Chemical imaging and chemometrics for the analysis of pharmaceutical solid dosage forms - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2008

Chemical imaging and chemometrics for the analysis of pharmaceutical solid dosage forms

Imagerie chimique et chimiométrie pour l'analyse des formes pharmaceutiques solides

Résumé

By combining both spectral and spatial information Near Infrared Chemical Imaging allows the identification of the chemical species and their localization. Each analysis generates thousands of spatially resolved spectra which need to be processed for objective comparison of the data.
In the present work, the extraction and characterization of the chemical distribution maps is firstly addressed. In the first case the samples' composition is fully known and specific wavelengths or the full reference spectra are used to localize the chemical species. Histogram analysis and segmentation with watershed are employed to characterize the maps. In a second part, the simultaneous extraction of spectra and distribution maps without a priori information is proven. The accuracy of NMF, BPSS, MCR-ALS and PMF algorithms are compared. The latter proves to extract both spectral profile and concentration with the best accuracy especially when rotational tools are used to investigate the space of feasible solutions.
The last chapter deals with the quantification of API in binary mixtures and pharmaceutical tablets. The quantification without a priori reveals to be quite challenging. With homogeneous sample, the multivariate curve resolution algorithms fail to recover the pure spectra. If a full range of tablets with known concentration is provided, PLS algorithm gives the most accurate quantification results. Besides, it is demonstrated that with the only knowledge of reference spectra, PLS-DA provides an estimation of the concentration allowing semi-quantitative analysis of samples when the construction of a full range is not possible for instance during the analysis of development samples.
En associant informations spectrale et spatiale, l'imagerie proche-infrarouge permet l'identification et la localisation des espèces chimiques. Chaque mesure génère un cube de données contenant des milliers de spectres qui doivent être traités pour une interprétation objective des analyses.
La première problématique est l'extraction des cartes de distributions des composés chimiques. Dans le premier cas, la composition du médicament est connue et les longueurs d'onde spécifiques des composés ou les spectres de référence sont utilisés pour extraire les cartes de distributions. L'étude des histogrammes et un schéma de segmentation utilisant l'algorithme "Watershed" sont ensuite proposés pour les caractériser. Dans un deuxième temps le cas ou aucun a priori n'est connu est étudié. L'extraction simultanée de la concentration et des spectres purs à partir de la matrice de mélange doit alors être effectuée. Plusieurs algorithmes sont comparés: NMF, BPSS, MCR-ALS and PMF, les outils de rotation ont aussi été introduits pour explorer le domaine de solutions et PMF se montre alors le plus précis pour l'extraction.
La deuxième problématique est la quantification du principe actif dans des comprimés. Une première étude menée sur des mélanges binaires révèle les difficultés de la quantification sans a priori. Il est démontré ensuite que la quantification est la plus précise lorsqu'une gamme d'échantillons de concentration connue est utilisée pour établir le modèle mathématique à l'aide de l'algorithme PLS, cependant si une librairie spectrale constituée des spectres de référence est construite, alors l'algorithme PLS-DA donne une information semi-quantitative.
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Dates et versions

tel-00341106 , version 1 (24-11-2008)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00341106 , version 1

Citer

Christelle Gendrin. Chemical imaging and chemometrics for the analysis of pharmaceutical solid dosage forms. Engineering Sciences [physics]. Université Louis Pasteur - Strasbourg I, 2008. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00341106⟩

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