способ и оборудование для количественного анализа растворов и дисперсий с помощью ближней инфракрасной спектроскопии

Формула изобретения

1. Способ определения количественного состава движущегося продукта со следующими этапами:

облучение продукта источником излучения в диапазоне ближнего инфракрасного излучения;

прием излучения, которое передается через движущийся продукт, в первичной упаковке и получение выходного сигнала в соответствии с интенсивностью принятого излучения при нескольких различных длинах волн;

определение на основе выходного сигнала с помощью математического метода, находится ли продукт в рамках предварительно определенных критериев целостности или нет, отличающийся тем, что движущийся продукт является продуктом, который содержит дисперсию, содержащую кристаллический и/или растворенный инсулин, и на основе выходного сигнала количественно определяют содержание инсулина в дисперсии.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что инсулин присутствует в дисперсной и/или непрерывной фазе дисперсии.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят, по меньшей мере, одну калибровку, при этом содержание инсулина в дисперсии количественно определяется с помощью альтернативного способа.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве альтернативного способа применяется способ HPLC.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе определения применяется весовой коэффициент.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, на этапе определения применяют весовые коэффициенты, которые вычисляются на основе раствора.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что раствор для вычисления весовых коэффициентов и дисперсия содержат инсулин, подлежащий количественному определению.

8. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что инсулин, содержащийся в дисперсии, разделен между непрерывной и дисперсной фазами.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что движущийся продукт содержится в инсулиновой ампуле или инсулиновом картридже.

10. Аппаратура для определения количественного содержания инсулина в движущемся продукте, который содержит дисперсию, содержащую кристаллический и/или растворенный инсулин, в первичной упаковке, содержащая:

источник излучения, выполненный с возможностью испускать излучение в диапазоне ближнего инфракрасного излучения для облучения продукта; устройство приема излучения, выполненное с возможностью принимать переданное через движущийся продукт в первичной упаковке излучение;

спектрометр для приема излучения от устройства приема излучения и для подготовки выходного сигнала в соответствии с интенсивностью принятого излучения при нескольких различных длинах волн;

устройство для количественного определения содержания инсулина, содержащегося в дисперсии, на основе выходного сигнала и устройство для распознавания положения продукта.

11. Аппаратура по п.10, отличающаяся тем, что спектрометр имеет устройство для расщепления принятого излучения на несколько длин волн для обнаружения посредством фотодиодной матрицы.

12. Аппаратура по п.10, отличающаяся тем, что источник излучения является ртутной галогеновой лампой.

13. Аппаратура по п.10 или 12, отличающаяся тем, что устройство имеет дополнительно световод, который направляет излучение, испущенное источником излучения, на место нахождения продукта.

14. Аппаратура по п.10, отличающаяся тем, что устройство приема излучения имеет фокусирующую линзу и световод.

15. Аппаратура по п.10, отличающаяся тем, что устройство определения использует весовые коэффициенты.

16. Аппаратура по п.15, отличающаяся тем, что применяемые весовые коэффициенты вычисляются на основе раствора.

17. Аппаратура по п.10, отличающаяся тем, что аппаратура дополнительно имеет калибровочное устройство, с помощью которого может определяться количественное содержание инсулина по альтернативному методу.

18. Аппаратура по п.17, отличающаяся тем, что калибровочное устройство включает хроматограф жидкостей высокого давления.

19. Аппаратура по п.10, отличающаяся тем, что аппаратура дополнительно имеет сортировочное устройство для отсортировки продуктов, которые не находятся в рамках предварительно определенных критериев целостности.

20. Аппаратура по п.10, отличающаяся тем, что аппаратура дополнительно включает устройство для гомогенизации дисперсий, подлежащих количественному определению.

21. Применение аппаратуры по одному из пп.10-20 для контроля единиц продукции при изготовлении, расфасовке и/или упаковке растворов или дисперсий для фармацевтических целей.

22. Установка для расфасовки растворов и дисперсий, включающая аппаратуру согласно одному из пп.10-20.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается способа и оборудования для количественного анализа растворов и дисперсий для фармацевтических целей с помощью ближней инфракрасной спектроскопии.

В области изготовления лекарственных средств существуют постоянные стремления улучшить контроль качества для повышения безопасности лекарственных средств. При этом изготовление происходит по Международному Стандарту Технологии Хорошего Изготовления (Current Good Manufacturing Practice, cGMP), который утверждается ведомством по контролю за лекарственными средствами (например, американское ведомство по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами, FDA). При серьезных нарушениях этой технологии изготовления предприятие может быть лишено разрешения на изготовление лекарственных средств.

Важной частью Технологии Хорошего Изготовления является физико-химическое и микробиологическое испытание и разрешение на продажу готового продукта. В ходе этого испытания проверяются многие параметры, описывающие качество продукта, и сравниваются со спецификациями. Спецификации приведены либо в разрешающих документах, либо в международных фармакопеях. Если соблюдены все спецификации, продукт может продаваться. Одним из этих проверочных параметров является содержание действующего вещества, который должен определяться количественно. Количественное определение обычным образом происходит способом выборочной пробы и в форме разрушающего испытания. В качестве способов анализа предпочтительно применяются жидкостнохроматографические или газохроматографические способы, которые требуют обработки проб. Эти способы отличаются относительно высокой точностью, однако скорость анализа очень незначительна. Поэтому эти способы не подходят для того, чтобы непосредственно во время процесса изготовления давать результат. В дальнейшем измерение не может быть проведено на продуктах в первичной упаковке.

Недостаток выборочного испытания партий состоит в том, что нельзя регистрировать тенденции или чрезвычайные события во время производства, например при расфасовке суспензий. Возникает опасность того, что товар разрешается к выпуску как соответствующий спецификации, хотя в действительности не находится в разрешающих рамках. Эти продукты, находящиеся за пределами заданных технических требований out-of-specification (OOS), могут, например, появляться вследствие кратковременных производственных проблем или вследствие смешивания продуктов.

Требования по полному, не только выборочному, контролю каждой произведенной единицы на движущейся производственной линии могут быть выполнены только неразрушающими и достаточно быстрыми методами анализа. Оба требования могут быть принципиально выполнены спектроскопическими методами. Однако подавляющая часть спектроскопических способов не подходит для получения количественных результатов анализа без предварительной доработки проб, например, путем растворения или разбавления проб. Как правило, эти способы также не подходят для того, чтобы производить спектры, поддающиеся количественному анализу сквозь первичную упаковку (например, из стекла или синтетического материала) и/или на дисперсных системах. Только относительно узкая область длины волн ближнего инфракрасного излучения (NIR), которая простирается от 800 до 2500 нм, может быть использована для обработки подобных поставленных задач.

Способы, в которых контролируются объекты, перемещаемые по транспортеру, то есть в реальном времени и по существу полностью, известны в связи с сортировкой мусора и сортировкой частиц из синтетического материала. Эти способы частично пользуются ближней инфракрасной спектроскопией (NIR).

В заявке EP-B 1030740 раскрыт способ для идентификации и сортировки объектов, перемещаемых по транспортеру, в частности для сортировки мусора, у которого характеристика материала объектов регистрируется спектроскопически при помощи прибора для измерения ближнего инфракрасного излучения (NIR), и сортировка происходит в зависимости от результатов спектроскопии посредством удаления объектов с транспортера.

В Европейской патентной заявке EP-B 0696236 раскрыт способ сортировки частей из синтетических веществ, у которого части из синтетических веществ транспортируются мимо системы распознавания веществ, которая определяет сорта материалов посредством бесконтактного сканирования каждой части вещества на измерительном стенде. Система распознавания веществ содержит работающий бесконтактным образом датчик вещества, например микроволновый датчик, датчик рентгеновского излучения или спектроскопический датчик, работающий в диапазоне ближнего инфракрасного излучения.

При расфасовке суспензий для фармацевтических целей в результате процессов расслоения во время расфасовки могут произойти флуктуации. Эти флуктуации могут привести к тому, что часть расфасованных единиц (например, картриджей) имеет величины содержания для активной субстанции (например, инсулина) или соответственно для вспомогательных веществ (например, протаминсульфата), которые находятся за пределами требуемой спецификации (например, от 95,0 до 105,0% объявленной величины для инсулина).

Европейская патентная заявка EP-A 0887638 описывает способ и оборудование для анализа композиции движущейся пробы, причем используется источник ближнего инфракрасного излучения и обнаруживается NIR-свет, отраженный пробой. В качестве проб анализировались таблетки или капсулы на транспортере.

Для количественного анализа жидких проб принципиально подходит хроматография жидкостей высокого давления (HPLC, high pressure (performance) liquid cromatography). Контроль качества путем количественного анализа проб с помощью HPLC имеет тот недостаток, что он является медленным и происходит разрушающим способом. Он подходит только для выборочного контроля качества. Для контроля, у которого каждая из расфасованных единиц продукта должна проверяться на то, находится ли содержание действующего вещества в пределах требуемой спецификации, этот метод является непригодным.

В Диссертации Хеккерта (2001, Университет Эберхарта-Карла, Тюбинген) оценивается NIR-метод для контроля фармацевтических препаратов на упаковочной линии. Целью работы, в частности, была оценка спектрометра VisioNIR^® (Uhlman Visio Tec GmbH, Laupheim). Оценка была предпринята среди прочего с помощью инсулиновых суспензий.

В работе Хеккерта было обнаружено диффузное отражение излученного NIR-света. При этом было проведено только качественное различение трех разных типов инсулина, которые различаются по своей композиции из растворимого и кристаллического инсулина. При помощи спектральных различий в необработанных или в производных спектрах оценивалось, является ли возможным идентификация отдельных продуктов с помощью NIR-спектров. С помощью анализа главных компонентов (PCA) или VisioNIR ^®-оценочной статистики можно было на основе этих различий провести распознавание образцов. Количественный анализ не проводился. Измерение жидкостей (инсулиновых суспензий) с помощью VisioNIR ^®-спектрометра при инструментарии над упаковочной линией было невозможно. Эффекты рассеивания на стекле и в воздушном пространстве над суспензией препятствовали достоверной съемке спектра (см. цитируемую выше диссертацию Хеккерта, стр.76, второй абзац).

Задачей изобретения является создание способа анализа продуктов, которые содержат раствор или дисперсию, например, для фармацевтических целей, с помощью которого является возможным быстрое количественное определение субстанций, содержащихся в растворе или дисперсии, и который не является инвазивным и работает без разрушения. Способ должен, в частности, подходить для анализа большого числа единиц продукта за единицу времени, для того чтобы, например, применяться для контроля композиции растворов или дисперсий при их расфасовке в расфасовочной установке или упаковочной линии. Под контролем здесь понимается контроль в реальном времени, который по существу регистрирует все единицы продукции.

Было неожиданно установлено, что способ для определения количественного состава продукта, в частности движущегося продукта, может применяться с помощью следующих шагов:

облучение продукта источником излучения в ближней инфракрасной области;

прием излучения, которое отражается или передается продуктом, и подготовка выходного сигнала в соответствии с интенсивностью принятого излучения при нескольких различных длинах волн;

определение на основе выходного сигнала с помощью математического метода, находится ли продукт в рамках предварительно определенных критериев целостности или нет.

Способ по изобретению отличается тем, что движущийся продукт содержит раствор или гомогенную дисперсию, и на основе выходного сигнала количественно определяется содержание субстанции, содержащейся в дисперсии или растворе.

«Количественно» в смысле данного изобретения означает, что содержание, по меньшей мере, одной подлежащей определению субстанции в растворе или дисперсии в пределах области в целом ±3%, предпочтительно ±5%, особенно предпочтительно ±10%, в частности ±20% заданной величины (определяется, например, посредством галеновой рецептуры) может быть определено однозначно и правильно. «Однозначно» - означает, что значения, определяемые при помощи способа по изобретению с относительным стандартным отклонением не более 1,5%, предпочтительно, не более чем 1%, особенно предпочтительно, не более чем 0,5%, являются надежными. При этом в качестве верных, рассматриваются контрольные величины, которые определяются при помощи утвержденного и признанного контрольного способа, например хроматографического способа как HPLC, причем контрольная величина и величина, определяемая с помощью способа по изобретению отличаются друг от друга максимум на 5%, предпочтительно, максимум на 3%, особенно предпочтительно, максимум на 1%.

Продукт может содержать любые растворы или дисперсии, обычным образом в контейнере, прозрачном для NIR-излучения. Если продукт содержит дисперсии, то, в общем, речь идет о жидкой дисперсии, такой как эмульсия или суспензия. Субстанция, содержащаяся в дисперсии, содержание которой определяется с помощью способа по изобретению, может существовать только в непрерывной фазе или только в дисперсной фазе, или также раздельно в обеих фазах. В случае с дисперсиями или растворами речь может идти о фармацевтических продуктах, которые содержат действующее вещество в растворенном и/или диспергированном виде. У субстанции, содержание которой должно определяться количественно, речь может идти, например, о фармацевтическом действующем веществе или о вспомогательном веществе. Например, в случае с раствором речь может идти об инсулиновом растворе, а в случае с дисперсией - об инсулиновой суспензии, которая суспендирует кристаллический или аморфный инсулин и, наряду с этим, при необходимости содержит растворенный инсулин, как, например, инсулины NPH-типа (нейтральные протаминсодержащие инсулиновые приготовления по Хагедорну), смеси NPH-инсулинов и растворенных инсулинов или инсулиново-цинковые суспензии. В случае с инсулинами речь может идти, например, о человеческом инсулине или его аналогах, измененных в генном или ферментативном отношении.

Растворы или дисперсии могут существовать в первичной упаковке, например в картриджах, ампулах или бутылках, например, из стекла или синтетического материала. Они могут находиться на транспортере и исследоваться во время процесса транспортировки, например, от расфасовочной установки к упаковочной машине с помощью способа по изобретению.

Способ согласно изобретению может быть осуществлен на установке для измерения показателей отражения или на установке для измерения трансмиссии. В форме осуществления способа функционирование происходит в установке для измерения трансмиссии, то есть принимается излучение, переданное через продукт.

Продукт, состав которого проверяется, облучается с помощью источника излучения в диапазоне ближнего инфракрасного излучения. Диапазон ближнего инфракрасного излучения обычно охватывает область длин волн от 800 до 2500 нм. Подходящими источниками излучения являются, например, ртутные галогеновые лампы.

Отраженное или переданное продуктом излучение принимается устройством приема излучения. В соответствии с интенсивностью принятого излучения при нескольких различных длинах волн подготавливается выходной сигнал. Это может произойти таким образом, что принятое изучение в спектрометре расщепляется на несколько длин волн и обнаруживается фотодиодной матрицей. Ток от каждого фотодиода может быть интегрирован по предварительно выбранному периоду и затем преобразован в цифровой сигнал с помощью аналого-цифрового (A/D) преобразователя.

Период интегрирования может быть запущен триггером, например световым затвором, в зависимости от положения движущегося продукта.

На основе подготовленного выходного сигнала у разных длин волн математическим способом количественно определяется содержание, по меньшей мере, одной субстанции, содержащейся в дисперсии или растворе. Подходящими математическими способами являются способы для многомерного анализа данных. Подходящие способы - это, например, PLS-способ частичных наименьших квадратов (partial least square) или анализ главных компонентов (РСА). Подобные способы известны специалисту.

Математические способы могут использовать весовые коэффициенты для того, чтобы сократить при вычислении влияние мешающих вариаций, не объясняющихся составом продукта в отснятых NIR-спектрах, и подчеркивать спектральные признаки, которые не отличаются между пробами продукта одного типа.

Обычно калибровка проводится, по меньшей мере, однажды, в то время как состав, по меньшей мере, одной субстанции в растворе или дисперсии определяется количественно с помощью альтернативного способа.

Предпочтительным альтернативным способом, который применяется для калибровки, является HPLC. Калибровка может повторяться в регулярных интервалах во время осуществления способа по изобретению.

В форме осуществления способа по изобретению применяется математический способ, описанный в патентной заявке EP-B 0887638 на странице 5, строка 47 до страницы 8, строка 12. Соответственно этому, европейская патентная заявка EP-В 0887638 в полном объеме приобщается к данному описанию. В описанном там математическом способе применяются весовые коэффициенты.

При этом корректируются данные необработанных спектров, которые воспроизводят интенсивность излучения в интервалах (примерно 3,8 нм), причем получается стандартное значение, которое является независимым от характеристики спектрометра и устройства приема излучения. Калиброванные таким образом интенсивности сглаживаются для того, чтобы минимизировать эффекты посредством шума сигнала, причем применяется функция сглаживания Гаусса. Для минимизации влияний, обусловленных системой, данные могут автомасштабироваться. Для этого стандартизируются отдельные интенсивности спектра по всему диапазону длины волн на стандартное отклонение от нуля и дисперсию от единицы. Благодаря образованию 1-го ответвления могут быть выделены различия отдельных спектров относительно увеличения и спектральных признаков отдельных проб продуктов. Вместо 1-го ответвления может быть также использовано ответвление 2 или 0.

Затем вычисляются различия между спектром модели и спектром пробы продукта (спектр пробы) у каждой длины волны. Если эти различия превышают установленный предел, то проба идентифицируется как значительно отличающаяся от модели.

Модель (master model) составляется из набора калибровочных данных нескольких одинаковых проб различных типов продуктов, при этом вычисляется среднее значение спектра. Если рассматривают дисперсию модели на точку измерения (длина волны), то находят спектральные диапазоны со значительно высокими стандартными отклонениями. Эти области отражают изменчивость калибровочных проб (относительно их одинакового состава) в отношении различных влияющих факторов, например различий в стекле или в положении картриджа. Для того чтобы минимизировать влияние этих мешающих вариаций, рассчитываются весовые коэффициенты. Эти весовые коэффициенты для спектральных диапазонов с незначительным стандартным отклонением по величине превышают весовые коэффициенты для диапазонов с большим стандартным отклонением. Весовой коэффициент вычисляется из стандартного отклонения интервала между величинами интенсивности и величинами интенсивности модели для каждой длины волны.

Затем с помощью весовых коэффициентов рассчитывается эвклидово кодовое расстояние каждого набора данных внутри набора данных калибровочных проб. Среднее значение этой величины соответствует стандартному отклонению модели. В конце структуры модели вычисляется еще эвклидово кодовое расстояние модели. Эта величина указывается в стандартном отклонении модели в качестве базовой величины.

При осуществлении способа по изобретению, спектр, полученный для каждой пробы продукта, противопоставляется спектру модели. Для этого рассчитывается эвклидово кодовое расстояние между интенсивностью для каждой длины волны и соответствующей интенсивностью для модели, причем используется весовой коэффициент для каждой длины волны. Применяемые весовые коэффициенты определялись при образовании модели. Результат используется для вычисления эвклидова кодового расстояния пробы. Оно указывается в стандартных отклонениях модели в качестве базовой величины.

Наконец, величина эвклидова кодового расстояния пробы сравнивается с установленной предельной величиной. Предельная величина вычисляется из среднего эвклидова кодового расстояния модели и области вероятности.

С помощью описанного выше математического способа может быть проверен состав растворов и дисперсий. Если проверяется состав дисперсий, то в особенно предпочтительной форме осуществления способа на этапе определения применяются те весовые коэффициенты, которые были рассчитаны на основе раствора. При этом раствор, на основе которого рассчитывались весовые коэффициенты, содержит предпочтительно ту же субстанцию, подлежащую определению, что и дисперсия. В дисперсии эта субстанция может существовать в диспергированном и, дополнительно, в растворенном виде, или чаще - между непрерывной и дисперсной фазой.

Например, инсулиновые суспензии содержат долю растворенного инсулина и долю суспензированного инсулина кристаллической формы. Эта доля кристаллического инсулина при постоянном содержании инсулина может варьироваться в широких диапазонах. В этом случае может оказаться выгодней использовать на этапе определения весовые коэффициенты, которые были определены на основе чистого инсулинового раствора. При использовании весовых коэффициентов чистого раствора устраняется влияние эффектов рассеивания, которые были обусловлены суспендированными кристаллами.

С помощью описанных математических оценочных способов может происходить анализ продуктов на высокой скорости, например в течение только 5 мс. Это позволяет проанализировать большое число продуктов в течение короткого промежутка времени. К тому же способ не является инвазивным и может работать бесконтактно. Вследствие этого, он очень хорошо подходит, например, для анализа продуктов на упаковочной линии или в сочетании с установкой расфасовки для картриджей или бутылок. Этот анализ может происходить в реальном времени и регистрировать 100% продуктов, транспортируемых на упаковочной линии. С помощью способа по изобретению может быть проанализировано друг за другом, по меньшей мере, 3, предпочтительно, по меньшей мере, 8 или даже 50 продуктов в секунду. Тем самым он подходит, например, для контроля единиц продукта при изготовлении, расфасовки и/или упаковки растворов и дисперсий для фармацевтических целей.

С помощью способа по изобретению, например, является возможным при расфасовке растворов или дисперсий для фармацевтических целей перейти от выборочного контроля к 100% контролю.

Предметом настоящего изобретения является также аппаратура для определения количественного содержания, по меньшей мере, одной субстанции в движущемся продукте, который включает раствор или дисперсию в резервуаре, включающая:

источник излучения для облучения продукта, который испускает излучение в ближнем инфракрасном диапазоне;

устройство приема излучения, которое принимает отраженное или переданное продуктом излучение;

спектрометр для приема излучения от устройства приема излучения и для подготовки выходного сигнала в соответствии с интенсивностью принятого излучения для нескольких различных длин волн;

устройство для количественного определения на основе выходного сигнала содержания, по меньшей мере, одной субстанции, содержащейся в дисперсии или растворе.

Устройство приема излучения может иметь фокусирующую линзу и световод. Спектрометр может иметь в качестве детектора фотодиодную матрицу.

Аппаратура предпочтительно дополнительно имеет калибровочное устройство, с помощью которого определяется количественное содержание, по меньшей мере, одной субстанции по альтернативному способу, например, хроматографом жидкостей высокого давления.

Аппаратура может в дальнейшем дополнительно иметь сортировочное устройство, с помощью которого отсортировываются продукты, не соответствующие спецификации, которые были определены с помощью способа по изобретению. Продуктами, не соответствующими спецификации, являются те продукты, которые выходят за рамки предварительно определенных критериев целостности.

Если аппаратура (также) применяется для качественного анализа дисперсий, то она далее предпочтительно включает устройство для гомогенизации дисперсий, подлежащих качественному анализу, до анализа дисперсий. Дисперсии могут, например, гомогенизироваться в резервуарах посредством механизма встряхивания или механизма вращения. Но гомогенизация уже может быть достигнута посредством процесса расфасовки.

В дальнейшем, аппаратура может иметь устройство для распознавания положения продукта, например систему отображения или световой затвор.

Аппаратура может использоваться в сочетании с устройством расфасовки, в котором первичные упаковки наполняются раствором или дисперсией. Аппаратура также может быть составной частью подобного устройства наполнения.

В форме осуществления изобретения подготавливается аппаратура, которая работает при пропускании, причем устройство имеет световод, который направляет излучение, испускаемое источником излучения к месту нахождения продукта.

Далее изобретение более подробно объясняется со ссылкой на фигуры.

Фигура 1 схематично показывает устройство по изобретению, которое работает при пропускании. Устройство включает источник 1 излучения, например вольфрамовую галогеновую лампу. Испускаемое источником излучения ближнее инфракрасное излучение коллимируется собирающей линзой 2 и направляется к месту нахождения продукта 4 при помощи световода 3. Продукт может являться, например, стеклянным картриджем, который содержит инсулиновую суспензию и, например, приходящим от наполнительного устройства, и который проводится на транспортере мимо конца световода 3. Излучение, переданное продуктом 4, коллимируется фокусирующей линзой 5 и направляется на спектрометр 6 при помощи световода. В спектрометре 6 переданное излучение, которое содержит спектральную информацию о просвеченном продукте, расщепляется с помощью решетки 7 на излучение разных длин волн и обнаруживается фотодиодной матрицей 8. Интенсивности, обнаруженные фотодиодной матрицей в зависимости от длины волны, преобразовываются при помощи аналого-цифрового преобразователя 9 в цифровые сигналы и обрабатываются в устройстве 10 определения, например персональном компьютере.

Пример 1

Целью контроля наполнения инсулином является количественный контроль содержания инсулина в на 100% наполненных инсулиновых ампулах. При этом содержание инсулина наполненных инсулиновых суспензий должно отличаться максимум на ±5% от объявленной величины. Резко выпадающие значения должны безупречно обнаруживаться.

Для имитации контроля наполнения инсулином были разработаны калибровки с набором калибровочных проб, которые содержали кристаллический инсулин Insuman Basal ^® в первичной упаковке (стеклянных картиджах), и затем исследовались пробы продукта. Для калибровки применялись инсулиновые картриджи с точно известным содержанием инсулина от 90 до 120% заданного содержания. Базовые значения определялись с помощью способа HPLC. Перед измерениями картриджи тщательно встряхивались для того, чтобы существовала гомогенная суспензия.

Спектры инсулина были сняты спектрометром с фотодиодной матрицей (MCS 511 NIR 1.7) при пропускании. Диапазон длин волн измерения составлял от 960 до 1760 нм, причем обрабатывался диапазон длин волн от 960 до 1360 нм. В качестве источника ближнего инфракрасного излучения использовалась 20 Вт галогеновая лампа. Спектрометр регулярно настраивался по отношению к базовым стандартам. В качестве базовой величины использовался BG5 и BG9-фильтр.

Для предварительной обработки спектра они были сглажены и стандартизированы. Использовались спектры в ответвлении 0. При этом в спектрах сохранялись рассеивающие свойства проб инсулина.

Затем спектры обрабатывались с помощью метода многомерной оценки. В качестве регрессионного способа применялась PLS-регрессия (partial least square), но также могут применяться и другие методы многомерной оценки. Посредством регрессии устанавливается математическая взаимосвязь между спектральной информацией проб инсулина и содержания инсулина в них. С помощью этой взаимосвязи из спектра неизвестной пробы можно позднее вычислить содержание инсулина этой пробы. Фигура 2 показывает корреляцию между значениями, измеренными с помощью способа HPLC, и значениями, вычисленными из трансмиссионных спектров ближнего инфракрасного излучения, для общего содержания инсулина калибровочных проб Basal^®-Insulin (в процентах от заданного содержания). Становится понятно, что между значениями, полученными из NIR-спектров, и значениями, полученными с помощью способа HPLC, существует хорошая корреляция.

Затем исследовались пробы из процесса производства инсулина. При этом речь шла о пробах, которые были получены в результате обычного производственного процесса и были отвергнуты как не готовые к эксплуатации. Из полученных NIR-спектров с помощью уравнения множественной регрессии было вычислено содержание инсулина. Затем те же самые ампулы были исследованы с помощью способа HPLC.

Фигура 3 показывает определенное способом HPLC общее содержание инсулина, фигура 4 - общее содержание инсулина в исследованных пробах, определенного из NIR-спектров с помощью описанного в описании способа анализа (в Международных Единицах).

Значения, полученные из трансмиссионных спектров ближнего инфракрасного излучения и с помощью способа HPLC, показывают хорошее соответствие. Становится понятно, что резко выпадающие значения, полученные посредством способа HPLC, могут быть однозначно обнаружены с помощью сглаженных и стандартизированных трансмиссионных спектров ближнего инфракрасного излучения.

Пример 2

Целью контроля наполнения инсулином является количественный контроль содержания инсулина в на 100% наполненных инсулиновых ампулах. При этом содержание инсулина в заполняющих инсулиновых суспензиях должно отличаться максимум на ±5% от объявленной величины. Контроль должен происходить либо во время наполнения на перемещаемых инсулиновых картриджах, либо после наполнения на уже наполненных картриджах. В обоих случаях измерение происходит через первичную тару (стеклянный картридж) и в подвижном материале.

Для имитации скоростей, которые существуют при наполнении инсулиновых картриджей, использовалась оптическая контрольная машина фирм EISAI Machinery тип 288. Эта машина может быть укомплектована инсулиновыми картриджами (суспензиями) и приводит картриджи во вращение, таким образом, что гомогенная суспензия возникает с помощью содержащихся в картридже металлических шариков. В эту машину встроена аппаратура, измеряющая ближнее инфракрасное излучение, которая имеет конструкцию, сопоставимую с конструкцией, изображенной на фигуре 1. Измерение происходит в перемещаемом, находящемся во вращении картридже при мощности 150 картриджей в минуту. При этом следует обратить внимание на то, что к моменту измерения существует гомогенная суспензия. Встроенная измерительная аппаратура состоит из 50-ваттной галогеновой лампы (Comar 12LL50), держателя для лампы со встроенной фокусирующей линзой (например, Comar 20LL00), которая фокусирует фокус излучения на центр инсулинового картриджа, второй фокусирующей линзы (например, Comar 80TC50), которая коллимирует переданное излучение и направляет его по вводу (например, Zeiss, Nr. 772571-9020-000) и световоду (например, Zeiss, CZ# 1050-724) на фотодиодный детектор (Zeiss MMS NIR № 301261). На детекторе аналоговые сигналы преобразовываются в цифровые и считываются в текстовый файл. Всего излучение измеряется на 128 фотодиодах в диапазоне примерно от 900 до 1670 нм. Момент измерения запускается через световой затвор (Wenglor UM55PA2 & 083-101-202), который при прохождении картриджа через ход лучей управляет съемкой спектра. Фотодиодный детектор настраивается в день каждого измерения сначала по отношению к спектралону.

С помощью описанной аппаратуры измеряются инсулиновые приготовления (суспензии) типа Insuman Basal, Insuman Comb 25 и Insuman Comb 50. Длительность съемки спектра составляла 8 миллисекунд (мс).

Анализ спектров инсулина происходил с помощью описанного в описании способа по отношению к спектрам модели. Спектры модели и их изменчивость были получены путем измерения 8 картриджей, заполненных водой. Спектры модели и инсулина были сглажены и автомасштабированы. Затем при использовании весовых коэффициентов, зависящих от длины волны, вычислялось эвклидово кодовое расстояние каждого спектра инсулина от среднего спектра модели.

Для каждого типа приготовления Insuman Basal, Insuman Comb 25 и Insuman Comb 50 были изготовлены образцы различной концентрации и вычислялись эвклидовы кодовые расстояния для спектра модели. Зависимость содержания инсулина от эвклидова кодового расстояния представлена на фигуре 5 на примере для различных типов приготовления для Insuman Comb 25. Точность способа также обнаруживается, так как представлены 4 повторных измерения. Для каждого типа приготовления получается калибровочная функция (Polynom 2. Grades), с помощью которой эвклидово кодовое расстояние может быть пересчитано в содержание инсулина. После пересчета эвклидова расстояния в содержание инсулина следует обратить внимание на два поправочных коэффициента. На содержание инсулина должна быть внесена поправка с учетом температуры измеряемого материала. Дополнительно может вступить в силу фактор, который можно объяснить различными распределениями размеров кристаллов в суспензии. За счет этого содержание может быть соотнесено в процентном отношении с первыми 20 результатами. Вследствие этого получают содержание в процентах заданной величины относительно первых картриджей одной расфасовки. Полученное содержание инсулина может, с другой стороны, быть скорректировано на коэффициент, который получается из соотношения нескорректированной величины пробы к параллельно измеренному содержанию инсулина. На фигуре 6 этот поправочный коэффициент вычисляется для пробы 16 и, например, таким образом, оценивается серия картриджей неизвестного содержания для других типов приготовлений для Insuman Comb 25. При этом речь идет о пробах, которые получены при стандартном процессе изготовления и которые были отвергнуты, как не готовые к эксплуатации. Поправочный коэффициент для температуры не применялся, так как отсутствовали различия в ходе измерения. Остальные образцы были проанализированы выборочно с помощью метода HPLC.

Можно признать, что результаты, полученные с помощью способа по изобретению (черные четырехугольники), совпадают с результатами, полученными по обычному способу (HPLC, черные кресты). Можно однозначно и точно судить, находится ли величина в пределах границ от 95 до 105% или выходит за нее.