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本文由马尔文帕纳科XRD应用专家陈辰供稿
本文摘要
PLSR 偏最小二乘回归（Partial Least Squares Regression）是一种常用于处理多重共线性数据的统计建模方法。用于XRD定量分析中，相较于其他几种XRD定量分析方法如标准曲线法（Calibration）和Rietveld拟合法，PLSR法具有其独特的优点和应用场景。本文将介绍PLSR用于药物有效成分（API）的定量分析、/span>
01丨XRD定量方法简今/strong>
PLSR 法相较与标准曲线法，具有能够分析全谱，应对复杂混合物谱图以及能够分析无定形相如粉煤灰等优势。同时，相较于Rietveld拟合法，PLSR具有泛用性更高，建模简单等优势。这些优势，使得PLSR可以被应用在自动化高通量XRD定量分析这一应用场景之中、/span>
? 四种XRD定量分析方法
PLSR法的优势９/strong>
无需复杂晶体结构信息或纯相标准样品，适用于无标样定量：/span>
对峰重叠体系的适应性强，可同时分析多组分；
建模后分析速度快，适合高通量筛选（如材料库成分快速表征）、/span>
? PLSR与标准曲线法和Rietveld拟合法之间的比较
考虑到PLSR方法的特点和通用性，及其日益广泛的应用领域，马尔文帕纳科将其计算模块集成到了独立开发的XRD分析软件HighScore Plus之中。HighScore Plus 4.x以上版本，均可以使用PLSR功能、/span>
02丨HighScore Plus软件中的PLSR模块
如图2，植入HighScore Plus软件的PLSR功能模块，为更多客户定量分析高通量样品带来了更多选择、/span>
? HighScore Plus软件中的PLSR功能模块
API 是活性药物成分（Active Pharmaceutical Ingredient 的英文缩写，指药物中具有药理活性、能直接发挥治疗作用的有效成分，是药物发挥疗效的核心物质、/span>药物样品的有效成份（API）定量是一个经典的XRD定量应用场景：通过 PLSR 分析 API（活性药物成分） XRD 图谱，定量不同晶型（ polymorphs）的比例，辅助药物稳定性评估。以下，我们将展示一个PLSR用于XRD测定API含量的案例、/span>
首先，我们测定一组已知API 的药物样品用于建立一个PLSR模型，在HighScore的PLSR模块中，一个模型需要至?个标准点。图3为一组以透射光路XRD测定的已知API的药物样品，XRD设备为Empyrean S2 锐影X射线衍射仪、/span>
? 一组已知API含量的药物样品的XRD谱图
?展示了通过5个标准点建立的PLSR模型。通过优化PLSR建模设置，可以通过对谱图的偏线性回归分析最终获得一个较好的真实-预测线性图、/span>
?.标样建立的PLSR预测模型
以建立好的PLSR预测模型并以此分析未知样品（如图5中青色谱图），结果为3.9054%，与化学法测量?% 相较偏差仅在千分之一以内、/span>
?.PLSR分析待测样品以及结果
从该案例测试结果可以看出PLSR-XRD定量分析方法在API定量分析的准确性高，且由于PLSR-XRD定量分析方法通过化学计量学建模与XRD技术相结合，突破了传统XRD对标准样品、晶体结构及人工经验的依赖，在复杂体系适应性、分析效率及无损动态检测等方面展现显著优势，尤其契合药物分析中多晶型、微量杂质及高通量质控的需求，成为传统XRD分析方法的重要补充、/span>
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Conclusion
PLSR能帮助XRD研究者快速提取大批样品谱图中蕴藏的相关性，并以此建立分析模型以解决待测样品的定量问题，包括但不限于，特定物相含量，温度信息，晶胞参数定量等等。PLSR的精确度来自于模型校准时使用的标准样本的精确度和样本量，样本量越多，则PLSR模型越精确。随着PLSR分析应用的场景被不断开发，这一技术会成为XRD定量分析技术里不可或缺的一个版块、/p>
