药物x射线衰减系数的无损定性分析

摘要

在8 ~ 44 keV的低光子能量范围内，用高纯锗(HPGe)检测器测定了不同公司原料药相似样品的质量衰减系数。双氯芬酸钠片是一种口服混悬剂，属于非甾体抗炎药组。采用非破坏性方法，通过测定质量衰减系数(MAC)，对不同制药公司生产的优选药物双氯摩(Diclomol)、迪那帕(Dynapar)、Voveran Plus和Diclogesic进行定性分析。所得结果与WinXCom理论值进行了比较，为该药的质量分析提供了依据。该方法证实了质量衰减系数可用于任何药物的定性分析，与其他技术/方法相比，样品完全被破坏，是一种非破坏性的技术。因此，从药品质量评价的角度讨论了不同公司的药品质量的评价。

关键字

药品，原料药，HPGe, WinXCom，质量衰减系数

介绍

质量衰减系数(MAC)，符号写为μ/ρ，是在给定质量单位厚度的物质中入射光子与物质之间相互作用的平均次数的度量。因此，质量衰减系数在辐射屏蔽、农业、医疗领域、航空工程、光子传输、空间研究、军事、安全检查目的(现在最重要)和研究开发等不同领域的重要性已经被发现。因此，鉴于上述应用的准确性，我们进行了实验研究，确定了各种类型的材料，如元素[1]、化合物[2]、组织等效化合物[3]、混合物(不同元素百分比)[4]、合金[5]等在不同光子能量下的质量衰减系数值，以研究所考虑的材料的质量。因此，我们介绍了一种通过测定质量衰减系数来分析药物样品质量的无损方法或技术。

无损检测技术(NDT)在应用物理/医学/工业中具有重要的作用。它在工业产品的定性分析或质量控制、放射性物质的控制、组织和器官的诊断等领域具有广泛的应用。该方法的主要任务是确定被检测对象的技术特征和特性。至关重要的是，不仅要为科学和技术调查提供更好的工具，而且要满足目前对改善平民的保护、安全和健康的需要。现在，一个强烈的兴趣已经发展到确定产品的质量控制方面的整体组成，而不破坏。单一产品由不同的公司生产，这些公司可能会也可能不会保持质量和数量(特别是在药品中)。市场上针对特定疾病的药物有不同的品牌名称。在这方面，选择非甾体抗炎药(NSAIDs)进行定性分析。非甾体抗炎药通常用于治疗急性或慢性疼痛和炎症。一般建议用于类风湿性关节炎、骨关节炎、肾绞痛、因炎症组织损伤引起的轻中度疼痛等症状的缓解。 Diclofenac sodium is one of the NSAIDs pharma drugs which we opted for the present study.

双氯芬酸钠片含有50毫克双氯芬酸钠(C14H11Cl2NO2化学名称为2-(2-(2,6 -二氯苯胺)苯基)乙酸)和500毫克扑热息痛(C8H9NO2化学名称为n -乙酰基-对氨基酚)。此药用于减轻头痛、身体疼痛、牙痛、运动和意外伤害、风湿病、关节炎、腰痛、滑囊炎和坐骨神经痛。印度不同实验室生产的四种双氯芬酸钠品牌药物分别来自北阿坎德邦的双氯酚和迪纳帕，来自索兰(HP)和卡纳塔克邦的Diclogesic和Voveran Plus。一旦药剂师进行定性和定量分析，这些药物就会投入市场。但是这些分析对于制药行业来说是非常关键和必要的。因此，分析方法以及所涉及的分析工具在制药业务中具有首要的重要性。一些众所周知的分析工具，如HPLC [6,7]， GC[8]，定量薄层色谱(TLC)[9]等，可供药物分析人员使用。

本研究的目的是建立和验证特异性、准确性、精密度和可重复性的无损分析方法。并试图描述质吸收谱在药品质量保证评价中的优点。然而，在文献中，并没有这样的报道，即在光子能量为8.036 keV到44.216 keV的范围内，对药物样品进行质量衰减系数测量，从而确定药物的质量控制。

质量衰减系数(Mac)

低z材料常被用作或被考虑用作x射线的散射。这些用途可能源于降低x射线束强度的愿望，例如用于诊断目的，或者可能由于实验几何限制而需要。当允许辐射通过任何材料时，由于光子和衰减介质中的物质/原子之间的相互作用，辐射强度逐渐降低。它是由主光子的吸收和散射引起的。入射强度为I0的单能光子窄光束，穿透质量厚度为x、密度为<<的吸收材料，以强度I出现，由指数定律给出。

其中I/I0为透射率。由此，μ/ρ可以由I, I0和x的测量值得到。注意，质量厚度定义为单位面积的质量，并通过厚度t乘以密度ρ即x = ρ t得到。然后，上面的方程可以重写为:

如果吸收剂由化合物或均质混合物组成，则质量衰减系数可以由化合物中组成元素的单个质量衰减系数的加权平均值(按质量)近似计算，通常使用通常称为混合规则的布拉格可加性定律来估计。

(µ/ρ)_l第i元素和ω的质量衰减系数是多少_我是第i个元素的权重分数。

实验的程序

实验布置见图1．实验由一个低碳钢(MS)支架组成，其中可以插入两个引线支架。上面的支架同时容纳源和准直器以准直入射光束，而下面的支架同时容纳吸收器和准直器以准直发射光束。它们的位置是如此固定，以至于吸收器位于源和探测器之间的中间，并与光束垂直放置。为了确定质量衰减系数，许多研究者采用了不同的方法来测量光子强度。光子强度测量采用了良好的几何结构。在良好的几何布置中，位于探测器上方的刚性支架将光源，样品和准直器固定在各自的位置，以确保垂直对齐。来自放射源S的光子被前置准直器C1准直，入射到与光束垂直的吸收体AB上，吸收体AB位于放射源和探测器之间的中间位置。通过第二引线准直器C2传输的光子被HPGe探测器系统检测到。采用一对直径6 mm、厚3.5 cm的铅准直器对光子光束进行准直。 These two collimators were kept at the middle position of the collimator stand between source and detector of 10 cm distance. The sample/s is kept exactly at the mid position of the two collimators as shown in图1．在由一对直径为6 mm的准直器组成的良好几何排列的源光谱中，没有注意到吸收器和准直器对小散射光子和多散射光子的明显影响。由于准直器，支架和其他成分的荧光强度被发现要么远离感兴趣的区域，要么从观察光谱中发现可以忽略不计。在本工作中，55Fe和57Co放射性同位素的强度分别约为740 kBq (20 mCi)。这两种放射性同位素都是从印度孟买BRIT采购的，以实验中使用的标准x射线源的形式。采用370MBq (10 mCi) 241Am的变能x射线(VEX)源作为主要激发辐射源。来自241Am的59.65 keV伽马光子入射到铜和铷靶上，产生具有靶特征能量的荧光x射线。当使用HPGe探测器对这些源的光子光谱进行分析时，没有发现明显的杂质图2．与感兴趣区域的x射线强度相比，发现来自源的内部轫致辐射强度可以忽略不计。

在我们的实验中，根据实验中使用的源的类型，观察到不同的背景水平。本调查中使用的来源的相对背景从10-3到10-1不等;从Rose和Shapiro图中可以发现，对于这些，Topt分别为0.12和0.20。与透射强度相关的统计误差在<1%以内;对背景和入射强度采用相同的计数时间方法，以获得所有数据测量的良好统计精度。显然，这取决于源的强度。

在本测量中，x射线质量衰减系数的研究采用原子序数为12

x射线光谱仪由一个面积为500mm2_10mm厚的高纯度锗的n型x射线探测器组成，与DSA-1000 16 k MCA相连。该光谱仪由Genie 2000软件操作。探测器通过一个冷却场效应管器件直接耦合到一个前置放大器，并机械地安装在刚性低温恒温器上，附带一个30点燃的杜瓦液氮。DSA-1000允许独立选择上升时间和平顶。高斯整形(处理时间)通过上升时间和平顶选择来设定，优化了探测器的性能、光谱能量、计数率和分辨率。HPGe探测器以及DSA-1000的分辨率为191 eV, 5.895 keV，而制造商的分辨率为200 eV。整个实验期间，室内环境温度保持恒定(220℃)。首先用精密脉冲发生器检查电子设备的线性度和稳定性。然后利用55Fe和57Co、241Am变能x射线源的x射线和<-射线对HPGe探测器光谱仪进行标定。通过在不同的时间间隔记录光谱来测试光谱仪的稳定性。 The duration of the intensity measurement at various thicknesses of specimen was fixed by following Rose and Shapiro (1948) conditions. Dead time correction were also made as the count rate show dead time loss of 2–3% in case of 241Am variable energy X-ray source. Photon spectra were recorded in the following order: Spectrum B-background spectrum recorded without source and sample. Spectrum BS-background plus source spectrum recorded with source but without sample. Spectrum BT-background plus transmitted spectrum recorded with source and sample. Spectrum BT was recorded for each member of set of samples having different thicknesses of a material. Spectrum B and Spectrum BS were recorded again. The incident spectrum was obtained by subtracting Spectrum B from Spectrum BS and the transmitted spectrum was obtained by subtracting Spectrum B from Spectrum BT. In both the spectra the photo peak had Gaussian distribution. By integrating the incident spectrum and the transmitted spectrum over selected width of the photo peak, incident intensity I0 and transmitted intensity I were obtained. Finally the µm was obtained from the slope of the straight line fitted by plotting a graph of ln I as a function of thickness; method of least squares.

质量衰减系数的测量采用Creagh和Hubbell建议，但这里采用的透射范围为0.02

利用继承XCOM[11]程序的WinXCom[10]程序对质量衰减系数的理论值进行了估算。理论值和实验值之间的相对差值或百分比偏差(PD)在表2．它们是用公式计算的，

结果与讨论

为了分析我们采用上述方法得到的质量衰减系数值的实验数据，将六个元素和三个生物等价物列于表中表1 - 2．每个表中有两组数据。每组包含6个元素和3个化合物，实验和理论估计的WinXCom值和百分比偏差也显示在表格中的每个能量中。实验结果与理论估计(WinXCom)值的偏差不超过1%，在几乎所有的情况下，所有的元素和化合物的能量。所有情况下的偏差百分比均小于1%，表明理论与实验结果吻合较好。由此得出结论，当使用低能光子探测器时，采用Hubbell和Creagh准则，采用透射范围为0.02

采用上述实验方法，通过测量MAC来分析不同厂家生产的药品样品的质量。四家生产双氯芬酸钠片的制药公司的实验结果和理论估计的质量衰减系数及其相应的误差在表3 - 5．每个表中引用了两组数据，分别对应两种能量。在每组数据中，第一列给出制造公司/品牌名称，第二列和第三列给出质量衰减系数的测量和估计结果，最后一列给出实验值与理论值的相对偏差或百分比偏差。WinXCom MAC值仅对应于活性药物成分，但实验数据MAC值的结果对应于化合物中存在的活性和非活性药物成分。理论值所涉及的不确定度约为1-2%。由于我们的实验值的再现性在1%以内，并且计数统计的误差贡献在1%左右，因此面密度厚度测量的结果约为1%。在表3-5中所选的样品中，可以确认在低能区观察到约76%的衰减，随着能量从32.060和44.216 keV衰减下降到23- 27%，衰减的概率下降到40-50%，如图3所示图3．在低能区，由于光电过程的贡献，光电过程比低能区相干和非相干过程的贡献占主导地位，因此MAC值比高能区要高。

通过上述讨论，根据相对/百分比偏差(PD)对所选药品和生产企业进行定性分析。所有选定样本的PD列于表3-5。PD约为2%时，视为实验值与理论值吻合较好，PD大于2%时，视为实验值与理论值不一致。从表1-2六种元素和三种化合物的测试数据来看，总体PD小于4%，因此是很好的一致性。但在药物的情况下，在高能量和低能量下，它分别在34-40%和70-73%之间变化。由于理论值只对应于活性药物成分(API)，而实验结果反映了光子(x射线)与活性药物成分相互作用的信息。因此，通常被称为赋形剂的非活性药物成分的贡献大于原料药。关于图4在整个能量区域的百分比偏差中，双氯酚的辅料含量最少。换句话说，Diclogesic的辅料含量最高/最多，其次是Voveran Plus和Dynapar。

结论

每片未包装药片的平均重量为600- 800毫克，但实际的活性药物成分为550毫克(双氯芬酸钠50毫克，扑热息痛500毫克)，剩余的30%含有非活性药物成分，称为赋形剂，即愉悦眼睛的着色剂，味道和缓冲等，但这些物质有助于MAC值。，光子与这些基材的相互作用导致WinXCom与实验质量衰减系数值偏差较大。因此，在实验结果和讨论的基础上，我们可以得出结论，所采用的技术是一种无损、快速分析、成本不高的药物检测技术。

确认

其中一位作者BRK感谢新德里大学教育资助委员会为开展这项工作提供的财政支持。

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