Lifecycle of multivariate methods according to United States Pharmacopeia Chapter <1039> Chemometrics
Technické články | 2018 | MetrohmInstrumentace
Multivariativní chemometrické metody využívají celý zaznamenaný signál (spektrum, chromatogram, titrační či elektrochemickou křivku) namísto jediného analytického píku. Díky tomu umožňují identifikaci, klasifikaci i kvantifikaci látek v jediné analýze, snižují náklady na přístrojové vybavení a zvyšují efektivitu v průmyslové i farmaceutické praxi.
Tento přehled popisuje komplexní životní cyklus multivariativních modelů podle kap. <1039> Pharmacopeia Spojených států. Dokument shrnuje klíčové kroky od definice analytického profilu, přes vývoj a validaci modelu, až po jeho monitoring a údržbu v rutinním provozu.
Metody byly ilustrovány na různých analytických technikách:
1. Definice analytického profilu (ATP): stanovení cílových parametrů kvality a výkonnostních kritérií.
2. Výběr vzorků: pokrytí variability (materiály, dávky, výrobní šarže, denní či operátorská fluktuace) a použití FMEA či DoE k zajištění reprezentativního kalibračního souboru.
3. Předzpracování dat: odstranění pozadí, normalizace či derivace spektrů vede ke zlepšení přesnosti, při nadměrném zpracování však roste šum a riziko přeučení.
4. Volba algoritmu: PCR, PLS, SVMR a další metody obvykle poskytují srovnatelné výsledky; klíčový je výběr podle ATP a dostupnosti software.
5. Výběr proměnných: zúžení datového souboru na citlivé oblasti (např. vodní pásy v NIR pro vlhkost) zvyšuje robustnost, přesnost i linearitu modelu.
6. Kalibrace a ověřování: cross-validace (RMSEC vs. RMSECV) slouží k detekci přeučení; validace nezávislou sadou testovacích vzorků hodnotí parametry specificity, přesnosti, přesnosti, linearity, rozsahu a robustnosti.
7. Monitoring a údržba: sledování změn ve vzorcích i přístrojové odezvě, detekce trendů a odchylek pomocí statistických limitů; aktualizace modelu (rozšíření kalibrace, korekce biasu nebo standardizace přístrojů) podle změn v provozu.
Životní cyklus multivariativních metod podle USP <1039> zahrnuje definici ATP, vývoj, validaci, monitoring a údržbu modelu. Systematické dodržování tohoto postupu zajišťuje spolehlivost, robustnost a regulační soulad analytických postupů založených na chemometrii.
[1] Brereton R.G. Applied Chemometrics for Scientists, Wiley, 2007.
[2] Burns D.A., Ciurczak E.W. Handbook of Near-Infrared Analysis, CRC Press, 3. vydání, 2007.
[3] Lewis I.R., Edwards H. Handbook of Raman Spectroscopy, Marcel Dekker, 2001.
[4] Zirojević J. a kol. Acta Chromatographica, 2015, 27(1):1–23.
[5] Akhond M., Tashkhourian J., Hemmateenejad B. J. Anal. Chem., 2006, 61:804–808.
[6] Henao-Escobar W. a kol. Talanta, 2015, 143:97–100.
[7] USP 40, Chemometrics <1039>, 2017.
[8] ICH Q2(R1), Validation of Analytical Procedures, 1994.
[9] USP 40, Validation of Compendial Methods <1225>, 2017.
[10] Proposed New USP Chapter <1220>, USP, 2016.
[11] Metrohm Application Note NIR-011, 2018.
RAMAN Spektrometrie, NIR Spektroskopie
ZaměřeníFarmaceutická analýza
VýrobceMetrohm
Souhrn
Význam tématu
Multivariativní chemometrické metody využívají celý zaznamenaný signál (spektrum, chromatogram, titrační či elektrochemickou křivku) namísto jediného analytického píku. Díky tomu umožňují identifikaci, klasifikaci i kvantifikaci látek v jediné analýze, snižují náklady na přístrojové vybavení a zvyšují efektivitu v průmyslové i farmaceutické praxi.
Cíle a přehled studie / článku
Tento přehled popisuje komplexní životní cyklus multivariativních modelů podle kap. <1039> Pharmacopeia Spojených států. Dokument shrnuje klíčové kroky od definice analytického profilu, přes vývoj a validaci modelu, až po jeho monitoring a údržbu v rutinním provozu.
Použitá metodika a instrumentace
Metody byly ilustrovány na různých analytických technikách:
- Spektroskopie v blízké infračervené (NIRS) a Ramanova spektroskopie
- Iontová chromatografie s inverzní UV detekcí
- Potenciometrická titrace s multivariantní kalibrací (PLS)
- Kvadratické modely z elektrochemických měření (SWV + PLS)
Hlavní výsledky a diskuse
1. Definice analytického profilu (ATP): stanovení cílových parametrů kvality a výkonnostních kritérií.
2. Výběr vzorků: pokrytí variability (materiály, dávky, výrobní šarže, denní či operátorská fluktuace) a použití FMEA či DoE k zajištění reprezentativního kalibračního souboru.
3. Předzpracování dat: odstranění pozadí, normalizace či derivace spektrů vede ke zlepšení přesnosti, při nadměrném zpracování však roste šum a riziko přeučení.
4. Volba algoritmu: PCR, PLS, SVMR a další metody obvykle poskytují srovnatelné výsledky; klíčový je výběr podle ATP a dostupnosti software.
5. Výběr proměnných: zúžení datového souboru na citlivé oblasti (např. vodní pásy v NIR pro vlhkost) zvyšuje robustnost, přesnost i linearitu modelu.
6. Kalibrace a ověřování: cross-validace (RMSEC vs. RMSECV) slouží k detekci přeučení; validace nezávislou sadou testovacích vzorků hodnotí parametry specificity, přesnosti, přesnosti, linearity, rozsahu a robustnosti.
7. Monitoring a údržba: sledování změn ve vzorcích i přístrojové odezvě, detekce trendů a odchylek pomocí statistických limitů; aktualizace modelu (rozšíření kalibrace, korekce biasu nebo standardizace přístrojů) podle změn v provozu.
Přínosy a praktické využití metody
- Jedna analýza nahrazuje desítky specializovaných metod.
- Rychlejší vývoj metod a úspora nákladů ve farmaceutickém i výrobním segmentu.
- Vysoká reproducibilita a možnost implementace online nebo at-line procesní kontroly.
- Regulační soulad díky dodržení pokynů USP <1039> a ICH Q2(R1).
Budoucí trendy a možnosti využití
- Integrace chemometrie do konceptu Analytical Procedure Lifecycle pro kontinuální zlepšování kvality.
- Automatizace vývoje a validace modelů s podporou strojového učení.
- Rozšíření aplikací v real-time monitoringu výrobních procesů (PAT).
- Standardizace a kalibrační transfer mezi různými přístroji a výrobci.
Závěr
Životní cyklus multivariativních metod podle USP <1039> zahrnuje definici ATP, vývoj, validaci, monitoring a údržbu modelu. Systematické dodržování tohoto postupu zajišťuje spolehlivost, robustnost a regulační soulad analytických postupů založených na chemometrii.
Reference
[1] Brereton R.G. Applied Chemometrics for Scientists, Wiley, 2007.
[2] Burns D.A., Ciurczak E.W. Handbook of Near-Infrared Analysis, CRC Press, 3. vydání, 2007.
[3] Lewis I.R., Edwards H. Handbook of Raman Spectroscopy, Marcel Dekker, 2001.
[4] Zirojević J. a kol. Acta Chromatographica, 2015, 27(1):1–23.
[5] Akhond M., Tashkhourian J., Hemmateenejad B. J. Anal. Chem., 2006, 61:804–808.
[6] Henao-Escobar W. a kol. Talanta, 2015, 143:97–100.
[7] USP 40, Chemometrics <1039>, 2017.
[8] ICH Q2(R1), Validation of Analytical Procedures, 1994.
[9] USP 40, Validation of Compendial Methods <1225>, 2017.
[10] Proposed New USP Chapter <1220>, USP, 2016.
[11] Metrohm Application Note NIR-011, 2018.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Near-Infrared Spectroscopy: Quantitative analysis according to ASTM E1655
2018|Metrohm|Technické články
Metrohm White Paper Near-Infrared Spectroscopy: Quantitative analysis according to ASTM E1655 Alexander Kadenkin Near-Infrared spectroscopy (NIRS) is a widely used analytical technique for quantitative analysis of various products in research and industrial applications. This white paper summarizes the workflow of…
Klíčová slova
paper, paperwhite, whitemetrohm, metrohmnirs, nirscoordinate, coordinatedevelopment, developmentnir, nirquantitative, quantitativemerit, meritmathematical, mathematicalvalidation, validationaccording, accordingcalibration, calibrationnumber, numbermultivariate
Guide to TRS100 Analytical Method Development
2022|Agilent Technologies|Příručky
Guide to TRS100 Analytical Method Development Table of contents Foreword3 1. Introduction 5 1.1 Method development considerations 1.2 Measurement of success 1.3 Overview of life cycle 6 8 8 2. Fundamentals 9 2.1 Raman spectroscopy 2.2 Chemometrics 2.3 Units 9…
Klíčová slova
trs, trsraman, ramanmodel, modelshould, shouldmethod, methodapi, apitransmission, transmissiondoe, doevalidation, validationsamples, sampleslaser, laserprocess, processrandomisation, randomisationtablet, tabletspectra
Rapid, Simple, and High-Throughput Nutritional Phenotyping of Pulse Crops
2025|Agilent Technologies|Aplikace
Technical Overview Rapid, Simple, and High-Throughput Nutritional Phenotyping of Pulse Crops Evaluating nutrients using the Agilent Cary 630 FTIR spectrometer Abstract This technical overview explores the application of an Agilent Cary 630 FTIR spectrometer for rapid, simple, and high-throughput phenotyping…
Klíčová slova
chickpea, chickpeadigestibility, digestibilitylentil, lentilftir, ftirphenotyping, phenotypingmicrolab, microlabprotein, proteinpulse, pulsestarch, starchpea, peapredicted, predictednutritional, nutritionalactual, actualchemometric, chemometricrmsec
410000053-A Quantitative Analysis of a Water-soluble Polymer Using the i-Raman EX Spectrometer Introduction Vibrational spectroscopy is a well-established, powerful tool for polymer characterization.[1,2] Infrared and Raman spectroscopy are complementary techniques that provide a molecular fingerprint and are capable of both…
Klíčová slova
metrohm, metrohmraman, ramanchemometric, chemometricpolymer, polymerspectroscopy, spectroscopypca, pcaprincipal, principalfunctionalized, functionalizedmultivariate, multivariatefunctionalization, functionalizationclassification, classificationmodel, modelregression, regressionanalysis, analysisinitial