Analiza chimiometrică a spectrelor RMN cu câmp redus 1H pentru dezvăluirea falsificării dietelor de slăbire
Date asociate
Abstract
1. Introducere
În prezent, adulterarea suplimentelor alimentare (DS) cu medicamente aprobate sau neaprobate reprezintă o amenințare pentru sănătatea consumatorilor [1]. Adulterarea preparatelor de slăbire cu ingrediente farmaceutice active pentru a le crește efectele este o problemă larg raportată [2]. Cei mai comuni doi adulteranți detectați în preparatele pentru slăbit sunt sibutramina și fenolftaleina, singuri sau în combinație [3,4,5]. Sibutramina este un medicament anorectic care a fost retras de pe piața multor țări (Uniunea Europeană, SUA, China, Australia, India ...) din 2010 din cauza preocupărilor cardiovasculare. Fenolftaleina este utilizată pentru proprietățile sale laxative, chiar dacă a fost îndepărtată de pe piața produselor fără prescripție medicală la sfârșitul anilor '90 din cauza unui risc cancerigen [6].
Au fost propuse diferite metode analitice pentru detectarea și/sau cuantificarea medicamentelor nedeclarate în DS de slăbire. Cea mai frecvent descrisă tehnică este cromatografia lichidă cu detectare cu ultraviolete, diode-array sau spectrometrie de masă [7,8,9]. Au fost propuse alte metode, inclusiv spectroscopia vibrațională [10], cromatografia gazoasă [4] sau cromatografia cu schimb de ioni cu detectarea conductivității [11]. Spectroscopia RMN cu câmp înalt (HF) 1 H a fost, de asemenea, aplicată cu succes pentru detectarea și cuantificarea adulteranților în DS slăbire [5].
RMN cu câmp redus (LF) este o tehnică emergentă bazată pe utilizarea unei noi generații de RMN compactă [12,13,14]. Câteva aplicații ale RMN LF în domeniul farmaceutic au fost descrise recent [15,16,17,18,19] și s-a demonstrat fezabilitatea RMN LF pentru dezvăluirea adulterării DS [15,19].
Scopul prezentului studiu este de a aprofunda evaluarea RMN LF pentru a detecta adulterarea DS slăbind prin cuplarea datelor LF 1 H RMN cu o analiză chimiometrică, permițând astfel clasificarea eșantioanelor fără interpretarea de către experți a spectrelor RMN înregistrate pe un benchmark cu costuri reduse. spectrometru. Am analizat astfel DS slăbire adulterată și neadulterată, caracterizată anterior calitativ și cantitativ prin HF 1 H RMN [5], cu LF 1 H RMN pentru a crea modele statistice în care sunt injectate datele LF 1 H RMN de noi probe . Sunt discutate interesul și limitările acestei abordări.
2. Rezultate și discuții
2.1. Analiza LF 1 H RMN
Scăderea în greutate DS utilizată în acest studiu, cu excepția probelor de testare recent achiziționate (T), a fost analizată anterior și complet caracterizată prin HF 1 H RMN, adică natura și cantitatea de adulteranți pe unitate (capsulă, tabletă sau plic) erau cunoscuți [5]. Lista completă a DS este prezentată în Tabelul S1.
În prima etapă a prezentului studiu, toate DS au fost analizate în duplicat prin LF 1 H RMN în metanol deuterat. Timpul de înregistrare al fiecărui spectru a fost de 15,5 minute, iar profilurile probelor tipice sunt ilustrate în Figura 1 .
Spectre tipice LF 1 H RMN ale suplimentelor alimentare pentru scăderea în greutate înregistrate la 60 MHz (grupa N, neadulterată (naturală); S, grupul adulterat cu sibutramină; P, grupul adulterat cu fenolftaleină; PS, atât grupa adulterată cu sibutramină, cât și fenolftaleina ). Ph: fenolftaleină; Sib: Sibutramină; FA: Acizi grași; TSP: Referință internă; *: CD2HOD.
Deși spectrele LF 1 H RMN sunt destul de slab rezolvate, principalele semnale caracteristice ale sibutraminei și fenolftaleinei, cei doi adulteranți cei mai frecvenți ai DS de slăbire, sunt ușor de detectat singuri sau în combinație. După cum se poate vedea în Figura 1, sibutramina este identificată în probele S5 și PS2 prin semnalele protonilor săi aromatici la 7,41 ppm și ale grupărilor sale metil la 2,49 (CH3 12 și 13) și 1,02 (CH3 16 și 17) ppm. În mod similar, protonii aromatici ai fenolftaleinei dau un model caracteristic (6,5-8,0 ppm) care poate fi observat în DS P1 și PS2. Eșantionul N5 este un DS fără adulterant și, cu excepția semnalelor de referință și a solventului, doar semnalul unor protoni CH2 de acizi grași din extracte din plante este ușor detectat la 1,27 ppm. Semnalele minore corespunzătoare protonilor aromatici ai polifenolilor naturali sau altor compuși naturali sunt, de asemenea, detectate în câteva probe.
2.2. Analiza chimiometrică
Pentru a începe analiza chimiometrică, a fost construit un model statistic prin efectuarea unei comparații în două clase: DS fără adulterant (natural: N, n = 19) au fost comparate cu DS care conținea fie sibutramină (S, n = 12), fie fenolftaleină (P, n = 9), probele (S) și (P) fiind considerate împreună (n = 21) ca „probe adulterate”. După procesarea spectrelor (regiunea 6-8 ppm, a se vedea partea experimentală), colectarea și normalizarea datelor, Analiza Discriminantă Partial Least Squares (PLS-DA) a condus la un model predictiv cu două componente PLS principale și criterii de validare bune (Q 2 = 0,61, R 2 Y = 0,76, CV-ANOVA = 2,3 × 10 −18). Toate valorile Q2 și R2 au fost mai mici în testul de permutare decât în model, confirmând bunătatea acestuia. Clasificarea tuturor eșantioanelor a fost apoi obținută din modelul din două clase bazat pe valorile Y prevăzute (YpredPS, care este valoarea Y prezisă de model pe baza variabilelor blocului X (intensități de rezonanță la ppm date)) indicând probabilitatea ca un eșantion să aparțină unei clase a modelului (adulterat sau nealterat).
tabelul 1
Lista de clasificare care prezintă valorile Y prevăzute (YPredPS) pentru probele de testare (T) pe baza modelului PLS-DA de două clase construit cu date LF 1 H RMN și completat prin observarea vizuală a proiecției probelor pe trei modelul clasei PLS-DA prezentat în Figura 3 A.
| T1 | 0,18 | natural | N | - |
| T2 | 0,37 | la limita | P | fenolftaleina |
| T3 | 0,16 | natural | N | - |
| T4 | 0,17 | natural | N | - |
| T5 | 0,18 | natural | N | - |
| T6 | 0,79 | alterat | P | fenolftaleina |
| T7 | 0,30 | la limita | P | fenolftaleina |
| T8 | 0,17 | natural | N | - |
| T9 | 0,45 | alterat | S | sibutramină |
| T10 | 0,17 | natural | N | - |
| T11 | 0,17 | natural | N | - |
| T12 | 0,69 | alterat | S | sibutramină |
| T13 | 0,65 | alterat | S | sibutramină |