NIR یا RAMAN
NIR یا RAMAN
NIR و رامان: تکنیک های تکمیلی برای شناسایی مواد خام
این مقاله مقایسه‌ای بین طیف‌سنجی نزدیک به مادون قرمز (NIR) و رامان (Raman) برای شناسایی مواد اولیه در صنایع دارویی ارائه می‌دهد.
اما تفاوت‌های کلیدی در اصول، مزایا و محدودیت‌ها دارند
در ادامه خلاصه‌ای از محتوا آورده شده است:
اهمیت شناسایی مواد اولیه Raw Material Identification (RMID)
در صنایع دارویی، غذایی و شیمیایی، شناسایی سریع و دقیق مواد اولیه قبل از استفاده در فرآیند تولید از اهمیت بالایی برخوردار است.
روش‌های سنتی مانند کروماتوگرافی و شیمی تر اگرچه دقیق هستند، اما زمان‌بر، پرهزینه و مخرب برای نمونه‌ها هستند.
در مقابل، طیف‌سنجی یک روش سریع، غیر مخرب و کاربرپسند برای شناسایی مواد است که می‌تواند در مراحل مختلف فرآیند تولید مورد استفاده قرار گیرد.
مقایسه NIR و Raman
هر دو روش طیف‌سنجی NIR و Raman برای شناسایی مواد اولیه مفید هستند اما تفاوت‌های مهمی دارند:
- اصول کارکرد
- NIR: مبتنی بر جذب نور در محدوده 10,000 تا 4000 cm⁻¹ که باعث تحریک ارتعاشات مولکولی می‌شود. این روش برای پیوندهای قطبی (C-H، O-H، N-H) مناسب است.
- Raman: مبتنی بر پراکندگی غیرکشسان فوتون‌های لیزری که باعث ایجاد طیف مشخصی از ماده می‌شود. این روش برای پیوندهای غیرقطبی مانند C-C مناسب‌تر است.
2.مزایای هر روش
| ویژگی | NIR | Raman |
| عدم نیاز به آماده‌سازی نمونه | ✅ | ✅ |
| تحلیل مواد درون ظرف‌های شفاف (شیشه، پلاستیک) | ✅ | ✅ |
| تجزیه و تحلیل مواد قطبی | ✅ | ❌ |
| تجزیه و تحلیل مواد غیرقطبی | ❌ | ✅ |
| وضوح طیفی بالا (پیک‌های واضح‌تر) | ❌ | ✅ |
| استفاده آسان توسط افراد غیرمتخصص | ✅ | ❌ |
- کاربرد در صنعت دارویی
- NIR برای شناسایی سریع و گسترده مواد در فرآیندهای تولید مناسب است.
- Raman اطلاعات شیمیایی دقیق‌تری ارائه می‌دهد و در مواقعی که ترکیب ماده ناشناخته است، مفیدتر است.
- حساسیت به آب
NIR: به شدت تحت تأثیر محتوای آب است که می تواند تجزیه و تحلیل را پیچیده کند اما ممکن است برای تشخیص رطوبت مفید باشد.
رامان: کمتر تحت تأثیر آب قرار می گیرد و برای نمونه های آبی مناسب تر است.
- آماده سازی نمونه
NIR: معمولاً نیاز به آماده سازی نمونه کمی دارد. می تواند به عمق مواد نفوذ کند.
رامان: همچنین به حداقل آمادگی نیاز دارد اما ممکن است از تداخل فلورسانس رنج ببرد.
- مناسب برای مواد مختلف
NIR: بهترین ترکیبات آلی، مواد کمکی و مواد حجیم. برای شناسایی پلی مورف ها موثر است.
رامان: برای مولکول‌های پیچیده، APIها و مواد با اثر انگشت ارتعاشی مشخص بهتر است.
- آنالیز سطح در مقابل حجم
NIR: برای تجزیه و تحلیل حجیم مناسب تر است زیرا عمیق تر به مواد نفوذ می کند.
رامان: به سطح حساس تر است و ممکن است ترکیب حجیم دقیقی ارائه نکند.
- تداخل فلورسانس
NIR: تحت تأثیر فلورسانس نیست.
رامان: می تواند از تداخل فلورسانس، به ویژه با ترکیبات آلی خاص رنج ببرد.
- انطباق با مقررات و استفاده در داروسازی
هر دو تکنیک به طور گسترده برای شناسایی مواد خام بر اساس دستورالعمل های نظارتی (USP، EP و غیره) پذیرفته شده اند.
NIR: اغلب در فناوری تحلیل فرآیند (PAT) و نظارت درون خطی استفاده می شود.
رامان: به دلیل ویژگی بالا برای برنامه های قابل حمل ترجیح داده می شود.
- قابلیت حمل ابزار
NIR: در نسخه های دستی و رومیزی موجود است. معمولا در انبارها و مناطق تولید استفاده می شود.
رامان: قابل حمل و مناسب برای تأیید مستقیم مواد بدون باز کردن ظروف.
- هزینه و پیچیدگی
NIR: معمولاً هزینه کمتری دارد و نگهداری آن آسان‌تر است.
رامان: به دلیل منابع لیزر و کاهش فلورسانس بالقوه گران تر است.
نتیجه گیری
هنگام برخورد با مواد حجیم، ترکیبات حساس به رطوبت و غربالگری سریع از NIR استفاده کنید.
هنگامی که به ویژگی مولکولی بالاتر نیاز است، برای نمونه های آبی، یا زمانی که با ساختارهای شیمیایی پیچیده سروکار دارید، از رامان استفاده کنید.
ترکیبی از هر دو تکنیک می تواند برای شناسایی جامع مواد خام در داروسازی مفید باشد.
هر 2 دستگاه NIR و رامان تکنیک مکمل جهت آنالیز مواد دارویی است و بهتر است هر 2 مدل را با هم داشته باشید
نتایج مطالعه
در این مطالعه ۲۷ ماده مختلف دارویی شامل اکسیپیان‌ها، مواد موثره، روان‌کننده‌ها و نمک‌های بافر مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج نشان داد:
- NIR برای شناسایی اولیه و سریع مواد بسیار مناسب است.
- Raman در شناسایی مواد پیچیده یا موادی که طیف NIR ضعیفی دارند، بهتر عمل می‌کند.
- ترکیب هر دو روش موجب افزایش دقت و پوشش بیشتر مواد می‌شود.
جمع‌بندی
روش‌های طیف‌سنجی NIR و Raman مکمل یکدیگر هستند:
- NIR سریع، غیر مخرب و مناسب برای شناسایی مواد قطبی و درون ظرف‌های بسته است.
- Raman جزئیات شیمیایی بیشتری ارائه داده و برای مواد غیرقطبی و ترکیبات پیچیده کاربرد دارد.
- ترکیب هر دو روش، امکان شناسایی حتی چالش‌برانگیزترین مواد اولیه را فراهم می‌کند.
جدول 1: فهرست 27 مورد استفاده شده در تجزیه و تحلیل مواد خام.
اقلام به عنوان نمونه هایی از طیف گسترده ای از مواد موجود در کارخانه های فرآیندهای دارویی انتخاب شدند.
شکل 3: نماینده طیف خام NIR از برخی از استانداردهای مجموعه آموزشی. طیف ها با استفاده از مشتق اول با هموارسازی نوریس (نشان داده نشده) آنالیز شدند.
- مثالی از مواد قطبی و غیر قطبی دارویی
در صنایع دارویی، مواد قطبی و غیرقطبی نقش مهمی در فرمولاسیون و عملکرد داروها دارند.
در ادامه چند نمونه از این مواد آورده شده است:
- مواد قطبی دارویی (مناسب برای طیف‌سنجی NIR)
مواد قطبی دارای پیوندهای قطبی مانند -OH، -NH، -COOH هستند و در آب حلالیت بالایی دارند.
✅ مثال‌ها:
- استامینوفن (Paracetamol / Acetaminophen) → حاوی گروه -OH
- آسپیرین (Acetylsalicylic acid) → دارای گروه‌های -COOH و -OCOCH₃
- لاکتوز مونوهیدرات (Lactose Monohydrate) → دارای گروه‌های -OH
- ساکارز (Sucrose) → حاوی پیوندهای هیدروژنی
- نمک‌های معدنی (Sodium chloride – NaCl, Calcium chloride – CaCl₂) → ترکیبات یونی، به شدت قطبی
- مواد غیرقطبی دارویی (مناسب برای طیف‌سنجی Raman)
مواد غیرقطبی فاقد گروه‌های بسیار قطبی هستند و در حلال‌های آلی بهتر حل می‌شوند.
✅ مثال‌ها:
- استئاریک اسید (Stearic acid) → زنجیره بلند غیرقطبی
- کافئین (Caffeine) → فاقد گروه‌های قطبی قوی
- مگنزیوم استئارات (Magnesium stearate) → یک روان‌کننده غیرقطبی
- اتیل پارابن (Ethyl paraben) → ساختار حاوی حلقه‌های آروماتیک و گروه استری
- پلی اتیلن (Polyethylene) → زنجیره کربنی بلند، غیرقطبی
چرا این موضوع مهم است؟
- NIR بیشتر برای مواد قطبی مانند قندها، لاکتوز، و مواد دارویی با گروه‌های عاملی قطبی مناسب است.
- Raman برای مواد غیرقطبی مانند استئارات‌ها، ترکیبات آروماتیک، و مواد چرب عملکرد بهتری دارد.
در نتیجه، بسته به نوع ماده اولیه، یکی از این دو روش می‌تواند مناسب‌تر باشد یا ترکیب هر دو برای نتایج دقیق‌تر استفاده شود.
با استفاده از ترکیبی از طیف‌سنجی NIR و رامان، حتی چالش‌برانگیزترین مواد خام را می‌توان شناسایی کرد.
این دو روش طیف‌سنجی مکمل هستند و برخی از مواد برای NIR مناسب‌تر هستند، در حالی که برخی دیگر برای رامان مناسب‌تر هستند.
NIR نفوذ نمونه بهتری دارد و از ناحیه بزرگتری نمونه برداری می کند، در حالی که رامان عموماً به عرض لیزر محدود می شود.
بنابراین، نمونه‌های ناهمگن دانه‌دار بزرگ برای تجزیه و تحلیل با NIR مناسب‌تر هستند.
در نمونه‌های آبی که نوارهای آب ممکن است تداخل داشته باشند، رامان احتمالاً انتخاب بهتری نسبت به NIR است.
شکل 7 نموداری از نمونه های مختلف را نشان می دهد
انواع و اینکه چگونه می توان آنها را به بهترین نحو با این دو تکنیک تحلیل کرد.
نمونه هایی که در سمت چپ قرار می گیرند برای تجزیه و تحلیل NIR مناسب تر هستند در حالی که نمونه های سمت راست برای رامان مناسب تر هستند.
روشی که در برنامه فوق توضیح داده شد در ابتدا از NIR برای تجزیه و تحلیل سریع و آسان مواد خام استفاده می کند.
سپس نمونه های چالش برانگیزتر با طیف سنج رامان دوباره آنالیز شدند.
به این ترتیب طیف گسترده ای از مواد خام را می توان با کارآمدترین روش بسیار سریع شناسایی کرد.
NIR یا RAMAN
NIR یا RAMAN
NIR یا RAMAN
NIR یا RAMAN
NIR یا RAMAN
NIR و رامان: تکنیک های تکمیلی برای شناسایی مواد خام
Nir, raman, تفاوت NIR با RAMAN, رامان, دستگاه رامان داروسازی, تجهیزات داروسازی,
NIR یا RAMAN
NIR یا RAMAN
NIR یا RAMAN
NIR یا RAMAN
NIR یا RAMAN
تفاوت NIR یا RAMAN
مقایسه NIR یا RAMAN
دیدگاهتان را بنویسید