRANG 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 Chun ngành: Hóa học Phân tích Mã số: 62440118 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HĨA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trần Thúc Bình PGS.TS Ngơ Văn Tứ HUẾ - NĂM 2018 LỜI CAM ĐOAN Luận án hoàn thành Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế, hướng dẫn PGS.TS Trần Thúc Bình PGS.TS Ngơ Văn Tứ Tôi xin cam đoan luận án cơng trình nghiên cứu tơi Các kết luận án trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa công bố trước Tác giả Nguyễn Thị Quỳnh Trang ii LỜI CẢM ƠN Luận án hoàn thành với hỗ trợ, giúp đỡ, động viên Thầy Cơ, gia đình bạn bè, đồng nghiệp Với tình cảm chân thành, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Thúc Bình PGS.TS Ngơ Văn Tứ người thầy tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ động viên suốt trình làm luận án Tơi xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám đốc Đại học Huế, Ban Giám hiệu Trường Đại học Khoa học, Phòng Đào tạo Sau đại học, Q Thầy Cơ Bộ mơn Hóa học phân tích, khoa Hóa học trường Đại học Khoa học Quý Thầy Cô giảng dạy lớp nghiên cứu sinh, nghiên cứu sinh, học viên cao học tận tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi suốt thời gian học tập nghiên cứu Lời sau cùng, tơi xin bày tỏ tình cảm đặc biệt lòng biết ơn chân thành tới người thân gia đình, tới người bạn, tới lãnh đạo đồng nghiệp khoa Khoa học Môi trường, trường Đại học Sài Gịn ln kịp thời động viên, ủng hộ tạo điều kiện thuận lợi suốt thời gian học tập hoàn thành luận án Tác giả Nguyễn Thị Quỳnh Trang iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC iv KÝ HIỆU VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BIỂU, BẢNG .vii DANH MỤC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ x MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Định luật Bouguer Lambert Beer tính chất cộng tính độ hấp thụ quang 1.1.1 Định luật Bouguer Lambert Beer 1.1.2 Tính chất cộng tính độ hấp thụ quang 1.2 Một số phương pháp phân tích quang phổ UV-VIS kết hợp với chemometric xác định đồng thời cấu tử có phổ hấp thụ xen phủ 1.2.1 Phương pháp Vierordt 1.2.2 Phương pháp quang phổ đạo hàm 1.2.3 Phương pháp bình phương tối thiểu 11 1.2.4 Phương pháp bình phương tối thiểu phần (Partial Least Square PLS) 13 1.2.5 Phương pháp hồi quy cấu tử (Principal Component Regression PCR) 15 1.2.6 Phương pháp mạng nơron nhân tạo (Artificial Neural Networks - ANN) 19 1.2.7 Phương pháp lọc Kalman 22 1.3 Tổng quan dược phẩm đa thành phần hoạt chất nghiên cứu 33 1.3.1 Giới thiệu dược phẩm đa thành phần 33 1.3.2 Telmisartan (TEL), hydrochlorothiazide (HYD) 34 1.3.3 Paracetamol (PAR)và caffeine (CAF) 37 1.3.4 Paracetamol (PAR) ibuprofen (IB) 41 1.3.5 Amlodipine besylat (AML), hydroclorothiazid (HYD), valsartan (VAL) 43 CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 48 2.1 Nội dung nghiên cứu 48 2.2 Phương pháp nghiên cứu 48 iv 2.2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 48 2.2.2 Phương pháp lọc Kalman chương trình tính 49 2.2.3 Phương pháp bình phương tối thiểu sử dụng phần mềm simulan 54 2.2.4 Phương pháp phổ đạo hàm 55 2.4.5 Phương pháp xây dựng chương trình máy tính 55 2.2.6 Phương pháp đánh giá độ tin cậy phương pháp phân tích 55 2.2.7 Phương pháp xử lý số liệu 57 2.2.8 Chuẩn bị mẫu cho phân tích tính kết 58 2.2.9 Thiết bị, dụng cụ hóa chất 62 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 65 3.1 Lựa chọn giá trị khởi tạo ban đầu 65 3.1.1 Lựa chọn giá trị khởi tạo ngẫu nhiên 66 3.1.2 Lựa chọn giá trị khởi tạo giả định 69 3.1.3 Lựa chọn giá trị khởi tạo gần 73 3.2 Chương trình máy tính để tính tốn theo thuật toán lọc Kalman 77 3.3 Kiểm chứng phương pháp Kalman hỗn hợp hai cấu tử 78 3.3.1 Phổ hấp thụ quang phổ đạo hàm 78 3.3.2 Kiểm định phương pháp dung dịch chuẩn phịng thí nghiệm 82 3.4 Kiểm chứng phương pháp hỗn hợp ba cấu tử 96 3.4.1 Phổ hấp thụ hỗn hợp 97 3.4.2 Kiểm định phương pháp dung dịch chuẩn phòng thí nghiệm 98 3.5 Quy trình phân tích theo phương pháp lọc Kalman 104 3.6 Áp dụng thực tế 105 3.6.1 Kiểm soát chất lượng phương pháp phân tích 106 3.6.2 Hàm lượng hoạt chất thuốc đa thành phần 132 KẾT LUẬN 135 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN 137 TÀI LIỆU THAM KHẢO 138 PHỤ LỤC 153 v KÝ HIỆU VIẾT TẮT Tiếng Việt Tiếng Anh Viết tắt Amlodipin besilat Amlodipine besylat AML Bình phương tối thiểu nghịch đảo Inverse least square ILS Bình phương tối thiểu riêng phần Partial least square PLS Bình phương tối thiểu cổ điển Classical least square BPTT Cafein Caffeine CAF Cấu tử Principal Components PC Dược điển Mỹ 38 The United States Pharmacopoeia 38, 2015 USP38 Dược điển Việt Nam IV Pharmacopoeia 2009-2010 vietnamica DĐVN IV Giới hạn định lượng Limit of quantity LOQ Giới hạn phát Limit of detection LOD Hồi quy cấu tử Principal component regression PCR Hydroclorothiazid Hydrochlorothiazide HYD Ibuprofen Ibuprofen IB Mạng nơron nhân tạo Artificial Neural Networks ANN Mạng nơron nhân tạo kết hợp hồi Principal component regression- PCRquy thành phần Artificial Neural Networks ANN Paracetamol Paracetamol PAR Phổ tử ngoại – khả kiến Ultraviolet-visible spectroscopy UV-VIS Sắc kí lỏng hiệu cao High Performance Chromatography HPLC Valsartan Valsartan Liquid VAL Ghi chú: Trong luận án, tên hóa chất hoạt chất theo quy định Dược điển Việt Nam IV vi DANH MỤC CÁC BIỂU, BẢNG Bảng 1.1 Một số nghiên cứu Việt Nam giới sử dụng thuật tốn lọc Kalman ứng dụng vào phân tích 32 Bảng 1.2 Một số nghiên cứu xác định TEL HYD 36 Bảng 1.3 Một số nghiên cứu xác định PAR CAF 40 Bảng 1.4 Một số nghiên cứu xác định PAR IB 43 Bảng 1.5 Một số nghiên cứu xác định AML, HYD VAL 47 Bảng 2.1 Kết đo quang phổ hỗn hợp hai chất 51 Bảng 2.2 Kết tính tốn nồng độ chất hỗn hợp hiệp phương sai bước sóng (theo phương pháp lọc Kalman) 53 Bảng 2.3 Kết tính tốn nồng độ, hiệp phương sai, mức cập nhật INV bước sóng khác cho trường hợp hỗn hợp ba cấu tử 1, 54 Bảng 3.1 Kết xác định nồng độ TEL HYD hỗn hợp theo phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá trị khởi tạo ngẫu nhiên 66 Bảng 3.2 Kết xác định nồng độ AML, HYD VAL hỗn hợp theo phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá trị khởi tạo ngẫu nhiên 68 Bảng 3.3 Kết xác định nồng độ TEL HYD hỗn hợp phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá trị khởi tạo giả định – Phương án 70 Bảng 3.4 Kết xác định nồng độ TEL HYD hỗn hợp phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá trị khởi tạo giả định – Phương án 70 Bảng 3.5 Kết xác định nồng độ AML, HYD VAL hỗn hợp phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá trị khởi tạo giả định – Phương án 71 Bảng 3.6 Kết xác định nồng độ AML, HYD VAL hỗn hợp phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá trị khởi tạo giả định – Phương án 72 Bảng 3.7 Kết xác định nồng độ TEL HYD hỗn hợp phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá trị khởi tạo gần 75 Bảng 3.8 Kết xác định nồng độ AML, HYD VAL hỗn hợp phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá trị khởi tạo gần 76 Bảng 3.9 Kết xác định nồng độ TEL HYD hỗn hợp phương pháp Kalman BPTT 83 Bảng 3.10 Kết xác định nồng độ TEL, HYD hỗn hợp sai số tương đối phương pháp quang phổ đạo hàm 84 vii Bảng 3.11 Kết xác định nồng độ TEL HYD hỗn hợp phương pháp Kalman BPTT có nhiễu 85 Bảng 3.12 Kết xác định nồng độ PAR, CAF hỗn hợp sai số tương đối ba phương pháp 86 Bảng 3.13 Kết xác định nồng độ PAR, IB hỗn hợp sai số tương đối phương pháp 88 Bảng 3.14 Kết xác định độ lặp phương pháp hỗn hợp TEL HYD 90 Bảng 3.15 Kết xác định độ lặp lại phương pháp quang phổ đạo hàm 92 Bảng 3.16 Kết xác định độ lặp phương pháp hỗn hợp PAR CAF 93 Bảng 3.17 Kết xác định độ lặp lại phương pháp quang phổ đạo hàm 94 Bảng 3.18 Kết xác định độ lặp phương pháp hỗn hợp PAR IB 95 Bảng 3.19 Kết xác định độ lặp lại phương pháp quang phổ đạo hàm 96 Bảng 3.20 Kết xác định nồng độ AML, HYD, VAL hỗn hợp sai số tương đối phương pháp 98 Bảng 3.21 Kết xác định độ lặp lại phương pháp hỗn hợp AML, HYD VAL 100 Bảng 3.22 So sánh kết phương pháp hỗn hợp H4 101 Bảng 3.23 Kết xác định nồng độ AML, HYD VAL hỗn hợp phương pháp Kalman BPTT có nhiễu 103 Bảng 3.24 Kết đánh giá độ lặp lại phương pháp chemmometric-trắc quang xác định TEL HYD thuốc Micardis(R) Plus 107 Bảng 3.25 Độ lặp lại độ phương pháp trắc quang chemometrictrắc quang phân tích đồng thời TEL HYD dược phẩm 108 Bảng 3.26 Kết đánh giá độ lặp lại phương pháp chemmometric-trắc quang xác định PAR CAF thuốc Panadol Extra 109 Bảng 3.27 Độ lặp lại độ phương pháp trắc quang chemometrictrắc quang phân tích đồng thời PAR CAF dược phẩm 110 Bảng 3.28 Kết đánh giá độ lặp lại phương pháp chemmoetric-trắc quang xác định PAR IB thuốc Alaxan 111 Bảng 3.29 Kết đánh giá độ lặp lại phương pháp chemmometric-trắc quang xác định PAR IB thuốc Lopenca 112 Bảng 3.30 Kết đánh giá độ lặp lại phương pháp chemmometric-trắc quang xác định PAR IB thuốc Protamol 113 viii Bảng 3.31 Độ lặp lại độ phương pháp trắc quang chemometrictrắc quang phân tích đồng thời PAR IB dược phẩm 114 Bảng 3.32 Kết đánh giá độ lặp lại phương pháp Kalman BPTT xác định AML, HYD VAL thuốc Exforge HCT 116 Bảng 3.33 Độ lặp lại độ phương pháp trắc quang chemometrictrắc quang phân tích đồng thời AML, HYD VAL dược phẩm 117 Bảng 3.34 Kết xác định độ phương pháp chemometric-trắc quang xác định đồng thời TEL HYD thuốc Micardis(R) Plus 119 Bảng 3.35 So sánh độ phương pháp chemometric-trắc quang với phương pháp HPLC xác định TEL HYD thuốc Micardis(R) Plus 121 Bảng 3.36 Kết xác định độ phương pháp chemometric-trắc quang xác định đồng thời PAR CAF thuốc Panadol Extra 122 Bảng 3.37 So sánh độ phương pháp chemometric-trắc quang với phương pháp HPLC xác định PAR, CAF thuốc Panadol Extra 123 Bảng 3.38 Kết xác định độ phương pháp chemometric-trắc quang xác định đồng thời PAR IB thuốc Alaxan, Lopenca Protamol 125 Bảng 3.39 So sánh phương pháp chemometric với phương pháp HPLC xác định hàm lượng PAR, IB thuốc Lopenca (*) 128 Bảng 3.40 Kết xác định độ phương pháp phân tích mẫu thực tế thuốc Exforge 129 Bảng 3.41 So sánh phương pháp chemometric với phương pháp HPLC xác định hàm lượng AML, HYD VAL thuốc Exforge HCT 131 Bảng 3.42 Hàm lượng hoạt chất số loại thuốc đa thành phần lưu hành thị trường Việt Nam (phân tích theo phương pháp Kalman) 133 ix 170 Phụ lục Kết phân tích mẫu thuốc Exforge HCT để xác định AML, HYD VAL 171 172 173 174 175 176 177 Phụ lục Kết phân tích mẫu thuốc Lopenca để xác định PAR IB 178 179 180 181 182 183 184 ... chemometric xác định đồng thời cấu tử có phổ hấp thụ xen phủ Phương pháp đường chuẩn, phương pháp thêm chuẩn, phương pháp vi sai phương pháp áp dụng để xác định cấu tử dung dịch có phổ hấp thụ khơng... tài ? ?Nghiên cứu phát triển phương pháp chemometric để xác định đồng thời chất có phổ hấp thụ phân tử xen phủ áp dụng phân tích dược phẩm” thực nhằm mục đích: i) Xây dựng quy trình phân tích chemometric. .. QUỲNH TRANG 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 Chun ngành: Hóa học Phân tích Mã