코 히어 런트 반 스톡스 라만 산란 (CARS) 현미경은 현장과 용해를받은 의약품 정제의 표면을 실시간으로 시각화 수 있도록 고유의 흐름을 통해 용해 설정과 결합됩니다. 이 사용자 정의 - 기본 설정을 사용하여, 인라인 UV 흡수 분광법을 사용하여 촬영 한 약물 용출 프로파일을 가진 차 비디오의 상관 관계를 할 수 있습니다.
코 히어 런트 반 스톡스 라만 산란 (CARS) 현미경은 현장과 용해를받은 의약품 정제의 표면을 실시간으로 시각화 수 있도록 고유의 흐름을 통해 용해 설정과 결합됩니다. 이 사용자 정의 - 기본 설정을 사용하여, 인라인 UV 흡수 분광법을 사용하여 촬영 한 약물 용출 프로파일을 가진 차 비디오의 상관 관계를 할 수 있습니다.
전통적인 제약 용출 시험 용해 매질의 약물 함량을 측정함으로써 시간이 지남에 따라 용해 된 약물의 양을 결정한다. 이 방법은 용해 정제의 표면에 어떤 일이 발생하는지에 대해 약간의 직접적인 정보를 제공합니다. 타블렛 표면 조성 및 구조가 용해 중에 변경할 수 있듯이 용출 시험 중에 모니터링하는 것이 필수적이다. UV 흡광 동시에 테오필린 무수물 및 에틸 셀룰로오스의 50 %의 혼합물을 함유하는 정제를위한 용해 약물 농도의 인라인 분석을 제공하는 반면 본 연구에서는 간섭 성 반 스톡스 라만 산란 현미경은 용해 중에 화상 정제의 표면에 사용된다. 측정은 현장에서 CARS 현미경은 에틸 셀룰로오스의 존재하에 선택적으로 테오필린 결상 가능하다는 것을 보여 주었다. 또한, 테오필린은 무수물 침상 울음으로 용해시 테오필린 수화물로 변환용해시 타블렛 표면에 성장 stals. 흐르는 용해 매체에 약물의 감소 된 노출과 함께 수화물에 테오필린 무수의 변환은 감소 용해 속도의 결과. 우리의 결과는 현장 CARS 현미경에 인라인 UV 흡수 분광법과 결합한다는 것을 보여 것은 제약 태블릿 해산을 모니터링하고 용해 속도의 변화로 표면 변화의 상관 관계를 할 수있다.
이러한 정제 및 캡슐과 같은 경구 약제 투여 형태의 개발 과정에서 용해 테스트에 중점이있다. 경구 투여 형태들은 치료 효능에 대한 흡수 전에 용해 요구된다. 난 용성 약물은 일반적으로 1 용출 시험이 특히 중요합니다 적절한 농도에 도달하는 문제가있다. 약전 용출 방법이 가장 일반적으로 용해 분석을 위해 사용된다. 대부분의 경우이 다음 용해 매체를 흐르는 비커에 배치 된 정제 또는 캡슐로 약을 준비해야합니다. 용해 된 약물의 농도는 다음과 같은 UV 흡광이 같은 표준 분광 기술을 사용하여 용해 매질의 샘플을 분석함으로써 결정된다. 이러한 전통적인 제약 용해 방법은 샘플의 직접적인 분석 또는 투여 형태의 용해 표면에 발생 될 수있는 변경 사항을 제공하지 않습니다.용해 중에 시료 만 분석 용해 투여 형태에 대한 자세한 정보를 제공하고 잠재적으로 용출 시험 오류를 일으키는 문제를 식별 할 수있다.
투여 형태를 용해 직접 분석은 용해 과정을 모니터링 할 수있다 시츄 분석 기술에서의 사용을 필요로한다. 용해 중에 반응계에서 기록하는 분석 기법은 용해 매질의 존재에 좌우되지 않아야하고 기법 확실 초의 순서로 용해 투여 형태에 대한 변경을 측정하는 높은 시간 해상도를 필요로한다. 감쇠 총 반사율 UV 분광 용해하는 동안 변화를 측정하기에 적합한 것으로 나타났다하지만 이미징 기술 3에서 제공하는 공간 해상도를 결여하고있다. 예컨대 주 사형 전자 현미경 (SEM) 및 자발 라만 매핑 같은 전통적인 제약 이미징 기술은 그들의 사용 방지 제한 인자가 모두용해 현장.
SEM 영상은 약제 학적 제형의 표면을 이미징 할 수있는 고해상도의 급속한 이미징 기술이다. 그러나, SEM 영상은 일반적으로 진공 조건에서 수행 현장 용해 이미징하기에 적합하지 않다 샘플 코팅을 필요로합니다. 셀을 통해 유동하고 UV 플로우 스루 흡수 분광학과 결합 된 광섬유 결합 형 자발 라만 분광법, 테오필린 4, 카르 바 마제 핀 및 인도 메타 신 5 포함한 용해 중에 동일계에서 다양한 약물 시스템을 모니터하기 위해 수행되었다. 라만 분광법은 용해시 발생하는 표면의 변화를 식별 할 수있었습니다 만, 표면의 변화가 발생 된 위치에 대한 공간적 정보를주지 않았다. 자발 라만 매핑은 라만 스펙트럼을 사용하고, 샘플의 표면에 관한 공간 정보를 제공하지만, 이미징 만드는 화상 영역에 따라 시간 분의 주문에 걸린다그 현장 용해 영상에 적합하지.
코 히어 런트 반 스톡스 라만 산란 (CARS) 현미경은 빠른 이미징 기술과 인라인 UV 흡수 분광법과 함께, 그것은 우리가 현장 용해 분석 할 수있는 기술을 개발 할 수있다입니다. CARS 현미경은 동일계 용해 분석을위한 적절한 기술하게 용해 매질의 존재에 의해 영향을받지 않는다 급속한 화학적 선택적 이미징을 제공한다. CARS 기술은 레이저의 펄스 지속 시간에 따라 두 그룹으로 크게 구분된다; 하나의 협 대역 CARS (피코 초 펄스 레이저), 다른되는 광대역 CARS (펨토초 펄스 레이저)을 주도했습니다. 일반적인 CARS 현미경 시스템은 두 개의 펄스 레이저 소스와 거꾸로 현미경으로 구성되어 있습니다. CARS 신호를 생성하기 위해, 펄스 레이저 중 하나가 동조 될 필요가 있으므로 라만 진동 일치 개의 레이저 사이의 주파수 차이가있다. 또한,두 개의 레이저가 동시에 샘플의 같은 지역에 도착하는 두 레이저의 펄스와, 공간 (공간)와 시간 (시간을)에 중첩해야합니다. 라만 진동 화학적 다르며 CARS 신호만을 현미경의 초점 체적 내에서 생성 될 때, CARS 현미경 아래로 회절 한계 해상도 화학적 선택적 촬상 할 수있다.
하나의 라만 진동 모드를 사용하여 협 대역 CARS 현미경은 자연 라만 매핑 기술 6에 비해 약 100 배 빠른 이미징을 할 수 있습니다. 넓은 스펙트럼 범위에서 광대역 CARS 현미경 이미지 (600-3,200 cm -1 대 1 ~ 4 ㎝ -1) 만 ((10 × -1 대 1 ~ 4 ㎝ -1 정도) 낮은 스펙트럼 해상도와 느린 촬영 속도가 50 밀리 / 픽셀 대 ~ 5 마이크로 초 / 픽셀) 협 대역 CARS 현미경 (7)에 비교했다.
협 대역 CARS 현미경 이미지 드루에 사용 된일부 제약 시스템에서 g 릴리스. 의약품 제제의 영역에서, 강 등. 8 ~ 10 군데 약물로드 폴리머 필름. 처음에 그들은 정적 용해 매체로부터 약물 방출의 영상으로 이어졌습니다로드 약물의 분포를 이미지. Jurna 등. 11 Windbergs 등. (12)는 한 단계 더 가서 동적 용해 매체를 사용하여 약물 용해 이미징 이어 지질 투여 형태의 테오필린 배포 첫째 군데.
우리는 동시에 UV 흡수 분광법 용해 약물 농도를 기록하면서 협 대역 CARS 현미경으로 용해가 진행 타블렛 표면의 변화를 모니터링 할 수있는 새로운 분석 방법을 개발했습니다. 우리는 에틸 셀룰로오스가 용해 매질로서 물에 용해가 진행 결합 모델 약물 테오필린을 함유하는이 방법 촬상 정제의 사용을 예시한다.

그림 1. 용해 설치 프로그램을 통해 고유의 흐름과 CARS 현미경 설정을 설명하는 도식.이 그림은 Fussell 등 13에서 수정되었습니다.
1. 시스템 시작
2. 미croscope 설치
3. 시스템 테스트
4. UV 해산 측정
5. 차 해산 비디오
6. 차 파장 조정
7. 용해 실험
8. 후 해산
CARS를 이용한 반응계 용해 분석에 현미경이 정 (12mm 직경, 평면 페이스가) 용해 매질로서 5 ㎖ 펌핑 증류수 모델 약물 테오필린 무수 에틸 셀룰로스 / 분의 50:50 혼합물을 함유 실시 하였다. 차의 이미지 (512 X 512 픽셀) 2,960센티미터 -1 용해 실험 기간에 대한 태블릿의 테오필린 콘텐츠에 대한 선택입니다. 2 쇼 용해 비디오에서 프레임을 선택 그림 라만 진동 주파수에서 모든 1.12 초를 수집 하였다. 용해의 시작 (그림 2 시간 0 초)에서 타블렛의 테오필린의 내용을 보여주는 녹색의 영역이 있습니다 및 정제의 표면에 존재하는 셀룰로오스는 에틸이 어두운 부분도 있습니다. 정제의 표면에 어두운 영역에서는 희미 에틸 셀룰로오스 함량을 볼 수있다. 이보고되어 있기 때문이다 해당 에틸 celluloSE는 약 2,930 최대치와 2천9백75cm -1 (14)과 라만 진동 주파수를 가지고 있습니다. 약 60 초 후 좁은 침상 결정이 프레임의 중심 (도 2, 시간 60 초)에 적어도 하나의 결정 핵으로부터 바깥쪽으로 성장으로 볼 수 표면에 테오필린 일 수화물의 결정 성장의 시작이있을 나타나는 . 수화물의 결정 성장은 훨씬 더 명확하게 (그림 2 시간 130 초) 130 초 후 볼 수 있습니다. 또한, 시점 130 초로 이것은 수화물 결정은 정제의 표면을 가로 질러 완전히 확산되지 않았 음을 알 수있다. 에틸 셀룰로오스 영역의 존재가 물리적으로 수화물 바늘의 연장을 차단 것처럼 보입니다. 250 초 후, 표면의 수화물 커버리지 수화물 결정 자체가 녹기 시작하는 것을 제안하는 등 탁월한 아니라는 것을 알 수있다.
자외 (UV) 분광법은 여기 원으로서 UV 광을 사용하여 흡광의 형태이다. UV 분광 측정은 기저 상태에서 여기 상태 (15)로 전환 전자. 에틸 셀룰로오스가 용해 매체가 이렇게 기록 된 UV 스펙트럼에 기여할 것으로 예상되지 않습니다 거의 녹지 동안 테오필린은 270 nm의 중심으로 폭 넓은 피크가 있습니다. disso 분석인라인 Z 모양의 UV 흐름 셀을 사용하여 lution 매체는 우리가 양적으로 용해 중에 용해 된 약물의 양을 확인할 수 있습니다. 3 에틸 셀룰로오스 태블릿 테오필린 무수의 해체에 대한 UV-용출을 보여줍니다. UV의 용출 (그림 3)를 보여줍니다 테오필린 무수의 용해 신속하게 120 초 이내에 90 μg / ㎖의 최대 농도에 도달하기 시작한다; 이 시점 이후에 용해 속도가 감소하기 시작한다. 용해 속도의 감소는 테오필린 수화물의 존재 25 ° C (16)에 의해 (용해도가 12 ㎎ / ㎖ 테오필린 무수보다 용해 표면에 결정 (25 ° C 16에서 용해도 6 ㎎ / ㎖)로 될 수있다 ) 명확하게이 시점에서 CARS 용해 비디오 (그림 2)에서 볼. 점차 감소 용출율 또한 부분적 B를 설명 할 수 있었다흐르는 매체에 테오필린 노출 나중에 감소. 테오필린은 잔여 에틸 셀룰로오스가 용해 매질에 테오필린 노출을 방해 용해되도록 에틸 셀룰로오스는 물에 거의 불용성이기 때문에 이러한 감소가 발생.

용해 실험 도중 용해 매질에서 테오필린의 농도를 도시 에틸 셀룰로오스 태블릿과 결합 테오필린 무수물 시간 플롯 대도 3. UV의 용출. 농도.
CARS 현미경 용해 실험을 수행할 때 실험 중에 모니터링해야 할 몇 가지 중요한 측면이 있습니다. 첫째, 용해 매체를 CARS 플로우 셀에 도입하면 초점이 이동합니다. 즉, 이미지가 즉시 손실되고 표면을 다시 찾으려면 몇 미크론의 객관적인 조정이 필요합니다. 둘째, 실험 중 유리 덮개가 깨지면 CARS 플로우 셀에서 액체가 누출될 위험이 있습니다. 이로 인해 잠재적으로 광학 장치에 액체가 손상될 수 있으므로 유리가 깨졌음을 의미할 수 있는 깨지는 소리를 듣는 것이 중요합니다. 마지막으로, 실험 중 시스템의 미립자 물질로 인해 배관이 막힐 가능성도 적으며, 이는 UV 스펙트럼의 갑작스러운 비정상적인 변화로 볼 수 있으며 실험 중 주기적으로 흐름을 확인함으로써 볼 수 있습니다.
배관의 미립자 막힘은 주로 용해 중에 분해되도록 설계된 정제의 문제입니다. 이 시스템은 이미징을 허용하기 위해 용해 내내 정제의 표면이 손상되지 않은 상태로 유지되어야 하기 때문에 이는 이 기술의 한계 중 하나입니다. 정제를 분해하는 것 외에도 현재 용해 중에 팽창하도록 설계된 정제는 CARS 플로우 셀의 파손으로 이어질 수 있으므로 이미지화할 수 없습니다.
용해 중 이미징 정제를 사용하면 용해 정제 표면에서 발생하는 상황을 더 잘 이해할 수 있습니다. 기존의 제약 용해 방법은 정제가 필요한 표준을 통과하는지 여부를 식별할 수 있는 용해 매체에 용해된 약물 함량에만 초점을 맞춥니다. 그러나 테스트에 실패한 경우 실패의 원인을 파악하기 어렵습니다. 용출 테스트에 실패한 경우는 CARS 현미경을 사용한 현장 용출 분석이 답을 제공할 수 있는 곳입니다.
CARS 현미경을 사용한 현장 용해 분석을 위한 향후 응용 분야에는 하나 이상의 약물 또는 부형제, 특히 제형 개발 중 부풀어 오르지 않는 지속 방출 또는 제어 방출 제형을 포함하는 보다 복잡한 정제를 사용한 조사가 포함될 수 있습니다. 또한 생 체 내 조건과 더 밀접하게 관련된 조건을 만드는 생체 관련 용해 배지를 사용하여 샘플을 조사하는 것이 가능할 수 있습니다.
결론적으로, 이 연구는 CARS 현미경이 라만 진동 주파수를 기반으로 화학적으로 특이적인 이미징을 신속하게 수행할 수 있어 약물과 부형제를 모두 포함하는 정제에서 약물의 선택적 이미징을 허용한다는 것을 보여줍니다. 또한 인라인 UV 흡수 분광법과 결합된 CARS 현미경은 용해 중인 정제의 표면을 모니터링하고 CARS를 사용하여 볼 수 있는 표면 변화를 용해 속도의 변화와 연관시킬 수 있는 강력한 도구입니다.
저자는 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.
AF는 NWO의 응용 과학 부문 인 네덜란드의 기술 재단 STW, 그리고 경제부의 기술 프로그램에 의해 지원됩니다. (STW OTP 11114).
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Paladin 1,064 nm 레이저 | Coherent | 프로토타입 모델 비sale Levante | |
| Emerald 광학 파라메트릭 발진기 | APE Berlin | ||
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| FIA-Z-SMA-TEF Z 형 플로우 셀 | Ocean Optics | ||
| QP400-2-SR-BX 광섬유 | Ocean Optics | ||
| 플라스틱 배관 | ISMATEC | ||
| CARS 용해 정제 플로우 셀 | 대학에서 제작 - 직경 12mm, 두께 3mm의 정제를 담을 수 있도록 설계되었습니다. 플로우 셀의 채널 깊이는 약 0.5mm입니다. | ||
| 유리 비커 | VWR | D108980 | |
| 테오필린 무수물 | BASF | 30058079 | |
| 에틸 셀룰로오스 | Colorcon |