Nghiên cứu định lượng một số hoạt chất trong thuốc kháng sinh bằng phương pháp phổ hồng ngoại kết hợp với thuật toán hồi quy đa biến

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Đoàn Thị Huyền NGHIÊN CỨU ĐỊNH LƯỢNG MỘT SỐ HOẠT CHẤT TRONG THUỐC KHÁNG SINH BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HỒNG NGOẠI KẾT HỢP VỚI THUẬT TOÁN HỒI QUY ĐA BIẾN LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội - 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Đoàn Thị Huyền NGHIÊN CỨU ĐỊNH LƯỢNG MỘT SỐ HOẠT CHẤT TRONG THUỐC KHÁNG SINH BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HỒNG NGOẠI KẾT HỢP VỚI THUẬT TOÁN HỒI QUY ĐA BIẾN Chuyên ngành: Mã Số: Hóa phân tích 62440118 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HĨA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Tạ Thị Thảo TS Bùi Xuân Thành XÁC NHẬN NCS ĐÃ CHỈNH SỬA THEO QUYẾT NGHỊ CỦA HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ LUẬN ÁN Người hướng dẫn khoa học Chủ tịch hội đồng đánh giá Luận án Tiến sĩ PGS.TS Tạ Thị Thảo PGS.TS Trần Chương Huyến LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận án cơng trình nghiên cứu riêng tơi dƣới hƣớng dẫn PGS.TS Tạ Thị Thảo TS Bùi Xuân Thành Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Tác giả ĐOÀN THỊ HUYỀN i LỜI CẢM ƠN Luận án đƣợc 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 lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Tạ Thị Thảo TS Bùi Xuân Thành ngƣời thầy tận tâm hƣớng dẫn, giúp đỡ động viên tơi suốt q trình làm luận án Tơi xin chân thành cảm ơn tới quý Thầy, Cô Bộ mơn Hóa Phân tích, khoa Hóa Học, trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội tâm huyết truyền dạy kiến thức tạo điều kiện tốt để đƣợc học tập, nghiên cứu Tôi xin đƣợc cảm ơn hỗ trợ kinh phí thiết bị máy móc từ đề tài nghị định thƣ với Cộng hịa Pháp Lotus 2014 - 2016, mã số 39/2014/HD- NĐT Cảm ơn bạn nhóm nghiên cứu sử dụng phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại Bộ mơn Hóa Phân tích, khoa Hóa Học, trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội phối hợp, hỗ trợ tơi hồn thành nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm kiểm nghiệm dƣợc phẩm - mỹ phẩm Nghệ An giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trình làm luận án Lời sau cùng, xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới ngƣời thân gia đình, tới ngƣời bạn, tới lãnh đạo đồng nghiệp khoa Tự nhiên, trƣờng Cao đẳng Sƣ phạm Hà Tây, học viên, sinh viên Bộ mơn Hóa Phân tích, khoa Hóa Học, trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội kịp thời động viên, ủng hộ tạo điều kiện thuận lợi suốt thời gian học tập hoàn thành luận án Tác giả Đoàn Thị Huyền MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II MỤC LỤC III DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT VI DANH MỤC CÁC BẢNG IX DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ XI MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÁC NHÓM THUỐC KHÁNG SINH NGHIÊN CỨU .4 1.1.1 Nhóm thuốc kháng sinh Sulfamid 1.1.1.1 Cấu tạo chất kháng sinh nhóm Sulfamid .4 1.1.1.2 Tính chất vật lí hóa học Sulfamid .5 1.1.1.3 Độc tính Sulfamid 1.1.2 Nhóm thuốc kháng sinh họ β- lactam 1.1.2.1 Cấu tạo hóa học kháng sinh nhóm β-lactam (nhóm penicilin cephalossporin) 1.1.2.2 Tính chất vật lí hóa học β- lactam 1.1.2.3 Độc tính tai biến β- lactam 12 1.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH CÁC HOẠT CHẤT KHÁNG SINH TRONG THUỐC .12 1.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỊNH LƢỢNG CÁC HOẠT CHẤT KHÁNG SINH TRONG THUỐC .14 1.3.1 Phƣơng pháp điện hóa .14 1.3.2 Phƣơng pháp điện di mao quản .14 1.3.3 Phƣơng pháp sắc kí lỏng hiệu cao 15 1.3.4 Phƣơng pháp phổ tử ngoại khả kiến 16 1.3.5 Phƣơng pháp phổ Raman 17 1.4 PHƢƠNG PHÁP PHỔ HỒNG NGOẠI KẾT HỢP VỚI THUẬT TỐN HỒI QUY ĐA BIẾN PHÂN TÍCH CÁC HOẠT CHẤT KHÁNG SINH TRONG THUỐC 19 1.4.1 Nguyên tắc phƣơng pháp đo phổ hồng ngoại 19 1.4.1.1 Sự xuất phổ hồng ngoại .19 1.4.1.2 Nguyên tắc phép đo phổ hồng ngoại 20 1.4.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu đo phổ hồng ngoại 23 1.4.2 Định lƣợng chất phƣơng pháp phổ hồng ngoại kết hợp với thuật toán hồi quy đa biến 24 1.4.2.1 Cơ sở lí thuyết phương pháp hồi quy đa biến 24 1.4.2.2 Các nguyên cứu định lượng hoạt chất kháng sinh phương pháp phổ hồng ngoại công bố 33 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 37 2.1 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 37 2.1.1 Hóa chất 37 2.1.2 Thiết bị 39 2.2 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39 2.2.1 Đối tƣợng nghiên cứu .39 2.2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 41 2.2.2.1 Phương pháp phân tích định lượng phổ hồng ngoại kết hợp với thuật toán hồi quy đa biến .41 2.2.2.2 Các phương pháp phân tích đối chứng xác định hàm lượng hoạt chất kháng sinh thuốc 50 2.2.2.3 Quy trình phân tích 51 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53 3.1 NGHIÊN CỨU TÌM ĐIỀU KIỆN TỐI ƢU PHÉP ĐO HỒNG NGOẠI 53 3.1.1 Lựa chọn vùng đo phổ hấp thụ hồng ngoại hoạt chất 53 3.1.2 Khảo sát ảnh hƣởng tá dƣợc .58 3.1.3 Khảo sát tỉ lệ khối lƣợng mẫu /KBr 61 3.1.4 Khảo sát khối lƣợng mẫu đem ép viên độ lặp lại trình ép viên62 3.1.5 Nghiên cứu đánh giá ảnh hƣởng độ ẩm mẫu 64 3.2 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN MƠ HÌNH HỒI QUY ĐA BIẾN XÁC ĐỊNH MỘT HOẠT CHẤT KHÁNG SINH TRONG THUỐC 65 3.2.1 Ma trận mẫu chuẩn ma trận mẫu kiểm tra xác định hoạt chất cefixim có mặt tá dƣợc 67 3.2.2 Nghiên cứu xác định cefixim có tá dƣợc phƣơng pháp CLS ILS 69 3.2.3 Nghiên cứu xác định cefixim có lẫn tá dƣợc theo phƣơng pháp PCR.71 3.2.4 Xác định cefixim có lẫn tá dƣợc theo phƣơng pháp pháp PLS 78 3.2.5 Nghiên cứu lựa chọn mơ hình hồi quy đa biến xác định hoạt chất kháng sinh sulfaguanidin thuốc 84 3.3 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN MƠ HÌNH HỒI QUY ĐA BIẾN XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI CÁC HOẠT CHẤT KHÁNG SINH TRONG CÙNG NHÓM THUỐC 85 3.3.1 Nghiên cứu xác định đồng thời cefaclor, cephalexin, cefadroxil có tá dƣợc 86 3.3.1.1 Chế tạo mẫu chuẩn mẫu kiểm tra chứa hoạt chất cefaclor, cephalexin, cefadroxil tá dược .86 3.3.1.2 Xác định đồng thời cefaclor, cephalexin, cefadroxil có lẫn tá dược theo mơ hình PCR .88 3.3.1.3 Đánh giá lựa chọn mơ hình chuẩn xác định đồng thời cefaclor, cephalexin, cefadroxil có lẫn tá dược theo phương pháp pháp PLS 91 3.3.2 Xây dựng mơ hình định lƣợng đồng thời hoạt chất kháng sinh thuốc theo mơ hình PLS PCR 95 3.3.2.1 Xây dựng mơ hình định lượng đồng thời hoạt chất kháng sinh nhóm penicilin thuốc theo mơ hình PLS PCR 95 3.3.2.2 Xây dựng mơ hình định lượng đồng thời hoạt chất kháng sinh ceftriaxon cefotaxim thuốc theo mơ hình PLS PCR 97 3.3.2.3 Xây dựng mơ hình định lượng đồng thời hoạt chất kháng sinh cefixim cefadroxil thuốc theo mơ hình PLS PCR 101 3.3.2.4 Xây dựng mơ hình định lượng đồng thời hoạt chất kháng sinh penicilin cephalexin thuốc theo mơ hình PLS PCR 104 3.3.2.5 Xây dựng mơ hình định lượng đồng thời hoạt chất kháng sinh nhóm sulfamid thuốc theo mơ hình PLS PCR 108 3.4 ẢNH HƢỞNG CỦA ĐỘ ẨM KHƠNG KHÍ ĐẾN KẾT QUẢ HÀM LƢỢNG TÍNH TỐN THEO MƠ HÌNH 112 3.5 PHÂN TÍCH MẪU THỰC TẾ .114 3.5.1 Định tính mẫu thực tế 114 3.5.2 Định lƣợng kháng sinh mẫu thuốc 118 3.5.2.1 Định lượng kháng sinh nhóm sulfamid .118 3.5.2.2 Định lượng kháng sinh nhóm penicilin 121 3.5.2.3 Định lượng kháng sinh nhóm Cephalosporin 122 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 127 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 129 TÀI LIỆU THAM KHẢO 130 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Thuật ngữ tiếng anh Thuật ngữ tiếng việt AM Ampicillin Ampicilin AX Amoxicillin Amoxicilin CE capillary electrophoresis Điện di mao quản CFC Cefaclor Cefaclor CFD Cefadroxil Cefadroxil CFX Cefixime Cefixim CLS Classical least square CPL Cephalexin Cephalexin CTR Ceftriaxone Ceftriaxon CTX Cefotaxime Cefotaxim CZE DĐVN FT FT- IR HL HPLC capillary zone electrophoresis pharmacopoeia vietnamica 2009-2010 Bình phƣơng tối thiểu thơng thƣờng Điện di mao quản vùng Dƣợc điển Việt Nam Fourier transform Chuyển hóa Fourier Fourier transform infrared Phổ hồng ngoại chuyển spectroscopy hóa Fourier Content Hàm lƣợng High Performance Liquid Chromatography Sắc k lỏng hiệu cao The standard ultraviolet HPLC/UV (UV) detector for high Sắc ký lỏng hiệu cao performance liquid ghét đầu dị cực tím chromatography ILS inverse least square Bình phƣơng tối thiểu nghịch đảo IR Infrared Spectroscopy Phổ hồng ngoại KLTB mean weight Khối lƣợng trung bình viên LC/MS LC-MS/MS Liquid chromatography mass spectrometry Liquid Chromatography - with ultraviolet/Diode Array Detection Malt Sắc ký lỏng ghép lần tandem mass spectrometer khối phổ Liquid Chromatography LC-UV/DAD Sắc kí lỏng khối phổ Sắc ký lỏng ghép nối với đầu dị cực tím/diot array Maltodextrin Maltodextrin Micellar electrokinetic Điện di mao quản điện chromatography động học kiểu Mixen NIR Near infrared Hồng ngoại gần PC Principal component Cấu tử MEKC PCA PCR Principal Component Analysis principal component regression Phân tích thành phần Hồi qui cấu tử Bình phƣơng tối thiểu PLS partial least square PN Penicillin Penicilin PP Method Phƣơng pháp RMSE Root mean square error Độ lệch chuẩn Root mean square error of Độ lệch chuẩn ma trận standard chuẩn Root mean square error of Độ lệch chuẩn ma trận test kiểm tra RMSES RMSET Reverse phase High RP-HPLC Performance Liquid Chromatography phần Sắc ký lỏng hiệu cao pha đảo SFG Sulfaguanidine Sulfaguanidin SFM Sulfamethoxazole Sulfamethoxazol TB Mean Trung bình Tbot Starch Tinh bột TLC TMP UPLCMS/MS USP 34 UV-VIS Thin Layer Chromatography Trimethoprime Ultra performance liquid chromatography - tandem mass spectrometer The United State Pharmacopoeia 34, 2012 Ultraviolet-visible spectroscopy Sắc kí lớp mỏng Trimethoprim Sắc ký lỏng siêu hiệu ghép lầnkhối phổ Dƣợc điển Mỹ 34 Phổ tử ngoại khả kiến VN Vietnamese Việt Nam w/w Weight/Weight Khối lƣợng/khối lƣợng Ghi chú: Trong luận án, tên hóa chất hoạt chất theo quy định Dược điển Việt Nam [2] Hình 28: Kết định tính mẫu thực tế CTX2 ... NHIÊN Đoàn Thị Huyền NGHIÊN CỨU ĐỊNH LƯỢNG MỘT SỐ HOẠT CHẤT TRONG THUỐC KHÁNG SINH BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HỒNG NGOẠI KẾT HỢP VỚI THUẬT TOÁN HỒI QUY ĐA BIẾN Chun ngành: Mã Số: Hóa phân tích 62440118... phƣơng pháp phổ hồng ngoại kết hợp với thuật toán hồi quy đa biến 24 1.4.2.1 Cơ sở lí thuyết phương pháp hồi quy đa biến 24 1.4.2.2 Các nguyên cứu định lượng hoạt chất kháng sinh phương. .. Phƣơng pháp phổ Raman 17 1.4 PHƢƠNG PHÁP PHỔ HỒNG NGOẠI KẾT HỢP VỚI THUẬT TỐN HỒI QUY ĐA BIẾN PHÂN TÍCH CÁC HOẠT CHẤT KHÁNG SINH TRONG THUỐC 19 1.4.1 Nguyên tắc phƣơng pháp đo phổ hồng