拉曼与近红外、中红外光谱在药品掺杂筛选应用中的前景分析

2012-08-15刘桂花张中湖

药学研究 2012年11期

刘桂花，张中湖

(1.山东瑞中医药有限公司，山东济宁272000;2.山东省食品药品检验所，山东济南250101)

药品掺杂问题，社会危害巨大，药品掺杂筛选方法快速检测技术的研究是目前药检系统投入大量科研力量进行研究的一项课题。光谱法(拉曼、近红外、中红外)作为药品快检的重要信息采集手段在该领域应用越来越广泛，笔者总结多年基层药检工作实践并结合目前参与课题，对于药品掺杂筛选技术在药品监督抽验中的应用提出自己的观点，重点对拉曼与近红外、中红外光谱在药品现场检测中的应用潜力作分析比较。

1 近红外和拉曼光谱应用于药品检测的原理

1.1 近红外光谱近红外(NIR)光谱范围介于可见光与中红外光谱之间(780～2 500 nm或12 820～4 000 cm－1)，主要来源于－CH、－NH和－OH等含氢基团的倍频与合频吸收，这些基团的基频吸收出现在中红外区域。物质在NIR区域的吸收强度比其在中红外区域的基频吸收弱10～100倍。NIR光谱的基本采集方式分为透射和漫反射模式。一般而言，透射［Log(1/T)］方法用于透明样品，漫反射方法［Log (1/R)］用于不透明或存在光散射样品如匀浆、悬浊液、糊状液和固体。

借助化学计量学方法，NIR可以实现药品的定性与定量分析。近红外光谱的谱带较宽，特征性不强，难以利用化合物特定官能团的识别来进行结构鉴定，其定性分析实质是对光谱图的分类，是通过比较待测样品光谱与标准光谱的差异，对样品进行鉴别。NIR定量分析主要是应用化学计量学方法，建立样品光谱与样品的含量或其他依数性性质间的定量关系(数学模型)，然后用数学模型预测未知组分的含量或性质［1］。

1.2 拉曼光谱拉曼光谱(Raman spectra)位于40～4 000 cm－1，是一种散射光谱，基于印度科学家C.V.Raman所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究。其含义为光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射，弹性散射的光是与激发光波长相同的成分，非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分，统称为拉曼效应。红外光谱(MIR)位于400～4 000 cm－1，研究分子振动对光的吸收情况，拉曼光谱研究分子振动对光的散射情况，拉曼光谱和红外光谱都是分子的振动转动光谱［2］。

拉曼光谱目前在药品检测中的应用主要为定性研究，定量方法的研究文献较少报道。

2 近红外光谱和拉曼光谱在药品掺杂领域的应用

2.1 近红外光谱在药品掺杂领域的应用自2005年国家食品药品监督管理局推出药品检测车项目以来，近红外方法在药品快速检测中的应用得到了迅猛发展，其中针对药品的活性成分建立不同企业相同INN名称的同类产品进行快速鉴别及定量的NIR模型法是主流，其主要适用对象为成分单纯的化学药制剂。有文献关于近红外光谱技术结合二阶导数应用于中成药中非法添加西地那非的报道［3］，但在药品检测车项目中该方法并未普及推广。

2.2 拉曼光谱在药品掺杂领域的应用随着药品检测车项目的推广，许多光谱仪器厂商、大专院校、科研院所把精力投入到光谱法用于药品快速检测的研究中来，其中拉曼光谱法得到了大多数专家学者的青睐。翁欣欣等［4］使用便携式拉曼仪对不同种类的降糖药片进行拉曼光谱的核主成分分析(KPCA)－聚类分析，实现了快速、简便的鉴别。拉曼光谱法用于药品掺杂检测的研究尚未有文献报道。

3 光谱法在药品掺杂筛选中的应用前景

3.1 药品快检的涵义与药品掺杂的分析

3.1.1 药品快检的涵义并不单纯指检测方法速度快，而是指基层药品监督部门现场应用的方法与技术，以及为保证现场检测结果的准确性而开发的与之配套的一系列实验室支持方法的总称。药品快检概念提出的初衷是为提高药品监督抽验工作的靶向性，提高药品监督抽验工作效率，提高药品监督抽验工作的覆盖面，从而最大限度保障基层、偏远、不发达地区人民用药安全［5］。随着药品快检技术的发展，目前的药品快检技术越来越与药品打假工作紧密结合起来。

3.1.2 近年来，随着药品快检这一概念的提出，光谱法作为一种无损、快速、环保、高通量的检测方法得到了多数专家学者的一致认可，其无损、快速的基础来源于待测样品可以不经分离，直接采集样品光谱，通过挖掘光谱信息，实现对待测样品的检测［6］。不分离分析对于辅料单纯、主成分均一的化药制剂适用，而分离分析对于基质复杂的中成药中非法添加化学物质的检出已经毫无疑问，关键是能否达到快速检测的要求。本项目研制超微薄层色谱－拉曼光谱快速检测仪为一种分离分析手段，其目标为解决复杂基质药品掺杂问题的现场快速检测，同时兼顾简单基质的化学制剂快检。

3.2 药品掺杂快速检测技术分级探讨根据实践工作的应用要求，药品掺杂快检技术方法可分为三类。

3.2.1 普筛方法主要为县级局(所)检验人员使用，适用于药品存放现场。方法应该满足耗时短高通量、样品无损或少损、仪器成本低易携带、方法操作简便易学习、方法集成软件易于升级换代、环保无污染，最重要的是假阳性率要低。

3.2.2 初筛方法为市级所检验人员使用，适用于条件可控的实验室。方法应简便快速针对性强、多种方法可以相互验证、假阳性率低等。

3.2.3 确证方法为省级所检验人员使用，适用于条件可控、设备齐全的实验室。方法应针对性强、准确性高、漏判率低等。

3.3 红外与拉曼光谱作为筛选方法的比较

3.3.1 红外与拉曼等光谱法作为筛选方法的优势仪器开发较为完善，无论是实验室还是现场检测，都有多个厂家、多种型号的现成仪器可供选择;特征吸收峰与样品分子结构有一一对应关系，分析方法具有公认的理论基础，技术人员易于理解与掌握;信号采集简便，样品使用量较少，有些可以实现无损检测，适合于多品种、大批量检测。样品前处理简便，不需要化学试剂，可以做到环保无污染。

3.3.2 激光拉曼光谱仪具有无损检测、无须制样、灵敏度高、样品量少和快速方便等优点，仪器小型化、便携式，对水的干扰灵敏度低，适合于实验室外作业，有望发展成药品掺杂的普筛工具。缺点在于拉曼激光信号易受有色、荧光的干扰，尤其是中药基质荧光较强，掩埋了待测化学成分拉曼信号。

3.3.3 作为市所一级对掺杂样品的初筛方法来说，红外法已不存在技术上的障碍，现在急需的是要把对应各类掺杂而建的红外筛选法集成，编制成针对性强、易于操作的应用软件，弥补其他方法的不足。其具有简便快速、灵敏度高、无损、环保等快速筛选方法所必备的优点，只是要把该种方法推向现场快速筛选使用，尚需解决采样方式、仪器适用性等目前仍较棘手的技术问题，建议其作为初筛方法来使用。

3.3.4 拉曼光谱和红外光谱在样品处理与应用中的比较，见表1。