FTIR Spektral Momentleri ile İlaç-Yardımcı Madde Etkileşimlerinin Nicel Tayini İçin Öngörücü Bir Hesaplamalı Analitik Kimya Yaklaşımı

Creative Commons License

Üstün Z., Kutu N.

Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, cilt.19, sa.2, ss.194-207, 2026 (TRDizin)

Özet

İlaç etken madde ve yardımcı madde etkileşimleri; farmasötik formülasyonların stabilitesi, güvenliği ve kalitesi üzerinde doğrudan belirleyici bir rol oynamakta, ancak literatürde bu etkileşimler genellikle kalitatif gözlemlere dayalı olarak incelenmektedir. Bu çalışma, Azaltılmış Toplam Yansıma - Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (ATR-FTIR) spektral momentleri ile stokastik modellemeyi birleştiren ve farmasötik literatürde metodolojik olarak özgün bir çalışmadır. Araştırma kapsamında, yaygın kullanılan iki model yardımcı madde olan β-siklodekstrin ve glisin arasındaki etkileşim potansiyeli, spektral değişimleri temel alan bir yaklaşımla hesaplanmıştır. Spektral veriler; alan, merkez (μ), bant genişliği (σ) ve çarpıklık (skewness) gibi matematiksel momentler aracılığıyla parametrik olarak tanımlanmış; bu parametreler daha sonra bir "Etkileşim Derecesi" (ID) metriğine dönüştürülmüştür. Analitik güvenilirliği ve modelin sağlamlığını test etmek amacıyla, 50.000 iterasyon içeren Monte Carlo simülasyonları kullanılarak belirsizlik yayılımı ve duyarlılık analizleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen veriler üzerinden geliştirilen kapalı formdaki öngörücü modelin, R2=0,978 gibi oldukça yüksek bir belirtme katsayısına sahip olduğu saptanmıştır. Bu değer, simüle edilen veriler ile teorik öngörüler arasında mükemmel bir uyum olduğunu kanıtlamaktadır.Duyarlılık analizleri sonucunda, literatürde genellikle ihmal edilen bant asimetrisinin, etkileşim derecesini belirlemede en baskın ve kritik parametre olduğu belirlenmiştir. Sonuç olarak bu çalışma, farmasötik kalite kontrol süreçlerinde yardımcı madde uyumluluğunun hızlı, hassas ve kantitatif tayini için geleneksel yöntemlerin ötesine geçen, öngörücü bir metodoloji sunmaktadır.
Active pharmaceutical ingredient and excipient interactions play a direct decisive role in the stability, safety and quality of pharmaceutical formulations and they are generally examined based on qualitative observations in the literature. This study presents an original computational analytical chemistry framework that combines Attenuated Total Reflectance–Fourier Transform Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR) spectral moments with stochastic modeling, not previously reported in pharmaceutical literature. In the scope of the research, the interaction potential between two widely used model excipients, β-cyclodextrin and glycine, were calculated with an approach investigating spectral changes. Spectral data were parametrically defined through mathematical moments such as area, centroid (μ), bandwidth (σ), and skewness and these parameters were converted into an "Interaction Degree" (ID) metric. To test analytical reliability and model robustness, uncertainty propagation and sensitivity analyses were performed using Monte Carlo simulations involving 50,000 iterations. A closed form predictive model developed over the obtained data was found to have a very high coefficient of determination (R2) of 0.978. This highly value proved that there is an excellent agreement between simulated data and theoretical predictions. As a result of sensitivity analyses, it was determined that band asymmetry, which is generally ignored in the literature, is the most dominant and critical parameter in determining the interaction degree. In conclusion, this study provides a predictive methodology that goes beyond traditional methods for the fast, precise, and quantitative determination of excipient compatibility in pharmaceutical quality control processes.