МАРКИРОВКА МАТЕРИАЛА, МАРКИРОВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ И ПРОЦЕСС УСТАНОВЛЕНИЯ ПОДЛИННОСТИ ИЛИ АНАЛИЗА РАЗБАВЛЕНИЯ
MARKING OF MATERIAL, MARKED MATERIAL AND PROCESS OF AUTHENTICATION OR DILUTION DETERMINATION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение направлено на маркировки для коммерческих партий товаров, позволяющие подтвердить подлинность упомянутых продуктов и отсутствие разбавления упомянутых продуктов. Описаны способы получения внедренной в продукт маркировки, предпочтительно невидимой, а также соответствующие методики установления подлинности, которые позволяют провести анализ, как непосредственно в месте нахождения продукта, так и в удаленном месте для более точного лабораторного определения степени фальсификации маркированных продуктов.
Уровень техники
В глобальной экономике, облегчающей трансграничное перемещение коммерческих товаров, имеется повышенная потребность со стороны налоговых органов и владельцев брендов в процедурах, позволяющих контролировать подлинность товаров.
В конкретном случае коммерческих партий (нерасфасованных) товаров, таких как ликероводочные изделия, парфюмерные изделия, медицинские препараты, топливо и тому подобное, большинство подделок обычно осуществляется путем подмены или фальсификации оригинального содержимого путем повторного использования оригинальной упаковки. Нерасфасованные товары или материалы, в целом, подразделяются на твердые или жидкие материалы, которыми оперируют по объему или по массе.
Основанные на материале средства защиты (явные и скрытые), инкорпорированные в чернила и нанесенные с помощью различных методов печати, позволяют эффективно отличить подлинную упаковку от поддельной. Однако подлинная упаковка сама по себе не является гарантией того, что содержимое продукта тоже подлинное.
Фальсификация продукта, т.е. «размывание» подлинного продукта низкокачественным контрафактом, заслуживает при этом более подробного описания. Например, ликероводочное изделие, за которое платятся налоги/акцизы, может быть впоследствии в некоторой степени размыто кустарным алкогольным продуктом (самогоном), произведенном вне системы налогообложения. Такая фальсификация вызывает существенные финансовые потери и может также иметь последствия для здоровья населения в случае, когда самодельный алкоголь низкого качества содержит больше метанола и/или других токсичных загрязнителей.
В области медицины разбавление лекарств вызывает особенное беспокойство, потому что такое разбавление может привести к неэффективности лекарства. Более того, разбавление может привести к отсутствию терапевтической дозы в используемом лекарстве, что приводит к отсутствию профилактической и/или терапевтической активности размытого вещества. Например, было бы чрезвычайно полезно иметь возможность подтвердить подлинность и/или количественно определить содержание лекарства, предназначенного не только для людей, но также и для других животных, например цыплят, поросят и телят.
Внедренная в продукт маркировка и установление подлинности нерасфасованных товаров являются объектами многочисленных исследований в предшествующем уровне техники: патент США №5156653 раскрывает маркировку нефтепродуктов скрытыми красителями (добавленными на уровне частей на миллион), которые могут быть затем выявлены с использованием реакций окрашивания. Патент США №5980593 раскрывает использование скрытых флуоресцентных маркеров, патент США №5498808 - использование флуоресцеиновых сложных эфиров, все для тех же целей. Использование бесцветных чернил, поглощающих или испускающих волны в ближнем инфракрасном диапазоне, было, кроме того, раскрыто в качестве подобных маркеров в патенте США №5525516, патенте США №5998211, патенте США №5804447, патенте США №5723338 и патенте США №5843783. Информация, раскрываемая в этих патентах, полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.
Более того, способы и красители, пригодные для инкорпорирования в продукты, предназначенные для потребления человеком, такие как алкогольные напитки, парфюмерные изделия и медицинские препараты, в целом известны, как видно, например, из патентов США №№8071386 и 8268623. Информация, раскрываемая в этих патентах, полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.
Патент США №5942444 и патент США №5776713, которые полностью включены в настоящий документ посредством ссылки, раскрывают биологические средства маркировки, которые могут быть обнаружены специфичными моноклональными антителами. Данная технология страдает, однако, от некоторых ограничений, а именно: a) получение моноклональных антител к конкретным маркерным молекулам дорого и занимает много времени, замедляя быстрое «изменение кода» к новому маркеру или системе обнаружения; b) количество маркера, которое должно присутствовать (например, 20 ч./млн в одеколоне или виски), можно наблюдать с помощью современных аналитических методов, таких как ГХ-МС и ВЭЖХ, и это тем более просто, поскольку оба метода подразумевают, что в продукте, кроме маркера, не должно быть похожих химикатов, т.е. что не может быть ситуации, когда имеет место "лес, в котором можно спрятать дерево"; с) предложенная система обнаружения носит лишь качественный характер, она в состоянии выявить присутствие подделки или фальсификации, но не способна количественно определить степень фальсификации.
Документ US 2002/0048822 А1, который включен в настоящий документ посредством ссылки, раскрывает маркировку продукта маркерной молекулой, которая может быть электрохимически восстановлена или окислена. Присутствие и количество маркера определяется электрохимически с помощью амперометрического или кулонометрического электродов. Предложенный предпочтительный способ установления подлинности представляет собой разделение методом жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) в сочетании с электрохимическим детектором, который, однако, не пригоден в качестве портативного инструмента для проверки непосредственно на месте. Данный способ рекомендует также, чтобы продукт не содержал других электроактивных соединений, т.е. здесь не может быть ситуации, когда имеется "лес, в котором можно спрятать дерево".
Патент США №5981283 и патент США №5474937, которые полностью включены в настоящий документ посредством ссылки, раскрывают маркировку жидкостей нерадиоактивными изотопными соединениями. Маркер имеет ту же природу, что и продукт, подлежащий маркировке, и поэтому может быть скрыт очень хорошо. Также необходимое количество маркера находится на уровне ниже ч./млн, т.е. обычно на уровне частей на миллиард (ч./млрд.). Установление подлинности осуществляют современными аналитическими методами, включающими этап разделения газовой хроматографией (ГХ) или электрораспылительной масс-спектроскопией (МС), за которым следует этап анализа классической фрагментационной масс-спектроскопией (МС). Однако, даже этот подход страдает от некоторых ограничений: a) преднамеренное добавление меченных изотопами соединений в продукты питания или напитки все хуже воспринимается регулирующими органами; b) стоимость маркирующих изотопных соединений достаточно высока, хотя выбор таких соединений почти безграничен; c) установление подлинности методами ГХ-МС или МС-МС количеств маркера порядка ч./млрд. занимает много времени и требует наличия дорогостоящего лабораторного оборудования и высококвалифицированного персонала, что делает этот метод непригодным для быстрого анализа на месте.
Несмотря на то, что некоторые решения технической задачи уже существуют, все еще имеется потребность в методиках, совместимых с анализом в практически реальном времени в критическом окружении (например, ферма для массового производства цыплят с использованием ветеринарных препаратов). Более того, имеется потребность, чтобы была возможность получить быстрый и достоверный ответ с использованием распространенных или простых устройств. Итак, имеется потребность в маркировках, которые обеспечили бы еще более благоприятный результат, чем достигаемый на предшествующем уровне техники.
Сущность изобретения
Способ маркирования и маркировка для идентификации аутентичности и/или подлинности в соответствии с настоящим изобретением применяются к нерасфасованным материалам, что означает жидкости или раздробленные сухие вещества, которые продаются по объему или по массе. Способ особенно хорошо подходит для нерасфасованных материалов, которые предназначены для потребления человеком, животным и/или домашней птицей, например продуктов питания и напитков, фармацевтических препаратов или косметических продуктов.
Предлагается способ маркировки материала, включающий добавление в материал смеси компонентов, имеющих различные характеристики флуоресценции, где данная смесь компонентов ранее не ассоциировалась с данным материалом, где по меньшей мере один из компонентов смеси характеризуется флуоресценцией, которая изменяется по спектральному положению и/или интенсивности при изменении pH, причем указанная смесь компонентов включена в материал в количестве, достаточном для ее качественного и/или количественного определения.
Также предлагается способ определения того, является ли материал подлинным, путем определения присутствия смеси компонентов, меняющей спектральное положение и/или интенсивность при изменении pH, где указанная смесь компонентов добавлена в материал в качестве маркера, компоненты в смеси компонентов не ассоциировались с данным материалом до их добавления в виде маркера, где описываемый способ включает:
a) получение аликвоты раствора, содержащего образец материала, при первом pH;
b) измерение спектрального положения флуоресценции аликвоты из а) при одной или более длинах волн возбуждения;
c) доведение pH аликвоты из b) до второго pH, при котором по меньшей мере один компонент смеси компонентов имеет по меньшей мере одно отличие по спектральному положению и/или интенсивности при втором pH по сравнению с первым pH;
d) измерение спектрального положения флуоресценции аликвоты, полученной в с), при одной или более длинах волн возбуждения; и
e) сравнение спектральных положений флуоресценции между флуоресценцией, измеренной в b), и флуоресценцией, измеренной в d), с известными спектральными положениями по меньшей мере двух компонентов смеси компонентов при pH, использованных в а) и c), чтобы тем самым определить, присутствуют ли по меньшей мере два компонента смеси в материале, подлинность которого определяется.
Способ может дополнительно включать:
f) растворение в аликвоте из а) или с) различных известных концентраций, предпочтительно по меньшей мере трех известных концентраций, гасителя флуоресценции, предпочтительно одной или более галогеновой солей, где гаситель флуоресценции вызывает прогрессирующее снижение интенсивности флуоресценции по меньшей мере одного компонента смеси при повышении концентрации гасителя флуоресценции; g) повторное измерение для каждой известной концентрации гасителя флуоресценции соответствующей интенсивности флуоресценции;
h) определение кривой изменения интенсивности флуоресценции с концентрацией гасителя флуоресценции; и
i) сравнение кривой из h) с известной (калибровочной) кривой зависимости флуоресценции от концентрации гасителя флуоресценции для по меньшей мере двух из компонентов смеси.
Также предлагается способ установления того, подвергался ли материал изменению или фальсификации, путем определения концентрации двух или более компонентов смеси, которая была добавлена к материалу в качестве маркера, причем компоненты в смеси не ассоциировались с указанным материалом до их добавления в виде маркера, причем по меньшей мере один из двух или более компонентов смеси характеризуется флуоресценцией, которая изменяется по интенсивности при изменении pH, включающий:
a) измерение интенсивности флуоресценции аликвоты раствора в отсутствие описанных компонентов при длине волны возбуждения, в качестве измерения фонового шума (ИФШ).
b) приготовление аликвоты раствора, содержащего образец, включающий известное количество материала при первом pH;
c) измерение интенсивности флуоресценции аликвоты из b) при одной или более длинах волн возбуждения;
d) доведение pH аликвоты из b) до второго pH, при котором по меньшей мере один компонент смеси компонентов имеет другую интенсивность, чем при первом pH;
e) измерение интенсивности флуоресценции аликвоты, полученной в d), при одной или более длинах волн возбуждения;
f) сравнение различий между интенсивностью флуоресценции, измеренной в с), и интенсивностью флуоресценции, измеренной в е), для по меньшей мере двух компонентов смеси с известной разницей между интенсивностью флуоресценции компонентов при pH, использованных в а) и с), чтобы тем самым определить присутствие или концентрацию по меньшей мере двух компонентов смеси, что позволяет определить изменение или фальсификацию материала.
Способ может дополнительно включать:
g) растворение аликвоты из b) или d) различных известных концентраций, предпочтительно по меньшей мере трех известных концентраций, гасителя флуоресценции, предпочтительно одной или более галогеновых солей, гасителя флуоресценции, вызывающего прогрессирующее снижение интенсивности флуоресценции по меньшей мере одного компонента смеси при повышении концентрации гасителя флуоресценции;
h) измерение для каждой известной концентрации гасителя флуоресценции соответствующей интенсивности флуоресценции;
i) определение кривой изменения интенсивности флуоресценции от концентрации гасителя флуоресценции; и
j) сравнение кривой из i) с известной (калибровочной) кривой зависимости концентрации гасителя флуоресценции от флуоресценции, чтобы тем самым подтвердить подлинность и/или концентрацию.
Каждый из по меньшей мере двух различных компонентов может содержать алкалоид, так что в материале могут присутствовать по меньшей мере два различных алкалоида.
По меньшей мере два различных алкалоида могут включать по меньшей мере один алкалоид, имеющий пиридиновый фрагмент, который находится в протонированном, в непротонированном состоянии или в форме соли, по меньшей мере один второй алкалоид, который содержит бета-карболиновый фрагмент, в протонированном, в непротонированном состоянии или в форме соли.
По меньшей мере два алкалоида могут присутствовать в концентрации на уровне от ниже ч./млн до уровня ч./млн, в расчете на всю композицию, включая сам материал и по меньшей мере два различных алкалоида.
По меньшей мере два различных алкалоида могут присутствовать в суммарной концентрации по меньшей мере двух различных алкалоидов от 0,1 ч./млн до 100 ч./млн в расчете на общую массу композиции.
Колебание pH может быть колебанием pH от 2 до 6, или колебанием pH от 2 до 4,5.
Один из двух различных алкалоидов может содержать по меньшей мере одно вещество, выбранное из хинина и соли хинина, а другой из по меньшей мере двух различных алкалоидов может содержать по меньшей мере одно вещество, выбранное из соединения гармалы, соли соединения гармалы и/или люцигенина.
По меньшей мере два различных алкалоида могут быть выбраны из хинина и солей хинина (например, сульфата хинина, гидрохлорида хинина), люцигенина, гармина, гармана, гармалина, гармалола, тетрагидрогармина или тетрагидрогармана, гармалана, гармилиновой кислоты, гарманамида, ацетилноргармина или ацетилноргармана.
Каждый из по меньшей мере двух различных алкалоидов может иметь флуоресценцию, которая изменяется по спектральному положению и/или интенсивности при изменении pH. В альтернативном варианте только один из по меньшей мере двух различных алкалоидов может иметь флуоресценцию, которая изменяется по спектральному положению и/или интенсивности при изменении pH.
По меньшей мере один из по меньшей мере двух различных алкалоидов может иметь флуоресценцию, которая гасится в присутствии соли.
Более того, по меньшей мере два различных алкалоида могут иметь флуоресценцию, которая гасится в присутствии соли.
Степень гашения может быть различной для по меньшей мере двух из по меньшей мере двух различных алкалоидов.
Первый pH может быть pH от 5 до 8, а второй pH может быть pH 3,5 или ниже.
Длина волны возбуждения может быть от 300 нм до 410 нм, или 340 нм до 365 нм.
Смесь компонентов может содержать смесь алкалоидов. Смесь алкалоидов может включать в себя по меньшей мере один алкалоид, содержащий пиридиновый фрагмент, который находится в протонированном, в непротонированном состоянии или в форме соли, и по меньшей мере один алкалоид, содержащий бета-карболиновый фрагмент, который находится в протонированном, в непротонированном состоянии или в форме соли.
Один из алкалоидов смеси может содержать по меньшей мере одно вещество, выбранное из хинина и соли хинина, и другой из алкалоидов может содержать по меньшей мере одно вещество, выбранное из соединения гармалы, соли соединения гармалы и/или люцигенина.
Смесь алкалоидов может быть выбрана из хинина и солей хинина (например, сульфата хинина, гидрохлорида хинина), люцигенина, гармина, гармана, гармалина, гарматола, тетрагидрогармина или тетрагидрогармана, гармалана, гармилиновой кислоты, гарманамида, ацетилноргармина или ацетилноргармана.
Только один из алкалоиов может быть выбран так, чтобы он менял спектральное положение и/или интенсивность, или же по меньшей мере два из алкалоидов могут менять спектральное положение и/или интенсивность.
К образцу может быть добавлена более чем одна соль галогена, и может определяться влияние более чем одной соли галогена по отношению к по меньшей мере двум компонентам смеси.
Материал может быть объединен с растворителем, чтобы получить аликвоту от около 0,0001 до 3 масс. %, в расчете на общую массу аликвоты.
Материал может быть жидкостью, сухим твердым телом, гелем, коллоидом или полужидкостью.
Алкалоид может быть инертным и не повреждающим материал.
Материал может быть объединен с растворителем, чтобы экстрагировать по меньшей мере часть алкалоида из материала.
Значение pH может регулироваться добавлением кислоты, которая не вызывает затухания флуоресценции.
Растворитель может быть водой.
-3
-1
Галогеновая соль может быть выбрана из хлорида или бромида и может быть добавлена в концентрации между от 10 до 10 М.
Также предлагается маркированный материал, который содержит смесь алкалоидов, присутствующую в концентрации от 0,00001 до 0,3% по массе, в расчете на общую массу композиции, предпочтительно от 0,0003 до 0,01% по массе, более предпочтительно от 0,0001 до 0,001%) по массе.
Материал может быть выбран из спирта, медицинского и/или ветеринарного препарата, парфюмерного изделия, жидкости, жидкой косметической рецептуры и топлива. Материал может быть жидкостью, твердым телом или гелем, коллоидом или полужидкостью и содержать воду и/или органический растворитель.
Также предлагается материал, содержащий химический ключ, где химический ключ содержит смесь по меньшей мере двух различных алкалоидов, имеющих различные характеристики флуоресценции, причем эти по меньшей мере два различных алкалоида ранее не ассоциировались с указанным материалом, и один или более из алкалоидов, предпочтительно два или более, характеризуются флуоресценцией, которая изменяется по спектральному положению и/или интенсивности при изменении pH или концентрации гасителя флуоресценции (например, галогеновых солей), смесь алкалоидов включена в материал в количестве, достаточном для качественного и/или количественного определения.
Также описывается применение алкалоида в композиции материалов, таких как жидкость, для выяснения, подвергался ли материал, например жидкость, изменению или фальсификации, при этом концентрация смеси алкалоидов находится между 0,00001 и 0,3% по массе в расчете на общую массу композиции, предпочтительно от 0,0003 до 0,01%, более предпочтительно от 0,0001 до 0,001% по массе.
Краткое описание фигур Далее настоящее изобретение описано более подробно, со ссылками на указанное множество фигур с использованием неограничивающих примеров типичных вариантов реализации настоящего изобретения, в которых одинаковые числовые обозначения представляют собой одинаковые детали на протяжении нескольких изображений на фигурах, и где:
Фиг. 1 - график гашения флуоресценции ионами брома в отношении гармина, гармалина, гармана и гармалола;
Фиг. 2 - график спектра испускания гармина при 364 нм.
Фиг. 3 - график гашения гармина и люцигенина ионами брома;
Фиг. 4 - график гашения гармина и люцигенина ионами хлора; и
Фиг. 5 - график спектров испускания и возбуждения гармина и люцигенина.
Подробное описание
Частности, показанные здесь, являются примерами и приводятся только в целях иллюстративного обсуждения вариантов реализации настоящего изобретения и представлены для того, что, как полагают авторы, является наиболее полезным и готовым для понимания описанием принципов и концептуальных аспектов настоящего изобретения. В этом отношении не делается никаких попыток показать структурные детали настоящего изобретения более подробно, чем это необходимо для фундаментального понимания настоящего изобретения, описание сопровождается чертежами, иллюстрирующими специалистам, как различные формы настоящего изобретения, включая варианты реализации хлопьев и пленок, могут быть реализованы на практике.
Если не указано иное, ссылка на соединение или компонент включает в себя соединение или компонент сами по себе, а также в сочетании с другими соединениями или компонентами, например смеси соединений.
В данном контексте единственное число включают в себя также и множественное число, если контекст явно не подразумевает иное. Например, ссылка на "компонент" или "гаситель флуоресценции" будет также означать, что может использоваться смесь из одного или более компонентов, или одного или более гасителей флуоресценции, если это не исключено явным образом.
За исключением случаев, когда указано иное, все числа, выражающие количества ингредиентов, условия реакции и т.д., использованные в описании и формуле изобретения, следует понимать, как предваряемые в каждом случае термином "около." Таким образом, если не указано иное, числовые параметры, приведенные в описании и формуле изобретения, являются приблизительными и могут варьироваться в зависимости от желаемых свойств, которые необходимо достичь с использованием настоящего изобретения. По крайней мере, и не в качестве попытки ограничения применения доктрины эквивалентов к объему формулы изобретения, каждый числовой параметр следует толковать с учетом количества значащих цифр и традиционно используемых методик округления.
Кроме того, указание на числовой диапазон в рамках данного описания рассматривается как раскрытие всех числовых значений и диапазонов в пределах данного диапазона. Например, если диапазон составляет от около 1 до около 50, считается, что он включает, например, 1, 7, 34, 46,1; 23,7 или любые другие значения или диапазоны в пределах этого диапазона.
Различные варианты реализации, раскрытые здесь, могут быть использованы по отдельности и в различных комбинациях, если конкретно не указано иное.
Маркировки в данном документе могут быть растворимы в преимущественно водной среде и могут химически выдерживать преимущественно водную среду, как это встречается в продуктах, предназначенных для человека и/или животных и/или домашней птицы. Настоящее изобретение также описывает устойчивые препараты, даже если они упакованы в прозрачные резервуары, например стеклянные бутылки, и т.д., в которых такие продукты часто выпускаются серийно. Более того, настоящее изобретение достаточно нетоксично, особенно когда используется в низких детектируемых концентрациях, так что добавление маркеров к продуктам питания, лекарствам или парфюмерии может соответствовать принципам здоровья населения и предписаниям регулирующих органов, таких как Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) и/или Управление по борьбе с незаконным оборотом алкоголя, табака и вооружений (ATF).
Настоящее изобретение описывает внедренные в продукт способы и методики маркировки для различных продуктов, без ограничения, таких как брендовые или облагаемые налогом/акцизом нерасфасованные товары, которые пригодны для употребления человеком и/или животными и/или домашней птицей.
В частности, в настоящем документе предложен способ маркирования и маркировки (метки) для идентификации аутентичности и подлинности различных продуктов, таких как алкогольные напитки, парфюмерная продукция и медицинские препараты, например лекарственные препараты, причем маркировки легко могут быть введены (смешиванием или растворением) в нерасфасованные товары, устойчивы к водной среде и свету, не изменяют свойства (например, вкус и запах) маркированных продуктов, не оказывают отрицательного воздействия на здоровье и позволяют качественно и/или количественно определить уровень фальсификации.
Дополнительная задача настоящего изобретения - предоставить способ идентификации и оценки соответствующим образом помеченного продукта, который особенно хорошо подходит для применения на месте, и который может быть подтвержден еще более точными анализами в лаборатории.
Способ включает внедрение в материал по меньшей мере двух компонентов, имеющих различающиеся характеристики флуоресценции. Компоненты могут быть включены в материал как предопределенная смесь, чтобы тем самым получить желаемое сочетание по меньшей мере двух компонентов. Так, разные компоненты и/или концентрации компонентов могут быть изменены, чтобы получить желаемую маркировку материала. Например, один или более компонентов могут иметь интенсивность флуоресценции и/или спектральное положение, меняющееся при изменении pH. Более того, один или более компонентов может иметь флуоресценцию, которая изменяется при взаимодействии с гасителем флуоресценции, что может быть использовано при проведении анализа. Так, например, один из компонентов может иметь флуоресценцию, которая изменяется при изменении pH, в то время как другой компонент может иметь флуоресценцию, которая не изменяется с pH или изменяется с pH. Более того, один из двух компонентов, который может быть тем же самым или отличаться от компонента, который изменяет флуоресценцию с pH, может иметь флуоресценцию, которая изменяется в присутствии гасителя флуоресценции.
Предпочтительно, компоненты нетоксичны для млекопитающих, включая собак, кошек, овец, телят, свиней, коров, человека или домашнюю птицу, например цыплят. Нетоксичная природа может быть получена с использованием компонента, нетоксичного в любом количестве. В альтернативном варианте нетоксичная природа может быть получена с использованием компонента, присутствующего и детектируемого в низких концентрациях. Следовательно, компоненты могут быть включены в материал в концентрации, которая рассматривается как нетоксичная, даже если при более высокой концентрации одного или более компонентов она может быть токсичной.
Путем выбора смеси компонентов, могут быть разработаны химические ключи, которые позволяют идентифицировать материалы, к которым добавляются смеси по изобретению. Так, например, смесь компонентов может быть добавлена к материалу, имеющему известные характеристики флуоресценции компонентов при одном pH, а также при втором pH и/или в присутствии гасителя pH. Путем составления соответствующей уникальной смеси компонентов получают уникальный химический ключ. Добавление уникальной смеси компонентов приводит к получению особой смеси, имеющей специфические характеристики флуоресценции для компонентов, таких как содержащиеся в ней алкалоиды. Известные характеристики флуоресценции компонентов, и то, как эти характеристики флуоресценции изменяются, ассоциируются с конкретным профилем, чтобы тем самым получить химический ключ. Определение конкретного профиля (включая то, как флуоресценция одного или более компонентов изменяется в тех или иных условиях, например при изменении pH или в присутствии одного или более гасителя), может быть использовано, чтобы подтвердить, что продукт является подлинным, потому что продукт содержит особую смесь компонентов, например особую смесь алкалоидов, такую как химический ключ.
Химический ключ может быть включен в базу данных, так чтобы определенный ключ можно было сравнить с ключом, включенным в базу данных, и чтобы сопоставить его с известным ключом в базе данных. Химический ключ может также быть известен любой группе или отдельному человеку, которым необходимо отслеживать или наблюдать и/или проверять аутентичность продукта. Например, производитель и/или розничный продавец могут предоставлять такой ключ или могут получать его.
Таким образом, материал может быть маркирован включением в его состав по меньшей мере двух компонентов, имеющих отличающиеся характеристики флуоресценции, в качестве смеси компонентов в материале. До этого компоненты не ассоциировались с данным материалом. Один или более компонентов имеют флуоресценцию, которая изменяется по спектральному положению и/или интенсивности согласно изменению pH. Компоненты включены в материал так, что их флуоресценция может быть определена качественно и/или количественно. Предпочтительно, компоненты не токсичны или включены в материал в нетоксичной концентрации.
Предпочтительно, каждый из компонентов содержит алкалоид, так что в материале присутствуют по меньшей мере два различных алкалоида.
Один из по меньшей мере двух алкалоидов может включать в себя алкалоид, имеющий пиридиновый фрагмент, который находится в протонированном, в непротонированном состоянии или в форме соли. Такой алкалоид может включать в себя хинин или его соли, например гидрохлорид хинина или сульфат хинина. Структура хинина проиллюстрирована ниже:
Хинин имеет флуоресцентные свойства, которые изменяются при изменении pH. Более того, флуоресценция хинина может быть погашена и зависит от концентрации галогенов, таких как хлорид-ионы или бромид-ионы. В этой связи, гашение путем использования гасителя флуоресценции относится к любому процессу, который снижает или модифицирует интенсивность флуоресценции и/или положение компонента, например хинина, интенсивность флуоресценции которого определяют. Гаситель флуоресценции вызывает гашение не напрямую, т.е. изменением pH, но обладает различными гасящими действиями при различных pH. Например, гаситель флуоресценции может оказывать изменяющийся гасящий эффект при различных pH. Гашение может быть гашением, которое обеспечивает снижение флуоресценции компонента и может также включать в себя гашение до такой степени, при которой компонент не будет более обладать выявляемой флуоресценцией или детектируемым изменением положения пика флуоресценции (или интегрированной интенсивности флуоресценции) соединения, использованного в смеси алкалоидов.
Такой алкалоид может также включать в себя люцигенин (10-метил-9-(10-метилакридин-10-иум-9-ил)акридин-10-иум динитрат), как показано в структуре ниже:
Люцигенин имеет флуоресцентные свойства, которые изменяются с основным (щелочным) pH (например, от больше чем 7 до около 10). Более того, флуоресценция люцигенина может быть погашена и зависит от концентрации галогенов, таких как хлор и бром.
Один из по меньшей мере двух алкалоидов может включать в себя алкалоиды гармалы, содержащие бета-карболиновый фрагмент, который находится в протонированном, в непротонированном состоянии, или его соли. Такие алкалоиды могут включать в себя, например, β-карболин (9H-пиридо[3,4-6]индол), гармин, гарман, гармалин, гарматол, тетрагидрогармин или тетрагидрогарман, гармалан, гармилиновую кислоту, гарманамид и ацетилноргармин или ацетилноргарман или люцигенин, имеющие флуоресцентные свойства, которые изменяются с pH, но меньше, чем хинин, и изменяются при строго основном pH, например при основном pH, предпочтительно от 8 до 12. Более того, флуоресценция гармана может быть погашена и зависит от концентрации иона брома и иона йода, но не иона хлора. Так, например, один из алкалоидов может содержать по меньшей мере одно вещество, выбранное из хинина и соли хинина, и другой из алкалоидов может содержать по меньшей мере одно вещество, выбранное из соединения гармалы, соли соединения гармалы и/или люцигенина. По меньшей мере два различных алкалоида могут быть выбраны из хинина и солей хинина (например, сульфата хинина, гидрохлорида хинина), люцигенина, гармина, гармана, гармалина, гарматола, тетрагидрогармина, тетрагидрогармана, гармалана, гармилиновой кислоты, гарманамида и ацетилноргармина или ацетилноргармана.
Процедура установления подлинности может включать в себя смесь компонентов, например смесь из двух или более компонентов, выбранных из хинина, гармина, гармана и люцигенина, чтобы получить комплексный спектр, где флуоресценция одного или более компонентов, модифицируется в результате изменения pH. Например, только часть спектра, произведенного хинином может меняться по интенсивности и спектральному положению, изменяя в то же время общую форму. Изменение pH, влияя только на одно семейство молекул, но не влияя на другие семейства молекул в смеси, будет обеспечивать уверенность, что заданная смесь, т.е. желаемый ключ, присутствует, так как имеется заданная смесь двух или более компонентов и ожидаемая изменчивость от pH.
-3
-1
Более того, в качестве дальнейшего подтверждения присутствия заданной смеси, и, следовательно, подлинности подлежащего проверке материала, может быть выполнено следующее исследование, предназначенное для определения смеси компонентов, содержащейся в материале. В этой связи, аликвота гасителя флуоресценции, например галогена в форме галогеновой соли, включающая в себя, например, соли хлора, брома и йода, такие как NaCl, KBr, NaI, могут быть добавлена к анализируемого образцу. Гаситель флуоресценции может индуцировать гашение флуоресценции одного или более компонентов (флуорофоров), которое зависит от конкретного компонента и соответствующего гасителя флуоресценции. Например, конкретная концентрация гасителя флуоресценции, например галогена, может отражать точный состав смеси, или изменение зависимости кривой флуоресценции от pH может указывать на присутствие конкретных соединений в смеси. Кривая гашения Штерна-Фольмера Io/I[q] как функция молярной концентрации гасителя (где Io - интенсивность флуоресценции алкалоида в отсутствие гасителя и I[q] - интенсивность флуоресценции при данной концентрации гасителя, представленная [q]) будет характеристикой алкалоидной смеси для данного галогенового гасителя. Гаситель флуоресценции может быть добавлен в концентрации, которая обеспечивает достаточное снижение флуоресценции, чтобы обеспечить детектирование, например от 10 до 10 М.
Гаситель флуоресценции может гасить все компоненты смеси с различной интенсивностью гашения в зависимости от данного компонента, например алкалоида, или только одного или более из них. Например, флуоресценция хинина или люцигенина может быть погашена ионами хлора, но ионы хлора не будут оказывать значительное влияние на флуоресценцию гарманов. В противоположность этому, ионы брома или ионы йода будут действовать как гаситель на все алкалоиды, хотя и в различной степени. Соответственно, такие колебания в действии гасителей флуоресценции в зависимости от конкретных компонентов в смеси могут быть использованы наряду с изменениями в чувствительности к pH, основанной на конкретных компонентах, чтобы помочь в генерации ключей, которые уникально идентифицируют ассоциированную маркировку, а также ассоциированную маркировку, включающую в себя конкретную смесь.
Процедура установления подлинности может включать в себя методики качественного или количественного анализа образца. Например, исходный уровень флуоресценции может быть определен на эквивалентном непромаркированном продукте. Флуоресцентный сигнал (интенсивность) от маркированного продукта может быть определена или при отличающейся длине волны возбуждения (чтобы возбудить отдельно разные компоненты маркера), или при оптимизированной длине волны возбуждения, но со спектрально фильтруемым детектированием (чтобы установить различие между разными флуоресцентными компонентами смеси маркеров). Для этой цели детектор может быть оснащен оптическими фильтрами или рассеивающими решетками. Соли галогена (I, O, Br) могут быть добавлены в последовательно повышающихся количествах с измерением интенсивности флуоресценции на каждом этапе. Полученной кривая гашения может быть измерена, чтобы установить подлинность маркера.
В альтернативном варианте, когда метка продукта выполнена более чем одним из компонентов, могут быть добавлены последовательно две соли галогена в повышающихся количествах с измерением интенсивности флуоресценции на каждом этапе. Интенсивность флуоресценции может быть измерена или избирательным детектированием длины волны (посредством фильтров или решеток), или избирательным возбуждением каждого алкалоида, если два алкалоида имеют разные длины волн возбуждения. Полученная в результате кривая гашения алкалоидной смеси может быть использована для проверки подлинности промаркированного продукта. В альтернативном варианте отдельные кривые гашения для смеси алкалоидов могут быть получены при использовании по меньшей мере двух различных галогенных гасителей, чтобы дополнительно помочь в получении химических ключей.
Таким образом, например, каждый из по меньшей мере двух различных алкалоидов может иметь флуоресценцию, которая изменяется по спектральному положению и/или интенсивности при изменении pH. В альтернативном варианте только один из по меньшей мере двух различных алкалоидов может иметь флуоресценцию, которая изменяется по спектральному положению и/или интенсивности при изменении pH. Более того, по меньшей мере один из алкалоидов может иметь флуоресценцию, которая гасится в присутствии гасителя флуоресценции, например галогеновой соли, или же более чем один из по меньшей мере двух различных алкалоидов имеет флуоресценцию, которая гасится в присутствии гасителя флуоресценции, такого как соль галогена.
Более того, степень гашения может различаться для по меньшей мере двух из по меньшей мере двух различных алкалоидов.
Также в настоящем документе описывается способ определения, является ли материал подлинным, путем определения присутствия смеси компонентов, изменяющей спектральное положению и/или интенсивность при изменении pH, где указанная смесь компонентов добавлена в материал в качестве маркера, и компоненты в смеси компонентов ранее не ассоциировались с указанным материалом до того, как они были добавлены в виде маркера, где указанный способ включает:
a) приготовление аликвоты раствора, содержащего образец материала при первом pH;
b) измерение спектрального положения флуоресценции аликвоты из а) при одной или более длинах волн возбуждения;
c) доведение pH аликвоты из b) до второго pH, при котором по меньшей мере один компонент смеси компонентов имеет по меньшей мере одно отличие по спектральному положению и/или интенсивности при втором pH по сравнению с первым pH;
d) измерение спектрального положения флуоресценции аликвоты, образованной в с), при одной или более длинах волн возбуждения; и
e) сравнение спектрального положения флуоресценции, измеренной в b), и флуоресценции, измеренной в d), с известными спектральными положениями по меньшей мере двух компонентов из смеси компонентов при pH, использованных в а) и с), чтобы тем самым определить, присутствуют ли по меньшей мере два компонента смеси в материале, подлинность которого определяют.
Чтобы затем определить химический ключ указанным способом, может быть сделано следующее:
f) растворение в аликвоте из а) или с) различных известных концентраций, предпочтительно по меньшей мере трех известных концентраций, гасителя флуоресценции, предпочтительно одной или более галогеновых солей, где гаситель флуоресценции вызывает прогрессирующее снижение интенсивности флуоресценции по меньшей мере одного компонента смеси компонентов при повышении концентрации гасителя флуоресценции;
g) измерение для каждой известной концентрации гасителя флуоресценции соответствующей интенсивности флуоресценции;
h) определение кривой изменения интенсивности флуоресценции от концентрации гасителя флуоресценции; и
i) сравнение кривой из h) с известной (калибровочной) кривой зависимости флуоресценции по меньшей мере двух из компонентов смеси компонентов от концентрации гасителя флуоресценции.
Раскрываемые здесь способы также позволяют выявить, подвергался ли материал изменению или фальсификации, путем определения концентрации двух или более компонентов из смеси компонентов, которые были добавлены к материалу в качестве маркера, где данные компоненты не ассоциировались с материалом до того, как они были добавлены в качестве маркера, причем по меньшей мере один из двух или более компонентов смеси компонентов характеризуется флуоресценцией, изменяющейся по интенсивности при изменении pH, где указанный способ включает:
a) измерение интенсивности флуоресценции аликвоты раствора в отсутствие компонентов при возбуждающей длине волны, как измерение фонового шума (ИФШ).
b) приготовление аликвоты раствора, содержащего образец, включающий известное количество материала при первом pH;
c) измерение интенсивности флуоресценции аликвоты из b) при одной или более длинах волн возбуждения;
d) доведение pH аликвоты из b) до второго pH, при котором по меньшей мере один компонент смеси имеет другую интенсивность, чем при первом pH;
e) измерение интенсивности флуоресценции аликвоты, образованной в d), при одной или более длинах волн возбуждения;
f) сравнение различий между интенсивностью флуоресценции, измеренной в с), и интенсивностью флуоресценции, измеренной в е), для по меньшей мере двух компонентов смеси с известной разницей в интенсивности флуоресценции компонентов при pH, использованных в а) и с), чтобы тем самым определить присутствие или концентрацию по меньшей мере двух компонентов смеси, что позволяет определить изменение или фальсификацию материала.
Чтобы затем определить химический ключ указанным способом, может быть сделано следующее:
g) растворение аликвоты из b) или d) различных известных концентраций, предпочтительно по меньшей мере трех известных концентраций, гасителя флуоресценции, предпочтительно одной или более галогеновых солей, где гаситель флуоресценции вызывает прогрессирующее снижение интенсивности флуоресценции по меньшей мере одного компонента смеси компонентов при повышении концентрации гасителя флуоресценции;
h) измерение для каждой известной концентрации гасителя флуоресценции соответствующей интенсивности флуоресценции;
i) определение кривой изменения интенсивности флуоресценции от концентрации гасителя флуоресценции; и
j) сравнение кривой из i) с известной (калибровочной) кривой зависимости флуоресценции от концентрации гасителя флуоресценции, чтобы тем самым подтвердить и/или определить исследуемую концентрацию.
В способе, раскрытом в настоящем документе, pH может быть изменен до любой степени, при которой наблюдается поддающийся определению сдвиг в положении и/или интенсивности флуоресценции, обычно подходящие диапазоны включают в себя pH от 5 до 8 для первого pH и pH 3,5 или ниже для второго pH.
Аналогичным образом, длина волн возбуждения может быть изменена в зависимости от характеристики флуоресценции компонентов. Подходящие длины волн испускания включают в себя, без ограничения, длины волн возбуждения от 300 нм до 410 нм или от 340 нм до 365 нм. Могут быть использованы длины волн возбуждения, которые обеспечивают подходящую флуоресценцию, и они могут быть изменены конкретными компонентами смеси компонентов и тем, как флуоресценция изменяется под действием pH и гасителя флуоресценции. Так, может быть использована одна или более длин волн возбуждения, например одна или более длин волн возбуждения при разных pH. Более того, например, одна или более длин волн возбуждения могут быть разными при разных pH.
Устройство для измерения флуоресценции может быть устройством, которое регистрирует спектр, и даже может быть устройством, которое может измерить только пик (интегрированную интенсивность флуоресценции). Используемое устройство может, следовательно, различаться для лабораторного и полевого использования и может быть разным в зависимости от чувствительности желаемого теста и необходимой точности ключа.
Кривая, которая получается в результате использования гасителя флуоресценции, может быть линейной или нелинейной в зависимости от гасителей флуоресценции и компонентов, использованных в смеси компонентов.
В смесь компонентов также могут быть включены ингредиенты, которые обладают поддающимися обнаружению параметрами, такими как магнитные параметры; люминесцентные параметры; физические параметры, такие как размер и/или форма; оптические параметры, такие как характеристики поглощения и/или отражения, которые могут быть использованы как часть химического ключа. Так, например, включение в состав частиц некоего размера, которые обычно не включаются в материал, подлежащий маркировке, может быть использовано для добавления дополнительного уровня детектирования.
Материал, подлежащий маркировке, может быть жидкостью, такой как ликероводочное изделие или одеколон, парфюмерное изделие, или сухим твердым веществом, таким как медицинский или ветеринарный препарат или косметический продукт, или нефтепродукт, например топливо. Маркер предпочтительно вводят в нерасфасованный материал путем добавления компонентов к нерасфасованному материалу, например добавлением отдельных компонентов к нерасфасованному материалу или добавлением композиции, содержащей эти компоненты. Однако введение маркера может быть достигнуто любым способом объединения материала, подлежащего маркировке, и смеси компонентов. Например, компоненты могут быть добавлены к нерасфасованному материалу путем добавления одного или более компонентов индивидуально к нерасфасованному материалу и одной или более композиций, содержащих один или более компонент. Более того, к нерасфасованному материалу может быть добавлена одна или более композиций, где каждая композиция содержит один или более компонентов. Как обсуждалось выше, материал может быть жидкостью, сухим твердым телом, гелем, коллоидом или быть полужидким.
Как упоминалось выше, компоненты предпочтительно не являются токсичными. Так, добавление или введение в состав таких компонентов и полученная в результате концентрация предпочтительно удовлетворяют различным и многочисленным требованиям законодательства в области продуктов питания, лекарств, косметики. Количество маркирующей композиции и особенно концентрации отдельных компонентов, введенных в маркированный материал или продукт, могут быть легко выдержаны на нетоксическом уровне в случае, когда маркированный материал или продукт предназначен для использования человеком или животным.
Компоненты могут присутствовать в концентрации от ниже ч./млн до уровня ч./млн, в расчете на всю композицию, включая материал и по меньшей мере два различных алкалоида. По меньшей мере два различных алкалоида присутствуют в суммарной концентрации по меньшей мере двух различных алкалоидов от 0,1 ч./млн до 100 ч./млнв расчете на общую массу композиции.
Способ маркировки материала, предпочтительно жидкости, включает а) подбор желаемой смеси компонентов в качестве химического ключа для материала, подлежащего маркировке; и b) объединение смеси компонентов с материалом для получения промаркированной композиции. Концентрация каждого компонента в смеси компонентов предпочтительно ниже токсичной концентрации. Более того, суммарная концентрация всех компонентов смеси компонентов предпочтительно ниже токсичной концентрации, особенно когда материал предназначен для использования в форме, предназначенной для контакта с и/или потребления животным, например если это продукт питания или фармацевтический продукт.
Когда материал находится в жидкой форме, этот материал может быть водной или неводной жидкостью.
Более того, анализ материала может включать в себя экстракцию компонентов из материала, например экстракцию компонентов из образца в водную жидкость, например воду, спирт, органический растворитель или их смесь (если требуется ретроспективный анализ).
Концентрация компонентов в маркирующей композиции и/или идентификация компонентов и базовых уровней по отношению к чистым растворителям может храниться в базе данных. Более того, контрольные значения могут также быть добавлены непосредственно в этикетку продукта, как код, который будет пригоден для считывания в целях установления подлинности. Так, контрольные значения могут быть предоставлены наделенному соответствующими полномочиями персоналу производителем продукта, который маркировал продукт. Контрольные значения могут также быть доступны в форме кода, например нанесены на контейнер с маркированным материалом. Кроме этих, имеется еще много других способов предоставления контрольных данных, известных специалистам в данной области техники.
Способы маркировки по настоящему изобретению особенно подходят для маркировки нерасфасованных товаров, предназначенных для применения или использования человеком или животным, особенно продуктов, выбранных из группы продуктов, содержащих алкогольные напитки, парфюмерную продукцию, косметические продукты, и медицинские или ветеринарные препараты, или нефтепродукты.
Изменение pH для изменения характеристик флуоресценции компонентов в смеси компонентов - это изменение pH на величину от 2 до 6 и, может быть, изменение pH на величину от 2 до 4,5. Значение pH можно регулировать добавлением кислоты, которая не вызывает затухания флуоресценции, например серной кислоты или соляной кислоты, или фосфорной кислоты.
Компоненты предпочтительно являются инертными и не повреждают материал.
Образец для проведения теста может быть изготовлен любым способом, при котором компоненты в образце могут быть определены. Например, материал может быть объединен с растворителем, чтобы экстрагировать по меньшей мере часть алкалоида из указанного материала. Материал может быть объединен с растворителем, чтобы получить аликвоту от около 0,0001 до 3 масс. % расчете на общую массу аликвоты. Растворитель может быть водным или неводным, или органическим, или их смесью, и предпочтительно является водой.
Также описывается маркированный материал, который содержит смесь алкалоидов, которая присутствует в концентрации от 0,00001 до 0,3% по массе в расчете на общую массу композиции, предпочтительно от 0,0003 до 0,01% по массе, более предпочтительно от 0,0001 до 0,001% по массе. Маркированный материал может быть выбран из спирта, медицинского и/или ветеринарного препарата, парфюмерного изделия, жидкости, жидкой косметической рецептуры и топлива.
Более того, описывается применение алкалоида в жидкой композиции материалов для определения, подвергался или нет жидкий материал изменению или фальсификации, причем концентрация смеси алкалоидов находится между 0,00001 и 0,3% по массе в расчете на общую массу композиции, предпочтительно от 0,0003 до 0,01%, более предпочтительно 0,0001 до 0,001% по массе.
Далее настоящее изобретение описывается более подробно со ссылкой на примеры.
Пример
Раствор макролидных антибиотиков является лекарством, которое может быть использовано для лечения респираторных инфекций у животных, например у цыплят и индюшат.
Примеры:
Маркировка и использование продукта
Раствор макролидных антибиотиков может быть промаркирован смесью компонентов, таких как алкалоиды, например смесь гидрохлорида хинина и гармина или гармана, чтобы обеспечить суммарную массу смеси, например, от 0,1 до 0,3% по массе.
Аликвота раствора макролидных антибиотиков может быть растворена в питьевой воде для скота/детенышей животных (особенно цыплят, но также поросят и телят), с различными степенями разбавления, в зависимости от задействованного животного (до 0,03 масс. % макролидного антибиотика в воде, что соответствует концентрациям от около 1 ч./млн или меньше хинина в воде).
Процесс подтверждения подлинности и количественного определения раствора макролидных антибиотиков
1. Измерение базового шума не содержащей лекарство водной аликвоты устройством для детекции флуоресценции, имеющим длину волны возбуждения 365 нм.
2. Измерение интенсивности для неизмененной содержащей лекарство водной аликвоты (т.е. при pH 5,5-8, в зависимости от типа использованной воды).
2
4
3
4
3. Измерение флуоресценции содержащего лекарство водного образца, подкисленного при pH<3, с использованием кислоты (в основном, неорганической, такой как HCl или HSO или HPO). Кислый pH индуцирует повышение интенсивности флуоресценции и спектральное смещение в направлении красного (от пурпурного к синему).
4. В зависимости от коэффициентов интенсивности флуоресценции можно не только идентифицировать маркированный макролидный антибиотик в воде, но также количественно определить его с точностью, которая зависит от его концентрации.
Первый альтернативный вариант установления подлинности
- Продолжают постепенное подкисление содержащей лекарство водной аликвоты с измерением интенсивности флуоресценции на каждом этапе, чтобы подтвердить, что зависимость интенсивности флуоресценции от pH соответствует таковой хинина (установление подлинности хинина как маркера).
Второй альтернативный вариант установления подлинности
- После п. 4 выше продолжают постепенное растворение галогеновой соли (например, Cl, Br, I) в содержащей лекарство водной аликвоте, что будет оказывать динамическое гасящее воздействие (конкуренция между молекулами) на флуоресценцию хинина.
- Продолжают дифференциальное измерение интенсивности флуоресценции аликвоты как функции добавленной концентрации соли. Колебания в интенсивности флуоресценции будут иметь вид кривой, которая, как известно, должна быть специфичной для использованных флуорофора (хинина) и типа гасителя (соли). Измерение этой кривой обеспечивает возможность подтверждения присутствия маркера.
Следует отметить, что вышеизложенные примеры предоставлены лишь в целях пояснения, и ни в коем случае не должны трактоваться как ограничение объема настоящего изобретения. Поскольку настоящее изобретение описывается со ссылкой на типичный вариант осуществления, понятно, что слова, которые были использованы в этом документе, являются скорее словами описания и иллюстрации, а не словами ограничения. Могут быть сделаны изменения, находящиеся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения, либо как она представлена в настоящее время, либо как она уточнена позднее, без отклонения от объема и духа настоящего изобретения во всех его отношениях. Хотя настоящее изобретение описано здесь со ссылкой на конкретные средства, материалы и варианты осуществления, настоящее изобретение не должно ограничиваться частностями, раскрытыми в этом документе; напротив, настоящее изобретение простирается до всех функционально эквивалентных структур, способов и вариантов использования, таких как те, что находятся в пределах прилагаемой формулы изобретения.