zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2024-90-1-17-25zldm-2094Research ArticleАНАЛИЗ ВЕЩЕСТВАSUBSTANCES ANALYSISНедеструктивный анализ лекарственных средств фторхинолонового ряда цветометрическим методом с использованием смартфонаNon-destructive colorimetric analysis of drugs for fluoroquinolones using a smartphoneАмелинВ. Г.AmelinV. G.

Василий Григорьевич Амелин

600000, г. Владимир, ул. Горького, д. 87

123022, Москва, Звенигородское шоссе, д. 5

Vasily G. Amelin

87, Gor’kogo ul., Vladimir, 600000

5, Zvenigorodskoye shosse, Moscow, 123022

ЕмельяновО. Э.EmelyanovO. E.

Олег Эдуардович Емельянов

600000, г. Владимир, ул. Горького, д. 87

Oleg E. Emelyanov

87, Gor’kogo ul., Vladimir, 600000

Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых; Всероссийский государственный центр качества и стандартизации лекарственных средств для животных и кормовРоссияAlexander Grigorievich and Nikolai Grigorievich Stoletov Vladimir State University; The Russian State Center for Animal Feed and Drug Standardization and QualityRussian FederationВладимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича СтолетовыхРоссияAlexander Grigorievich and Nikolai Grigorievich Stoletov Vladimir State UniversityRussian Federation2024220120249011725Copyright © Амелин В.Г., Емельянов О.Э., 20242024Амелин В.Г., Емельянов О.Э.Amelin V.G., Emelyanov O.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/2094

Предложен способ недеструктивного анализа лекарственных средств на содержание фторхинолонов по диффузному отражению ИК-излучения с использованием смартфона и напечатанного на 3D-принтере устройства. Установлено, что диффузное отражение ИК-излучения с длиной волны 850 нм от таблеток с действующим веществом фторхинолонового ряда можно зафиксировать с помощью камеры смартфона. Блистерная упаковка и оболочка таблетки не препятствуют прохождению излучения, что подтверждено путем сравнения результатов цветометрического определения фторхинолонов в образцах лекарственных средств в упаковке, без нее и на расколе таблетки. Наблюдается корреляция аналитического сигнала и концентрации действующего вещества вне зависимости от варианта исследования. Показана возможность использования хемометрических методов, что позволяет сократить время анализа и визуализировать полученные данные. Массив данных обрабатывали методами главных компонент (PCA), иерархического кластерного анализа (HCA), частичной регрессии метода наименьших квадратов (PLS) и методом наименьших квадратов с применением программного обеспечения PhotoMetrix PRO®. С помощью данных алгоритмов проводили идентификацию препаратов по их производителю. Цветометрические сигналы от таблеток одного производителя образуют отдельные кластеры на диаграммах, построенных с использованием алгоритма HCA. Данные, полученные с помощью PCA, указывают на расположение сигналов от таблеток разных производителей в отдельных квадрантах, что позволяет идентифицировать фармацевтическую компанию, а также и страну производства. Так, препарат «Ципрофлоксацин» с разной концентрацией действующего вещества, изготовленный в России, находится в квадрантах 2 и 4, тогда как препараты, произведенные в Индии, — в квадрантах 1 и 3. Подробно рассмотрено использование хемометрических методов анализа для определения действующих веществ. Относительное стандартное отклонение результатов анализа не превышало 0,07.

A technique for non-destructive analysis of drugs for fluoroquinolones by diffuse reflection of IR radiation using a smartphone and a device printed on a 3D printer is proposed. It is shown that the diffuse reflection of IR radiation (850 nm) from tablets containing fluoroquinolones as an active substance can be recorded by a smartphone camera. The blister pack and the shell of tablets do not interfere with the passage of IR radiation, which is confirmed by a comparative analysis of the results of the colorimetric determination of fluoroquinolones in drug samples in a package, without it, and on a tablet split. A correlation of the analytical signal with the concentration of the active substance is observed regardless of the test option. The possibility of using chemometric methods providing the reduction of the time of analysis and visualization of the data obtained is shown. The dataset was processed by the principal component analysis (PCA), hierarchical cluster analysis (HCA), partial least squares regression (PLS), and the method of least squares using PhotoMetrix PRO® software. The aforementioned algorithms also provided identification of drugs by the manufacturer. Colorimetric signals from tablets of the same manufacturer form separate clusters on the charts constructed using the HCA algorithm. Data obtained using PCA indicate the location of signals from tablets from different manufacturers in separate quadrants, which makes it possible to identify the pharmaceutical company, as well as the country of manufacture, e.g., the drug Ciprofloxacin with different concentrations of the active substance manufactured in Russia is located in quadrants 2 and 4, whereas the drugs manufactured in India are located in quadrants 1 and 3. The relative standard deviation of the analysis results did not exceed 0.07. The use of chemometric methods of analysis in determination of active substances is considered in detail.

фторхинолонылекарственные средствацифровая цветометрия в ближней ИК-областисмартфоннедеструктивный анализ.fluoroquinolonesdrugsnear-infrared (NIR) digital colorimetrysmartphonenon-destructive analysis.ReferencesМашковский М. Д. Лекарственные средства: пособие для врачей. — М.: Новая волна, 2012. — 1216 с.Mashkovsky M. D. Medicines: a guide for doctors. — Moscow: Novaya Volna, 2012. — 1216 p. [in Russian].Mostafa S., El-Sadek M., Alla E. A. Spectrophotometric determination of enrofloxacin and pefloxacin through ion-pair complex formation / J. Pharm. Biomed. Anal. 2002. Vol. 28. P. 173 – 180. DOI: 10.1016/s0731-7085(01)00591-xMostafa S., El-Sadek M., Alla E. A. Spectrophotometric determination of enrofloxacin and pefloxacin through ion-pair complex formation / J. Pharm. Biomed. Anal. 2002. Vol. 28. P. 173 – 180. DOI: 10.1016/s0731-7085(01)00591-xAmin A. S., Gouda A. A. E., El-Sheikh R., Zahran F. Spectrophotometric determination of gatifloxacin in pure form and in pharmaceutical formulation / Spectrochim. Acta, Part A. 2007. Vol. 67. P. 1306 – 1313. DOI: 10.1016/j.saa.2006.09.041Amin A. S., Gouda A. A. E., El-Sheikh R., Zahran F. Spectrophotometric determination of gatifloxacin in pure form and in pharmaceutical formulation / Spectrochim. Acta, Part A. 2007. Vol. 67. P. 1306 – 1313. DOI: 10.1016/j.saa.2006.09.041Gonzalez J. A. O., Mochon M. C., de la Rosa F. J. B. Spectrofluorimetric determination of levofloxacin in tablets, human urine and serum / Talanta. 2000. Vol. 52. P. 1149 – 1156. DOI: 10.1016/S0039-9140(00)00484-7Gonzalez J. A. O., Mochon M. C., de la Rosa F. J. B. Spectrofluorimetric determination of levofloxacin in tablets, human urine and serum / Talanta. 2000. Vol. 52. P. 1149 – 1156. DOI: 10.1016/S0039-9140(00)00484-7Ocana J. A., Barragan F. J., Callejon M. Fluorescence and terbium-sensitised luminescence determination of garenoxacin in human urine and serum / Talanta. 2004. Vol. 63. P. 691 – 697. DOI: 10.1016/j.talanta.2003.12.016Ocana J. A., Barragan F. J., Callejon M. Fluorescence and terbium-sensitised luminescence determination of garenoxacin in human urine and serum / Talanta. 2004. Vol. 63. P. 691 – 697. DOI: 10.1016/j.talanta.2003.12.016Ocana J. A., Barragan F. J., Callejon M. Spectrofluorimetric and micelle-enhanced spectrofluorimetric determination of gatifloxacin in human urine and serum / J. Pharm. Biomed. Anal. 2005. Vol. 37. P. 327 – 332. DOI: 10.1016/j.jpba.2004.10.027Ocana J. A., Barragan F. J., Callejon M. Spectrofluorimetric and micelle-enhanced spectrofluorimetric determination of gatifloxacin in human urine and serum / J. Pharm. Biomed. Anal. 2005. Vol. 37. P. 327 – 332. DOI: 10.1016/j.jpba.2004.10.027Амелин В. Г., Шаока З. А. Ч., Большаков Д. С. Твердофазно-флуориметрическое определение хинолонов на целлюлозной бумаге и в тонком слое силикагеля в лекарственных препаратах с использованием смартфона / Журн. аналит. химии. 2021. Т. 76. № 7. С. 593 – 602. DOI: 10.31857/S0044450221070033Amelin V. G., Shogah Z. A. C., Bol’shakov D. S. Solid-Phase-Fluorimetric Determination of Quinolones in Medicinal Preparations on Cellulose Paper and in a Thin Silica Layer Using a Smartphone / J. Anal. Chem. 2021. Vol. 76. N 7. P. 797 – 805. DOI: 10.1134/S1061934821070030Амелин В. Г., Шаока З. А. Ч., Большаков Д. С., Третьяков А. В. Цифровая цветометрия индикаторных тест-систем с использованием смартфона и хемометрического анализа при определении хинолонов в лекарственных препаратах / Журн. прикл. спектроскопии. 2022. Т. 89. № 1. С. 84 – 93. DOI: 10.47612/0514-7506-2022-89-1-84-93Amelin V. G., Shogah Z. A. C., Bol’shakov D. S., Tretyakov A. V. Digital colorimetry of indicator test-systems using a smartphone and chemometric analysis in determination of quinolones in pharmaceuticals / Zh. Prikl. Spektrosk. 2022. Vol. 89. N 1. P. 84 – 93 [in Russian]. DOI: 10.47612/0514-7506-2022-89-1-84-93Кузьмина Н. Е., Моисеев С. В., Романов Б. К. Проблемы использования метода БИК-спектрометрии для установления подлинности действующего вещества в лекарственных препаратах / Ведомости научного центра экспертизы средств медицинского применения. 2021. Т. 11. № 1. С. 49 – 54. DOI: 10.30895/1991-2919-2021-11-1-49-54Kuz’mina N. E., Moiseev S. V., Romanov B. K. Problems of using the method of NIR spectrometry to establish the identity of the active substance in drugs / Vedom. Nauch. Ts. Ékspert. Sredstv Med. Prim. 2021. Vol. 11. P. 49 – 54 [in Russian]. DOI: 10.30895/1991-2919-2021-11-1-49-54Балыклова К. С., Титова А. В., Садчикова Н. П. и др. Анализ таблеток ацетилсалициловой кислоты методом ИК-спектроскопии в ближней области / Вест. Росздравнадзора. 2013. № 2. С. 62 – 65.Balyklova K. S., Titova A. V., Sadchikova N. P., et al. Analysis of Acetylsalicylic Acid Tablets by Near-IR Spectroscopy / Vestn. Roszdravnadzora. 2013. Vol. 2. P. 62 – 65 [in Russian].Басова Е. М., Литвиненко Ю. Н., Полотнянко Н. А. Определение производителей лекарственных препаратов с применением ИК-спектроскопии и метода главных компонент / Вест. международного ун-та природы, общества и человека «Дубна». 2019. Т. 43. № 2. С. 7 – 15.Basova E. M., Litvinenko Iu. N., Polotnianko N. A. Identification of drug manufacturers using IR spectroscopy and principal component analysis / Vestn. Mezhdunar. Univ. Prirody Obshch. Chel. «Dubna». 2019. Vol. 43. P. 7 – 15 [in Russian].Басова Е. М., Полотнянко Н. А. Стратегия выявления возможной фальсификации лекарственных препаратов на примере таблеток «Ацетилсалициловая кислота» и «Парацетамол» / Вест. международного ун-та природы, общества и человека «Дубна». 2020. Т. 49. № 4. С. 3 – 13.Basova E. M., Polotnianko N. A. Strategy for detecting possible falsification of drugs on the example of tablets «Acetylsalicylic acid» and «Paracetamol» / Vestn. Mezhdunar. Univ. Prirody Obshch. Chel. «Dubna». 2020. Vol. 49. P. 3 – 13 [in Russian].Моногарова О. В., Осколок К. В., Апяри В. В. Цветометрия в химическом анализе / Журн. аналит. химии. 2018. Т. 73. № 11. С. 857 – 867. DOI: 10.1134/S0044450218110063Monogarova O. V., Oskolok K. V., Apyari V. V. Colorimetry in chemical analysis / J. Anal. Chem. 2018. Vol. 73. N 11. P. 1076 – 1084. DOI: 10.1134/S1061934818110060Апяри В. В., Горбунова М. В., Исаченко А. И. и др. Использование бытовых цветорегистрирующих устройств в количественном химическом анализе / Журн. аналит. химии. 2017. Т. 72. № 11. С. 963 – 977. DOI: 10.7868/S0044450217110019Apyari V. V., Gorbunova M. V., Isatchenko A. I., et al. Use of household color-recording devices in quantitative chemical analysis / J. Anal. Chem. 2017. Vol. 72. N 11. P. 1127 – 1137. DOI: 10.1134/S106193481711Иванов В. М., Кузнецова О. В. Химическая цветометрия: возможности метода, области применения и перспективы / Успехи химии. 2001. Т. 70. ¹ 5. С. 411 – 428. DOI: 10.1070/RC2001v070n05ABEH000636Ivanov V. M., Kuznetsova O. V. Chemical colorometry: potential of the method, application areas and future prospects / Rus. Chem. Rev. 2001. Vol. 70. N 5. P. 357 – 372. DOI: 10.1070/RC2001v070n05ABEH000636Huang X., Xu D., Chen J., et al. Smartphone-based analytical biosensors / Analyst. 2018. Vol. 143. P. 5330 – 5351. DOI: 10.1039/c8an01269eHuang X., Xu D., Chen J., et al. Smartphone-based analytical biosensors / Analyst. 2018. Vol. 143. P. 5330 – 5351. DOI: 10.1039/c8an01269eRezazadeh M., Seidi Sh., Lid M., et al. The modern role of smartphones in analytical chemistry / Trends Anal. Chem. 2019. Vol. 118. P. 548 – 555. DOI: 10.1016/j.trac.2019.06.019Rezazadeh M., Seidi Sh., Lid M., et al. The modern role of smartphones in analytical chemistry / Trends Anal. Chem. 2019. Vol. 118. P. 548 – 555. DOI: 10.1016/j.trac.2019.06.019Böck F. C., Helfer G. A., da Costa A. B., et al. PhotoMetrix and colorimetric image analysis using smartphones / J. Chemometrics. 2020. Vol. 34. P. 1 – 20. DOI: 10.1002/cem.3251Böck F. C., Helfer G. A., da Costa A. B., et al. PhotoMetrix and colorimetric image analysis using smartphones / J. Chemometrics. 2020. Vol. 34. P. 1 – 20. DOI: 10.1002/cem.3251Helfer G. A., Magnus V. S., Böck F. C., et al. PhotoMetrix: An application for univariate calibration and principal components analysis using colorimetry on mobile devices / J. Braz. Chem. 2017. Vol. 28. P. 328 – 335. DOI: 10.5935/0103-5053.20160182Helfer G. A., Magnus V. S., Böck F. C., et al. PhotoMetrix: An application for univariate calibration and principal components analysis using colorimetry on mobile devices / J. Braz. Chem. 2017. Vol. 28. P. 328 – 335. DOI: 10.5935/0103-5053.20160182Rateni G., Dario P., Cavall F. Smartphone-based food diagnostic technologies: A Review / Sensors. 2017. Vol. 17. P. 1 – 22. DOI: 10.3390/s17061453Rateni G., Dario P., Cavall F. Smartphone-based food diagnostic technologies: A Review / Sensors. 2017. Vol. 17. P. 1 – 22. DOI: 10.3390/s17061453

The authors declare that there are no conflicts of interest present.