KIỂM CHỨNG PHƯƠNG PHÁP KALMAN ĐỐI
VỚI HỖN HỢP HAI CẤU TỬ.
Kiểm chứng phương pháp khi xác định đồng thời hỗn hợp
hai chất gồm Telmisartan (TEL) và Hydrochlothiazide (HYD);
Paracetamol (PAR) và Cafein (CAF); Paracetamol (PAR) và
Ibuprofen (IB). Dùng các phương pháp chemometric (phương pháp
Kalman, BPTT và phổ đạo hàm) để tính toán.
3.3.1. Phổ hấp thụ quang và phổ đạo hàm
Kết quả khảo sát phổ đạo hàm và phổ hấp thụ quang của
các hỗn hợp cho thấy: Có thể xác định đồng thời hàm lượng của
TEL và HYD, PAR và CAF, PAR và IB bằng phương pháp phổ
toàn phần và phương pháp phổ đạo hàm.
3.3.2. Kiểm định phương pháp đối với dung dịch chuẩn
phòng thí nghiệm
3.3.2.1. So sánh ba phương pháp chemometric-trắc quang
Cả 3 phương pháp – phương pháp Kalman, phương pháp
BPTT và phương pháp PĐH đều được áp dụng để xác định
nồng độ các chất (hay cấu tử) trong dung dịch hỗn hợp của
chúng. Các dung dịch hỗn hợp đó đều được chuẩn bị từ các16
dung dịch chuẩn phòng thí nghiệm. Tiêu chí để đánh giá so
sánh các kết quả của 3 phương pháp là sai số tương đối (RE).
Kết quả khảo sát cho thấy: khi xác định nồng độ các chất,
đối với phương pháp lọc Kalman, sai số lớn nhất là -3,7 % (khi
xác định IB trong hỗn hợp PAR và IB), sai số bé nhất là 0 %
(khi xác định HYD trong hỗn hợp TEL và HYD); đối với
phương pháp BPTT, sai số lớn nhất là -3,7 % (khi xác định IB
trong hỗn hợp PAR và IB), sai số bé nhất là 0 % (khi xác định
TEL trong hỗn hợp TEL và HYD); đối với phương pháp quang
phổ đạo hàm, sai số lớn nhất là 4,0 % (khi xác định IB trong
hỗn hợp PAR và IB), sai số bé nhất là 0,0 % (khi xác định IB
trong hỗn hợp PAR và IB). Các phương pháp cho kết quả chấp
nhận với sai số RE (%) nhỏ do đó có độ đúng tốt.
3.3.2.2. Độ lặp lại của phương pháp khi phân tích dung dịch
chuẩn phòng thí nghiệm
Kết quả khảo sát cho thấy giá trị RSD của tất cả các chất
trong hỗn hợp từ 0,1 đến 2%, đều nhỏ hơn giá trị ½ RSDH (5,3
– 8,0 %
25 trang |
Chia sẻ: trungkhoi17 | Lượt xem: 498 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tóm tắt Luận án Nghiên cứu phát triển phương pháp Chemometric để xác định đồng thời các chất có phổ hấp thụ phân tử xen phủ nhau và áp dụng trong phân tích dược phẩm, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ng pháp
chemometric-trắc quang khác (phương pháp bình phương tối
thiểu dùng phổ toàn phần và phương pháp phổ đạo hàm) khi
phân tích mẫu chuẩn phòng thí nghiệm (chứa 2 hoặc 3 chất
phân tích).
4. Xây dựng quy trình phân tích theo phương pháp
chemometric-trắc quang sử dụng thuật toán lọc Kalman (tính
toán bằng chương trình phần mềm đã xây dựng được).
5
5. Áp dụng quy trình phân tích xây dựng được vào thực tế -
phân tích các mẫu dược phẩm đa thành phần (chứa 2 hoặc 3
thành phần) đang lưu hành ở thị trường Việt Nam.
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2.1. Phương pháp lọc Kalman và chương trình tính
i) Ghi phổ của dung dịch đơn chất phân tích (dung dịch
chuẩn phòng thí nghiệm) và dung dịch hỗn hợp các chất phân
tích, thu được bộ dữ liệu phổ (độ hấp thụ quang ở k bước sóng
lựa chọn) ở dạng file có đuôi txt (số bước sóng lựa chọn tùy
thuộc vào đặc điểm của các cấu tử trong hệ nghiên cứu);
ii) Nhập file dữ liệu phổ đơn chất và hỗn hợp chất vào
chương trình phần mềm máy tính (lập trình trên phần mềm
Microsoft-Excel 2016) để tính các giá trị ε (hệ số hấp thụ phân
tử) của các đơn chất;
iii) Chạy bộ lọc Kalman:
- Đưa ra giá trị khởi tạo ban đầu, gồm: ước lượng đầu tiên
của trạng thái nồng độ Cest(0) và hiệp phương sai của sai số Pest(0)
(nội dung nghiên cứu (1) sẽ đưa ra giá trị khởi tạo ban đầu);
- Ngoại suy dự báo trạng thái nồng độ:
( ) ( 1)C Cpri k est k= −
(2.1)
- Ngoại suy hiệp phương sai của sai số:
( ) ( 1)P Ppri k est k= − (2.2)
- Tính toán Lợi Kalman:
( )
1
( ) ( ) ( ) ( ) (k) ( ) ( )
T T
k pri k k k pri k kK P P Rε ε ε
−
= +
(2.3)
- Cập nhật ước lượng trạng thái nồng độ:
( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )est k pri k k k k pri kC C K A Cε= + − (2.4)
- Cập nhật hiệp phương sai của sai số:
( ) ( ) ( ) ( )est k k k pri kP INV K Pε
= −
(2.5)
6
Các bước tính toán trên được thực hiện từ bước sóng thứ
nhất đến bước sóng cuối cùng. Cuối cùng, chương trình tính sẽ
cho ra kết quả gồm: Nồng độ mỗi cấu tử trong hệ và hiệp
phương sai của sai số. Hiệp phương sai này thường bé nhất ở
bước sóng cuối cùng.
2.2.2. Phương pháp bình phương tối thiểu sử dụng
phần mềm simulan (BPTT)
Bước 1. Chuẩn bị các dung dịch chuẩn riêng từng cấu tử và
hỗn hợp của chúng.
Bước 2: Ghi phổ hấp thụ quang của dung dịch chuẩn để
tính ma trận hệ số hấp thụ của các cấu tử: ε= (εij )mxn
Bước 3: Ghi phổ hấp thụ quang (A) của dung dịch hỗn
hợp, nhập ma trận: A = (Ai1)mx1
Bước 4: Giải hệ m phương trình n ẩn số: A= ε. C để tìm ra
nồng độ C.
2.2.3. Phương pháp phổ đạo hàm (PĐH)
Bước 1. Chuẩn bị các dung dịch chuẩn riêng từng cấu tử và
hỗn hợp của chúng.
Bước 2: Ghi phổ hấp thụ quang và phổ đạo hàm, tìm bước
sóng đo thích hợp mà tại đó giá trị phổ đạo hàm của một chất
cần phân tích khác 0 hoặc cực đại, còn giá trị phổ đạo hàm của
chất kia bằng 0.
Bước 3: Sau khi xác định được bước sóng đo ở một bậc
đạo hàm nhất định, tiến hành định lượng các chất theo phương
pháp đường chuẩn hoặc thêm chuẩn.
2.2.4. Phương pháp xây dựng chương trình máy tính
Phương pháp trắc quang – chemometric dùng phổ toàn phần
kết hợp thuật toán lọc Kalman được viết trên phần mềm
Microsoft-Excel với ngôn ngữ lập trình Visual basic for
Applications (VBA).
2.2.6. Phương pháp xử lý số liệu
Tính toán các đại lượng thống kê (trung bình số học, độ
lệch chuẩn, RSD); so sánh hai độ lặp lại (hay hai phương sai),
dùng kiểm định F (F-test); So sánh hai giá trị trung bình, dùng
7
kiểm định t (t-test); So sánh hai phương pháp, dùng kiểm định t
theo cặp (paired-t-test)...
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. LỰA CHỌN GIÁ TRỊ KHỞI TẠO BAN ĐẦU
3.1.1. Lựa chọn giá trị khởi tạo ngẫu nhiên
Theo cách này, chọn giá trị khởi tạo ngẫu nhiên là có thể
chọn một giá trị bất kì cho nồng độ Cest(0) và phương sai Pest(0)
Đối với hỗn hợp chứa 2 chất hoặc 3 chất (là hỗn hợp các
chất chuẩn trong phòng thí nghiệm), trong nghiên cứu này đều
lựa chọn ngẫu nhiên giá trị khởi tạo ban đầu đối với mỗi chất
đều là nồng độ Cest(0) = 0,3 µg/mL và phương sai Pest(0) = 1.
Bảng 3.1. Kết quả xác định nồng độ TEL và HYD trong
hỗn hợp theo phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá trị
khởi tạo ngẫu nhiên(*)
Hỗn hợp H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9
TEL
Co
(µg/mL) 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00
C (µg/mL) 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30
RE (%) -70 -85 -90 -93 -94 -95 -96 -96 -97
HYD
Co
(µg/mL) 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00
C (µg/mL) 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30
RE(%) -97 -96 -96 -95 -94 -93 -90 -85 -70
(*)Co: Nồng độ chất trong dung dịch chuẩn hỗn hợp; C: Nồng độ chất xác
định được
Từ bảng 3.1 cho thấy rằng với các tỉ lệ nồng độ khác nhau,
giữa nồng độ dung dịch chuẩn và nồng độ xác định được mắc
sai số tương đối RE% rất lớn (nằm trong khoảng 69,7 % - 96,7
%). Giá trị nồng độ xác định được ở tất cả các hỗn hợp đều
bằng giá trị nồng độ khởi tạo đưa vào ban đầu (0,3 µg/mL).
Bảng 3.2. Kết quả xác định nồng độ AML, HYD và VAL
trong hỗn hợp theo phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá
trị khởi tạo ngẫu nhiên(*)
AML
Hỗn hợp H1 H2 H3 H4
Co (µg/mL) 0,250 0,50 1,00 5,00
C (µg/mL) 0,300 0,300 0,300 0,304
8
RE (%) 20 -40 -70 -94
HYD
Co (µg/mL) 0,325 0,65 1,30 5,00
C (µg/mL) 0,307 0,304 0,302 0,299
RE (%) -6 -53 -77 -94
VAL
Co (µg/mL) 4,00 8,00 16,00 5,00
C (µg/mL) 0,301 0,300 0,300 0,299
RE (%) -93 -97 -98 -94
(*)Co: Nồng độ chất trong dung dịch chuẩn hỗn hợp; C: Nồng độ chất xác
định được
Từ bảng 3.2 cho thấy rằng với các tỉ lệ nồng độ khác nhau,
giữa nồng độ dung dịch chuẩn và nồng độ xác định được mắc
sai số RE% rất lớn (nằm trong khoảng -5,5 % - 98,1 %). Giá trị
RE % bé nhất (-5,5 %) ứng với nồng độ chuẩn là 0,325 (gần với
nồng độ khởi tạo x = 0,3). Nồng độ chuẩn càng xa giá trị khởi
tạo thì RE % càng lớn.
Như vậy, với các kết quả kiểm chứng ở bảng 3.1 và bảng
3.2, có thể nhận thấy rằng phương pháp khởi tạo theo cách chọn
giá trị nồng độ và phương sai ngẫu nhiên là chưa hoàn thiện,
các kết quả tính toán được còn mắc sai số tương đối lớn.
3.1.2. Lựa chọn giá trị khởi tạo giả định
Trong nghiên cứu này, chúng tôi khảo sát một cách lựa
chọn giá trị khởi tạo giả định khác so với các nghiên cứu trước
đây (đối với hệ 2 hoặc 3 chất):
- Phương án 1: Giải hệ 2 (hoặc 3) phương trình với 2 (hoặc
3) ẩn số là nồng độ chất) ở 2 (hoặc 3) bước sóng gần nhau
(phương trình phụ thuộc giữa độ hấp thụ quang và nồng độ chất
trong hỗn hợp với các hệ số hấp thụ phân tử biết trước, tính toán
từ phổ của dung dịch chuẩn đơn cấu tử/hay đơn chất), sẽ xác
định được nồng độ các chất trong hỗn hợp, và lấy chúng làm
các giá trị khởi tạo nồng độ. Còn giá trị khởi tạo phương sai
được lựa chọn ngẫu nhiên, chẳng hạn bằng 1.
- Phương án 2: Lựa chọn giá trị nồng độ khởi tạo ngẫu
nhiên (nhưng có chủ ý) là 0,3 µg/mL (cho mỗi chất bất kỳ trong
hỗn hợp 2 hoặc 3 chất). Nhưng đối với phương sai, giá trị khởi
tạo cho nó không chọn ngẫu nhiên, mà được tính toán theo
phương trình Horwitz: Với nồng độ C = 0,3 µg/mL = 3.10-7,
9
tính toán được phương sai bằng 0,003 và lựa chọn giá trị này
làm giá trị khởi tạo.
3.1.2.1. Đối với hệ hai cấu tử TEL và HYD
Áp dụng phương pháp Kalman cho bộ dữ liệu phổ đơn chất
và hỗn hợp 2 chất (trong khoảng bước sóng 220 nm – 340 nm)
với cách lựa chọn giá trị khởi tạo giả định (theo phương án 1 và
phương án 2), thu được các kết quả ở bảng 3.3 và 3.4.
Bảng 3.3. Kết quả xác định nồng độ TEL và HYD trong hỗn
hợp bằng phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá trị khởi
tạo giả định
– Phương án 1(*)
Hỗn hợp H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9
TEL
Co
(µg/mL) 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00
C
(µg/mL) 0,99 1,99 2,95 3,88 5,03 6,07 7,18 7,99 9,00
RE (%) -0,9 -0,6 -2 -3 -0,6 1 3 -0,1 0
HYD
Co
(µg/mL) 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00
C
(µg/mL) 8,91 7,84 6,86 6,02 5,06 3,95 3,01 1,98 1,03
RE (%) -1,1 -2,0 -2,0 0,4 1,3 -1,2 0,3 -0,8 3
(*)Co: Nồng độ chất trong dung dịch chuẩn hỗn hợp; C: Nồng độ chất xác định
được
Bảng 3.4. Kết quả xác định nồng độ TEL và HYD trong hỗn
hợp bằng phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá trị khởi
tạo giả định
– Phương án 2(*)
Hỗn hợp H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9
TEL
Co
(µg/mL) 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00
C
(µg/mL) 0,30 0,30 0,31 0,31 0,32 0,35 0,38 0,42 0,48
RE (%) -70,0 -84,9 -89,8 -92,3 -93,5 -94,2 -94,6 -94,7 -94,6
HYD
Co
(µg/mL) 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00
C
(µg/mL) 0,30 0,31 0,31 0,31 0,31 0,31 0,31 0,31 0,30
RE (%) -96,6 -96,2 -95,6 -94,8 -93,7 -92,2 -89,7 -84,7 -69,7
10
(*)Co: Nồng độ chất trong dung dịch chuẩn hỗn hợp; C: Nồng độ chất xác định
được
Kết quả ở bảng 3.3 và 3.4 cho thấy:
- Theo phương án 1, phương pháp Kalman cho kết quả tin
cậy về nồng độ các chất trong hỗn hợp với các sai số RE < 3 %
(đối với cả TEL và HYD). Tuy vậy, theo phương án này, cách
thực hiện khá phức tạp và phụ thuộc vào 2 bước sóng lựa chọn
để giải phương trình xác định các giá trị nồng độ khởi tạo. Mặt
khác, khi áp dụng vào thực tế, do ảnh hưởng của pha nền
(matrix), phép đo phổ có thể mắc sai số lớn hơn, nên phương án
này có thể mắc sai số lớn hơn;
- Theo phương án 2, phương pháp Kalman cho kết quả
mắc sai số lớn, dù rằng giá trị phương sai khởi tạo đã được giả
định phù hợp hơn so với cách chọn giá trị phương sai ngẫu
nhiên (bằng 1) như ở trường hợp trước (mục 3.1.1).
- Các kết quả trên cho phép nhận xét rằng, giữa nồng độ
và phương sai, giá trị khởi tạo nồng độ đóng vai trò quan trọng
hơn (hay quyết định hơn) đến sai số của kết quả cuối cùng (khi
xác định theo phương pháp Kalman). Rõ ràng, cần phải có cách
phù hợp hơn để lựa chọn giá trị khởi tạo nồng độ.
3.1.2.2. Đối với hệ 3 cấu tử AML, HYD và VAL
Bảng 3.5. Kết quả xác định nồng độ AML, HYD và VAL
trong hỗn hợp bằng phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá
trị khởi tạo giả định – Phương án 1(*)
Kí hiệu H1 H2 H3 H4
AML
Co (µg/mL) 0,250 0,50 1,00 5,00
C (µg/mL) 1,731 0,478 0,530 5,032
RE (%) -30,8 -4,5 -47 0,6
HYD
Co (µg/mL) 0,325 0,65 1,30 5,00
C (µg/mL) 2,794 0,495 1,610 5,910
RE (%) -14,0 -23,8 23,85 18,2
VAL
Co (µg/mL) 4,00 8,00 16,00 5,00
C (µg/mL) 4,796 11,053 29,067 3,949
RE (%) 19,9 38,2 81,7 -21,03
(*)Co: Nồng độ chất trong dung dịch chuẩn hỗn hợp; C: Nồng độ chất xác định
được
11
Bảng 3.6. Kết quả xác định nồng độ AML, HYD và VAL
trong hỗn hợp bằng phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá
trị khởi tạo giả định – Phương án 2(*)
Hỗn hợp H1 H2 H3 H4
AML
Co (µg/mL) 0,250 0,50 1,00 5,00
C (µg/mL) 0,300 0,300 0,282 0,477
RE (%) 20,0 -40,0 -71,8 -90,5
HYD
Co (µg/mL) 0,325 0,65 1,30 5,00
C (µg/mL) 0,301 0,304 0,368 0,443
RE (%) -7,4 -53,2 -71,7 -91,1
VAL
Co (µg/mL) 4,00 8,00 16,00 5,00
C (µg/mL) 0,319 0,454 0,542 0,289
RE (%) -92,0 -94,3 -96,6 -94,2
(*)Co: Nồng độ chất trong dung dịch chuẩn hỗn hợp; C: Nồng độ chất xác định
được
Kết quả ở bảng 3.5 và 3.6 cho thấy:
- Theo phương án 1, ngoại trừ trường hợp đối với AML
trong hỗn hợp H2 và H4 (sai số RE < 4,5 %), các trường hợp
còn lại đều có sai số lớn với RE khoảng 14 % – 82 %. Như vậy,
khác với hệ 2 cấu tử (nỗng độ của chúng chỉ mắc sai số với RE
< 3%), đối với hệ 3 cấu tử, phương pháp mắc sai số lớn hơn
nhiều. Rõ ràng, khi số cấu tử trong hệ tăng lên, ảnh hưởng qua
lại của chúng sẽ lớn hơn, dẫn đến việc giải hệ 3 phương trình
với 3 ẩn số (nồng độ chất trong hệ) sẽ mắc sai số lớn hơn. Rõ
ràng, phương án 1 chỉ áp dụng được cho hệ 2 cấu tử. Mặt khác,
phương án cũng khá phức tạp, vì sai số của phương pháp phụ
thuộc vào các bước sóng được lựa chọn để thiết lập và giải
phương trình.
- Theo phương án 2, cũng tương tự như trường hợp hệ 2
cấu tử, mặc dù việc đưa ra giá trị khởi tạo cho phương sai tiếp
cận với thực tế hơn (do được ước lượng từ phương trình
Horwitz), song phương pháp vẫn mắc sai rất lớn với RE khoảng
7% – 97 %).
Đến đây, có thể thấy rằng, cả 2 cách lựa chọn giá trị khởi
tạo cho nồng độ và phương sai – lựa chọn giá trị khởi tạo ngẫu
nhiên và lựa chọn giá trị khởi tạo giả định – đều chưa cho kết
quả tốt (hay mắc sai số lớn), trừ khi giá trị khởi tạo nồng độ
được chọn ngẫu nhiên, hoặc được tính toán như phương án 1
12
(thuộc cách lựa chọn gái trị khởi tạo giả định), gần với giá trị
thực của nồng độ chất trong hệ. Rõ ràng, cần phải có một cách
lựa chọn giá trị khởi tạo khác, sao cho giá trị nồng độ khởi tạo
của chất trong hệ càng gần với giá trị thực của nó càng tốt.
Xuất phát từ những lí do trên, cần phải đề xuất một giải
pháp lựa chọn giá trị khởi tạo mới nhằm đáp ứng 3 yêu cầu:
- Giá trị nồng độ khởi tạo càng gần với giá trị thực của chất
trong hệ càng tốt;
- Phương sai (hay sai số) của nồng độ không nên lựa chọn
ngẫu nhiên, mà nên lựa chọn sao cho phù hợp với các hướng
dẫn của quốc tế khi xác định một nồng độ C bất kỳ, chẳng hạn,
dựa vào phương trình Horwitz để ước lượng giá trị phương sai
khởi tạo;
- Giải pháp khởi tạo đưa ra phải sao cho dễ dàng áp dụng
vào thực tế khi phân tích một hỗn hợp chất bất kỳ, mà chưa biết
trước nồng độ của chúng.
3.1.3. Lựa chọn giá trị khởi tạo gần đúng
- Áp dụng phương pháp bình phương tối thiểu thông
thường (viết tắt là BPTT) để giải hệ m phương trình với n ẩn số
(m là số bước sóng được lựa chọn để quét phổ hấp thụ quang
của dung dịch hỗn hợp các cấu tử, n là số cấu tử trong hệ), sử
dụng phương pháp khử Gauss để đưa hệ phương trình về dạng n
phương trình với n ẩn số; Các phương trình của hệ có dạng bội
tuyến tính và thỏa mãn tính cộng tính của độ hấp thụ quang;
Nồng độ các cấu tử thu được từ việc giải hệ phương trình đó
được chọn làm giá trị khởi tạo nồng độ Cest(0); Theo cách này,
các giá trị nồng độ ước lượng ban đầu tương đối gần với giá trị
thực của nồng độ cấu tử trong hệ đang nghiên cứu, bất kể là hệ
đã biết trước nồng độ thực (chẳng hạn, dung dịch chuẩn của hỗn
hợp các cấu tử) hoặc chưa biết trước nồng độ thực của các cấu
tử trong hệ (chẳng hạn, mẫu thực tế);
- Áp dụng phương trình Horwitz để ước lượng giá trị
phương sai ứng với nồng độ C của mỗi cấu tử trong hệ và chấp
nhận giá trị thu được là giá trị khởi tạo cho phương sai đối với
mỗi cấu tử Pest(0). Giá trị phương sai Pest(0) ứng với nồng độ Cest(0)
đối với mỗi cấu tử trong hệ được tính từ phương trình Horwitz
như sau:
13
- Từ công thức (3.1),
RSD (%) = ×100or
(0)
H witz
est
S
C
(3.1)
Tính được độ lệch chuẩn S = [RSDHorwitz*Cest(0)]/100;
Trong đó, RSDHorwitz được tính theo công thức (3.2), mà
trong đó Cest(0) được biểu diễn bằng phân số.
( ) (0)1 0.5lgC% 2 estHorwitzRSD
−
=
(3.2)
- Từ S, tính được phương sai S2 = Pest(0).
3.1.3.1. Đối với hệ 2 cấu tử TEL và HYD
Bảng 3.7. Kết quả xác định nồng độ TEL và HYD trong hỗn
hợp bằng phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá trị khởi
tạo gần đúng(*)
Hỗn hợp H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9
TE
Co
(µg/mL) 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00
C
(µg/mL) 0,99 1,99 2,95 3,88 5,03 6,07 7,18 7,99 9,00
RE (%) -0,9 -0,6 -2 -3 -0,6 1 3 -0,1 0
HY
Co
(µg/mL) 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00
C
(µg/mL) 8,93 8,03 7,05 6,05 5,06 3,95 3,00 1,99 1,03
RE (%) -0,8 0,4 0,6 0,8 1,3 -1,2 0 0,7 2,7
(*)Co: Nồng độ chất trong dung dịch chuẩn hỗn hợp; C: Nồng độ chất xác
định được
Kết quả ở trên cho thấy: Đối với cả 9 hỗn hợp với tỷ lệ
nồng độ (ppm/ppm) của TEL/HYD từ 1/9 đến 9/1, phương pháp
Kalman đều cho ra các kết quả tin cậy với sai số rất nhỏ, RE ≤ 3
%.
3.1.3.2. Đối với hệ 3 cấu tử AML, HYD và VAL
Bảng 3.8. Kết quả xác định nồng độ AML, HYD và VAL
trong hỗn hợp bằng phương pháp Kalman với cách lựa chọn giá
trị khởi tạo gần đúng (*)
Hỗn hợp H1 H2 H3 H4
14
AML
Co (µg/mL) 0,250 0,50 1,00 5,00
C (µg/mL) 0,253 0,511 1,016 4,981
RE (%) 1,2 2,2 1,6 0,4
HYD
Co (µg/mL) 0,325 0,65 1,30 5,00
C (µg/mL) 0,320 0,646 1,290 5,064
RE (%) -1,5 -0,6 -0,8 1,3
VAL
Co (µg/mL) 4,00 8,00 16,00 5,00
C (µg/mL) 3,99 8,06 16,05 4,821
RE (%) -0,2 0,8 0,3 -3,6
*)Co: Nồng độ chất trong dung dịch chuẩn hỗn hợp; C: Nồng độ chất xác
định được
Các kết quả cho thấy, phương pháp cho ra các kết quả tin
cậy về nồng độ của 3 cấu tử trong hệ với sai số nhỏ, RE ≤ 4 %.
Như vậy, đối với cả hệ 2 và 3 cấu tử, giải pháp lựa chọn
giá trị khởi tạo gần đúng đều cho kết quả tin cậy hơn 2 giải
pháp lựa chọn giá trị khởi tạo ngẫu nhiên và giả định. Song, để
khẳng định chắc chắn hơn về giải pháp lựa chọn giá trị khởi tạo
gần đúng cũng như lợi thế của phương pháp Kalman (với giải
pháp lựa chọn đó), cần có những nghiên cứu so sánh phương
pháp Kalman với một số phương pháp truyền thống khác như:
Phương pháp chemometric-trắc quang sử dụng thuật toán bình
phương tối thiểu (viết tắt là BPTT), phương pháp phổ đạo hàm
(viết tắt là PĐH) khi xác định nồng độ các cấu tử trong hỗn hợp
của chúng cả trong dung dịch chuẩn và mẫu thực tế (mẫu dược
phẩm).
3.2. CHƯƠNG TRÌNH MÁY TÍNH ĐỂ TÍNH TOÁN
THEO THUẬT TOÁN LỌC KALMAN
Tiến trình tính toán được mô tả như ở hình 3.1:
15
Hình 3.1. Sơ đồ chương trình tính toán theo thuật toán lọc
Kalman với giải pháp lựa chọn giá trị khởi tạo gần đúng (áp dụng
cho hệ 2 và 3 cấu tử).
Chương trình cho phép in ra các kết quả về nồng độ của mỗi
cấu tử trong hỗn hợp và sai số tương đối RE tương ứng
3.3. KIỂM CHỨNG PHƯƠNG PHÁP KALMAN ĐỐI
VỚI HỖN HỢP HAI CẤU TỬ.
Kiểm chứng phương pháp khi xác định đồng thời hỗn hợp
hai chất gồm Telmisartan (TEL) và Hydrochlothiazide (HYD);
Paracetamol (PAR) và Cafein (CAF); Paracetamol (PAR) và
Ibuprofen (IB). Dùng các phương pháp chemometric (phương pháp
Kalman, BPTT và phổ đạo hàm) để tính toán.
3.3.1. Phổ hấp thụ quang và phổ đạo hàm
Kết quả khảo sát phổ đạo hàm và phổ hấp thụ quang của
các hỗn hợp cho thấy: Có thể xác định đồng thời hàm lượng của
TEL và HYD, PAR và CAF, PAR và IB bằng phương pháp phổ
toàn phần và phương pháp phổ đạo hàm.
3.3.2. Kiểm định phương pháp đối với dung dịch chuẩn
phòng thí nghiệm
3.3.2.1. So sánh ba phương pháp chemometric-trắc quang
Cả 3 phương pháp – phương pháp Kalman, phương pháp
BPTT và phương pháp PĐH đều được áp dụng để xác định
nồng độ các chất (hay cấu tử) trong dung dịch hỗn hợp của
chúng. Các dung dịch hỗn hợp đó đều được chuẩn bị từ các
16
dung dịch chuẩn phòng thí nghiệm. Tiêu chí để đánh giá so
sánh các kết quả của 3 phương pháp là sai số tương đối (RE).
Kết quả khảo sát cho thấy: khi xác định nồng độ các chất,
đối với phương pháp lọc Kalman, sai số lớn nhất là -3,7 % (khi
xác định IB trong hỗn hợp PAR và IB), sai số bé nhất là 0 %
(khi xác định HYD trong hỗn hợp TEL và HYD); đối với
phương pháp BPTT, sai số lớn nhất là -3,7 % (khi xác định IB
trong hỗn hợp PAR và IB), sai số bé nhất là 0 % (khi xác định
TEL trong hỗn hợp TEL và HYD); đối với phương pháp quang
phổ đạo hàm, sai số lớn nhất là 4,0 % (khi xác định IB trong
hỗn hợp PAR và IB), sai số bé nhất là 0,0 % (khi xác định IB
trong hỗn hợp PAR và IB). Các phương pháp cho kết quả chấp
nhận với sai số RE (%) nhỏ do đó có độ đúng tốt.
3.3.2.2. Độ lặp lại của phương pháp khi phân tích dung dịch
chuẩn phòng thí nghiệm
Kết quả khảo sát cho thấy giá trị RSD của tất cả các chất
trong hỗn hợp từ 0,1 đến 2%, đều nhỏ hơn giá trị ½ RSDH (5,3
– 8,0 %), chứng tỏ rằng các phương pháp đạt được độ lặp lại
tốt.
3.4. KIỂM CHỨNG PHƯƠNG PHÁP KHI XÁC ĐỊNH
ĐỒNG THỜI HỖN HỢP BA CHẤT
Vì với hỗn hợp ba chất, để tìm được bước sóng tại đó phổ đạo
hàm của một chất khác 0, còn phổ đạo hàm của hai chất còn lại
bằng 0 là rất khó. Đây cũng chính là nhược điểm của phương pháp
quang phổ đạo hàm. Chính vì vậy, trong phần này chỉ khảo sát phổ
toàn phần và tính kết quả theo phương pháp Kalman và phương
pháp CLS (khảo sát đối với hỗn hợp: Amlodipine (AML),
hydroclorothiazid (HYD), valsartan (VAL).
3.4.1. Khảo sát phổ hấp thụ của hỗn hợp
Kết quả khảo sát phổ hấp thụ của các hỗn hợp cho thấy, có
thể xác định đồng thời hàm lượng của AML, HYD và VAL bằng
phương pháp trắc quang – chemometric dùng phổ toàn phần.
3.4.2. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp khi phân
tích dung dịch chuẩn phòng thí nghiệm các hỗn hợp.
3.4.2.1. Sai số của phương pháp
17
Kết quả khảo sát cho thấy với các tỉ lệ nồng độ khác nhau, giữa
nồng độ dung dịch chuẩn và nồng độ xác định được mắc sai số RE
(%) nhỏ. Đối với phương pháp lọc Kalman, sai số bé nhất là -3,6%,
sai số lớn nhất là 2,2%; đối với phương pháp CLS, sai số bé nhất là -
3,2%, sai số lớn nhất là 2,2%. Như vậy, các phương pháp cho kết quả
chấp nhận với sai số RE (%) nhỏ do đó có độ đúng tốt.
3.4.2.2. Đánh giá độ lặp của phương pháp khi phân tích dung
dịch chuẩn phòng thí nghiệm
Kết quả cho thấy: Giá trị RSD của AML và VAL cả 3 lần
đo lặp lại cho các mẫu từ H1 đến H4 là 0,4 % , của HYD từ 0,4
% đến 0,5 % < ½ RSDH, chứng tỏ rằng các phương pháp đạt
được độ lặp lại tốt (bảng 3.21).
Nồng độ trung bình của ba chất AML, HYD và VAL trong
các mẫu H1, H2 được tính theo hai phương pháp là như nhau
(p>0,05). Trong khi đó đối với mẫu H3 và H4 nồng độ trung
bình xác định được theo hai phương pháp khác nhau (p<0,05).
Để đánh giá sự khác biệt này có ý nghĩa về mặt thống kê hay
không, sử dụng kiểm định t (t-test) để so sánh giá trị trung bình
của hai phương pháp, kết quả thu được ở bảng 3.23 và hình 3.9.
Từ bảng 3.23 áp dụng phương pháp kiểm định t theo cặp
(paired-t-test) cho thấy: Khi sử dụng hai phương pháp Kalman
và BPTT để tính toán nồng độ AML, HYD và VAL ở mẫu H4
đều thu được ttính > tlt. Vì vậy có thể kết luận nồng độ trung bình
tính được từ hai phương pháp là khác nhau có ý nghĩa về mặt
thống kê (với p< 0,05).
18
Bảng 3.9. Kết quả xác định độ lặp lại của phương pháp đối với hỗn hợp AML, HYD và VAL
Mẫu Thông số
AML HYD VAL
Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB
H1
CK (µg/mL) 0,253 0,252 0,254 0,253 0,320 0,320 0,321 0,320 3,990 3,980 4,010 3,993
RSDK (%) 0,4 0,3 0,4
CS (µg/mL) 0,253 0,253 0,254 0,253 0,319 0,319 0,321 0,319 3,993 3,981 4,009 3,994
RSDS (%) 0,4 0,4 0,4
½ RSDH 9,9 9,5 6,5
H2
CK (µg/mL) 0,511 0,510 0,514 0,512 0,646 0,645 0,650 0,647 8,060 8,044 8,109 8,071
RSDK (%) 0,4 0,5 0,4
CS (µg/mL) 0,511 0,510 0,514 0,512 0,645 0,644 0,649 0,646 8,059 8,043 8,107 8,070
RSDS (%) 0,4 0,5 0,4
½ RSDH 8,9 8,6 5,9
H3
CK (µg/mL) 1,016 1,013 1,020 1,016 1,290 1,286 1,296 1,291 16,050 15,994 16,114 16,053
RSDK (%) 0,4 0,4 0,4
CS (µg/mL) 1,017 1,013 1,021 1,017 1,284 1,279 1,290 1,284 16,037 15,980 16,101 16,040
RSDS (%) 0,4 0,5 0,4
½ RSDH 8,0 7,9 5,5
H4
CK (µg/mL) 4,981 4,971 5,008 4,987 5,064 5,054 5,089 5,069 4,821 4,811 4,844 4,825
RSDK (%) 0,4 0,4 0,4
CS (µg/mL) 4,841 4,831 4,865 4,846 5,109 5,099 5,135 5,114 4,873 4,864 4,898 4,878
RSDS (%) 0,4 0,4 0,4
½ RSDH 6,3 6,3 6,3
CK, RSDK: Nồng độ, độ lặp lại tính được theo phương pháp Kalman; CS, RSDS: Nồng độ, độ lặp lại tính được theo phương pháp Simulan.
19
3.6. Áp dụng thực tế
3.6.1. Kiểm soát chất lượng phương pháp phân tích
3.6.1.1. Độ lặp lại
Kết quả khảo sát các mẫu thuốc chứa các hỗn hợp TEL và HYD;
PAR và CAF; PAR và IB; AML, HYD và VAL cho thấy độ lặp lại RSD
lần lượt là: từ 0,8 % đến 5,7 %; từ 0,3 % đến 0,9 %; từ 0,2 % đến 1,2 %, từ
2,2 % đến 2,3 % (đều < ½ RSDH). Như vậy quy trình phân tích đã áp
dụng để xác định đồng thời TEL và HYD trong mẫu thuốc cho độ
lặp lại tốt.
3.6.1.2. Độ đúng
Phân tích mẫu thêm chuẩn:
- Kết quả phân tích đối với các hỗn hợp 2 cấu tử (hỗn hợp TEL
và HYD, hỗn hợp PAR và CAF, hỗn hợp PAR và IB) và hỗn hợp 3
cấu tử (AML, HYD và VAL) cho thấy: Cả 3 phương pháp Kalman,
bình phương tối thiểu, phổ đạo hàm đều đạt được độ đúng tốt với độ
thu hồi thỏa mãn yêu cầu: Theo AOAC (Hiệp hội các nhà hóa học
phân tích Mỹ), khi phân tích những nồng độ cỡ 1 ppm - 10 ppm
(ppm ≈ µg/mL), nếu đạt được độ thu hồi trong khoảng 80 - 110 %, là
đạt yêu cầu. Cụ thể:
Phương pháp Kalman và BPTT đạt được độ thu hồi từ 90 %
(khi xác định AML trong hỗn hợp AML, HYD và VAL) đến 107 %
(khi xác định IB trong hỗn hợp PAR và IB).
Phương pháp PĐH đạt được độ thu hồi từ 93 % đến 113 % (khi
xác định TEL trong hỗn hợp TEL và HYD).
Điển hình như kết quả độ thu hồi của AML trong hỗn hợp
AML, HYD và VAL được thể hiện ở bảng 3.40.
Đối với hỗn hợp hai chất: Tuy độ lặp lại của 3 phương pháp
Kalman, BPTT, PĐH (đánh giá qua S hoặc S2) có khác nhau, nhưng
chúng đều đạt được độ đúng tốt (đối với cả PAR và IB) khi so sánh
với phương pháp HPLC với p > 0,05.
Đối với hỗn hợp ba chất cho thấy: Kết quả của phương pháp
Kalman và phương pháp BPTT đều cho kết quả không sai khác có ý
nghĩa thống kê so với phương pháp HPLC (do các giá trị ttính đều nhỏ
hơn giá trị ttới hạn với p > 0,30). Tuy vậy, dựa vào các giá trị p (mức ý
nghĩa thống
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- tom_tat_luan_an_nghien_cuu_phat_trien_phuong_phap_chemometri.pdf