Для цитирования:
Шабунина А. Ю., Русанова Т. Ю. Идентификация цефалоспориновых антибиотиков с использованием ИК-спектроскопии и хемометрических алгоритмов // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2024. Т. 24, вып. 3. С. 271-281. DOI: 10.18500/1816-9775-2024-24-3-271-281, EDN: HEPTCV
Идентификация цефалоспориновых антибиотиков с использованием ИК-спектроскопии и хемометрических алгоритмов
Показано использование ИК-спектроскопии в средней области в сочетании с хемометрическими алгоритмами для идентификации цефалоспориновых антибиотиков в виде порошков для инъекций. В качестве объектов исследования выбраны цефалоспорины III поколения: цефтриаксон, цефтазидим, цефотаксим, широко применяющиеся в фармацевтической практике. ИК-спектры препаратов регистрировали с использованием ИК-фурье-спектрометра ФТ-801 с приставкой нарушенного полного внутреннего отражения. Обработку результатов осуществляли в компьютерном пакете Microsoft Excel с надстройкой XLSTAT методом главных компонент (МГК) / principal component analysis (PCA), методом k-средних / k-means и агломеративной иерархической кластеризации / аgglomerative hierarchical clustering (АНС). Показано, что с помощью данных алгоритмов можно провести идентификацию исследуемых цефалоспориновых антибиотиков различных производителей. В методе МГК точки, соответствующие образцам, находятся в отдельных квадрантах в зависимости от природы антибиотика. Методом k-средних получено разделение антибиотиков на классы, также видны различия и в самих классах в зависимости от производителя. Наиболее наглядное разделение цефалоспоринов наблюдается при представлении данных методом АНС в виде дендрограммы.
- Лекарственные средства: пособие для врачей : в 2 т. / под ред. М. Д. Машковского. М. : Медицина, 1998. Т. 1. 688 с.
- Бузмакова У. А., Кудряшова О. С. Химическая классификация и методы определения антибиотиков // Вестник Пермского университета. Серия: Химия. 2018. Т. 8, № 1. С. 6–28. https://doi.org/10.17072/2223-1838-2018-1-6-28
- Государственная Фармакопея Российской Федерации. XIV изд. Т. III. М. : ФЭМБ, 2018. 1926 с.
- Duan X. Y., Zhang Y., Yan J.-Q., Zhou Y., Li G.-H., Feng X.-S. Progress in pretreatment and analysis of cephalosporins: An update since 2005 // Crit. Rev. Anal. Chem. 2021. Vol. 51, № 1. P. 55–86. https://doi.org/10.1080/10408347.2019.1676194
- Abdel-Aziz H., Tolba M. M., ElEnany N., Aly F. A., Fathy M. E. Green and sensitive spectrofl uorimetric method for the determination of two cephalosporins in dosage forms // R. Soc. Open Sci. 2021. Vol. 8, № 8. Article number 210329. https://doi.org/10.1098/rsos.210329
- Фаращук Н. Ф., ЦюманЮ. П. Современные, наиболее употребляемые лабораторные методы исследования антибиотиков // Вестник Смоленской государственной медицинской академии. 2012. Т. 11, № 4. С. 58–63.
- Ntakatsane M., Chen P., Liu J., Mosebi P., Xu L., Matebesi P., Cui W., Wang Y. Multi-dimensional fl uorescence spectroscopy coupled with chemometrics in rapid antibiotic detection and discrimination // Food Measure. 2020. Vol. 14. P. 1892–1900. https://doi.org/10.1007/s11694-020-00436-x
- Anzardi M. B., Arancibia J. A., Olivieri A. C. Using chemometric tools to investigate the quality of threeand four-way liquid chromatographic data obtained with two different fl uorescence detectors and applied to the determination of quinolone antibiotics in animal tissues // Chemometr. Intelligent Lab. Syst. 2020. Vol. 199. Article number 103972. https://doi.org/10.1016/j.chemolab.2020.103972
- Amelin V. G., Shogah Z. A. C., Bolshakov D. S. Microextraction-colorimetric determination and identifi cation of penicillin antibiotics in medicines using a smartphone and chemometric analysis // Moscow Univ. Chem. Bull. 2022. Vol. 77, № 3. P. 163–170. https://doi.org/10.3103/ S0027131422030026
- Attia K. A.-S. M., Omar A.-A., Magdy N., Mohamed G. F. Development and validation of different chemometricassisted spectrophotometric methods for determination of cefoxitin-sodium in presence of its alkali-induced degradation product // Future J. Pharm. Sci. 2018. Vol. 4, № 2. P. 241–247. https://doi.org/10.1016/j.fjps.2018.08.002
- Yehia A. M., Elbalkiny H. T., Riad. S. M., Elsaharty Y. S. Chemometrics for resolving spectral data of cephalosporines and tracing their residue in waste water samples // Spectrochim. Acta A. Mol. Biomol. Spectrosc. 2019. Vol. 219. P. 436–443. https://doi.org/10.1016/j. saa.2019.04.081
- Wei K., Wang Q., Teng G., Xu X., Zhao Z., Chen G. Application of laser-induced breakdown spectroscopy combined with chemometrics for identifi cation of penicillin manufacturers // Appl. Sci., 2022, Vol. 12, № 10. Article number 4981. https://doi.org/10.3390/app12104981
- Guo J., Deng H., Liu Q., Chen L. Xiong Z., Shang L. A reliable method for identification of antibiotics by terahertz spectroscopy and SVM // J. Spectrosc. 2020. Vol. 2020. Article number 8811467. https://doi.org/10.1155/2020/8811467
- Assi S., Arafat B., Lawson-Wood K., Robertson I. Authentication of antibiotics using portable near-infrared spectroscopy and multivariate data analysis // Appl. Spectrosc. 2021. Vol. 75, № 4. P. 434–444. https://doi.org/10.1177/0003702820958081
- Chen H., Lin Z., Tan C. Application of near-infrared spectroscopy and class-modeling to antibiotic authentication // Anal. Biochem. 2020. Vol. 590. Article number 113514. https://doi.org/10.1016/ j.ab.2019.113514
- Сапон Е. С., Лугин В. Г. Применение ИК-Фурье спектроскопии для количественного анализа в фармацевтической промышленности // Вестник фармации. 2017. № 1 (75). С. 82–92.
- Безъязычная А. А., Шорманов В. К., Сипливая Л. Е. Определение цефтриаксона в биологическом материале // Курский научно-практический вестник «Человек и его здоровье». 2018. № 1. С. 128–132.
- Masoud M. S., Ali A. E., Elasala G. S., Kolkaila S. A. Synthesis, spectroscopic, biological activity and thermal characterization of ceftazidime with transition metals // Spectrochim. Acta A. Mol. Biomol. Spectrosc. 2018. Vol. 193. P. 458–466. https://doi.org/10.1016/j.saa.2017.12.060
- Ali Mahmoud M., Gaballa Akmal S., Teleb Said M. Spectroscopic and thermal investigations of charge-transfer complexes formed between cefotaxime sodium drug and various acceptors // Russ. J. Gen. Chem. 2015. Vol. 85, № 3. P. 731–745. https://doi.org/10.1134/S1070363215020322.