張新偉

近紅外光譜技術(shù)在西醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用進展

張新偉

近紅外光譜技術(shù)作為一種簡單、快速、無損的分析技術(shù),已經(jīng)在許多領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用,尤其在醫(yī)藥領(lǐng)域。本文介紹了近紅外光譜分析技術(shù)的基本原理和方法特點,綜述了近幾年該技術(shù)在藥物分析、藥物生產(chǎn)過程質(zhì)量監(jiān)控中的應(yīng)用,并對該技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用前景進行了展望。

近紅外光譜技術(shù);醫(yī)藥領(lǐng)域;應(yīng)用;展望

近紅外光 (Near Infrared,N I R)是介于可見光 (Vis)和中紅外光 (M IR)之間的電磁輻射波,按美國材料檢測協(xié)會(AST M)定義是指波長在 780～2526nm范圍內(nèi) (波數(shù)為12820～3959 cm)的電磁波,是人們認識最早的非可見光區(qū)域,習(xí)慣上又將近紅外光劃分為近紅外短波 (780～1100nm)和長波 (1100～2526nm)兩個區(qū)域[1]。近紅外光譜分析技術(shù)(Near Infrared Reflectance Spectroscopy,簡稱 N I RS)在 2000年的匹茨堡國際分析技術(shù)學(xué)術(shù)年會上,被認為是 20世紀 90年代以來發(fā)展最快、最引人注目的光譜分析技術(shù)之一,它以簡單,高效,快速,重復(fù)性好,穩(wěn)定性好,無損分析,環(huán)保無污染,應(yīng)用范圍廣,可實時在線分析等特點,廣泛應(yīng)用于石油及石油化工、基本有機化工、精細化工、冶金、醫(yī)藥、食品、質(zhì)量監(jiān)督等領(lǐng)域。本文對近紅外光譜法的基本原理、特點,發(fā)展歷程及其在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用情況作一詳細的闡述,包括對其在西藥藥物分析、中藥研究、藥物加工過程以及臨床監(jiān)測方面的應(yīng)用,并對近紅外光譜技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用前景做出展望。

2 近紅外光譜技術(shù)的基本原理、特點及其發(fā)展

近紅外譜區(qū)的信息主要是分子內(nèi)部原子間伸縮振動、彎曲振動的倍頻和合頻吸收的信息,幾乎包括有機物中所有含氫基團 (O-H、N-H、C-H、C=O、P-O、S-O等官能團 )的信息,譜圖特征性強,信息量極為豐富,受分子內(nèi)外環(huán)境的影響小,直接反映分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、官能團和分子狀態(tài)。這是近紅外光譜分析技術(shù)能夠用來分析有機化合物的基礎(chǔ)。由于倍頻和合頻吸收躍遷幾率低,而有機物質(zhì)在近紅外光譜區(qū)倍頻和合頻吸收,所以消光系數(shù)弱,譜帶重疊嚴重,從近紅外光譜中提取有用信息屬于弱信息和多元信息,需要充分利用現(xiàn)有的光機技術(shù)、電子技術(shù)和計算機技術(shù)進行處理。近紅外光譜分析技術(shù)與傳統(tǒng)分析技術(shù)相比具有諸多優(yōu)點：簡單快速,無繁瑣的前處理過程和化學(xué)反應(yīng)過程。隨著儀器制造技術(shù)的發(fā)展,新的光譜理論與光譜分析方法,特別是化學(xué)計量學(xué)和計算機技術(shù)的不斷應(yīng)用與深入[2],使多組分分析中多元信息處理的理論與技術(shù)得到發(fā)展,它們被用來解決近紅外光譜信號等困難,使近紅外光譜分析技術(shù)得到復(fù)興和發(fā)展。

3 近紅外光譜技術(shù)在西藥藥物分析中的應(yīng)用

我國于 90年代中期開始進行近紅外光譜技術(shù)檢測藥物的研究,在西藥藥物分析的研究尤為突出,其中包括：原輔料真?zhèn)蔚蔫b別、藥物中光學(xué)異構(gòu)體的測定、藥物中活性成分的測定、藥物含量的測定以及藥物生產(chǎn)過程各個階段 (包括合成、混合、加工、制劑、壓片及包裝過程等)的在線監(jiān)控等。

3.1 原輔料的真?zhèn)舞b別

應(yīng)用近紅外光譜法可鑒別了無水乳糖、硬脂酸鎂、聚乙烯吡咯烷酮、淀粉及微晶纖維素等制藥中常用的原料;研究發(fā)現(xiàn),采用差譜方法選擇了吸光度差異大的波段建立了 PLS相互驗證預(yù)測模,可定量檢測了二甲苯的三種同分異構(gòu)體,并大大提高了預(yù)測模型的預(yù)測準(zhǔn)確度和可信度。

3.2 制藥過程的質(zhì)量監(jiān)控隨著藥物加工過程自動化程度的提高,藥物的制備是通過混合、加工、成型及包裝等一系列過程統(tǒng)一完成的,這就要求在每一步加工過程中都必須對所有組分進行全面表征。由于近紅外光在固體中穿透較深以及容易采取漫反射技術(shù)等特點,使近紅外光譜在線檢測技術(shù)成功地應(yīng)用于固體藥劑各種物理化學(xué)性質(zhì) (濕度、均一性、顆粒大小、硬度等)的定量表征和不同生產(chǎn)階段的檢測。研究發(fā)現(xiàn),應(yīng)用N IR方法測定了制劑過程中原料分析,其中包括晶型、狀態(tài)、密度等,同時還測定了抗生素片劑生產(chǎn)過程的含量和水分,都得到了較好的結(jié)果。N I R分析在制藥過程分析中顯示了極大的潛力。

4 結(jié)語

近紅外光譜技術(shù)具有快速方便、在線分析和無損分析等眾多優(yōu)勢,近紅外光譜儀器生產(chǎn)技術(shù)及處理復(fù)雜信號所用方法等各方面的突破,及其相關(guān)學(xué)科的不斷發(fā)展,都加速了近紅外光譜技術(shù)在各個領(lǐng)域中新的應(yīng)用,尤其在醫(yī)藥領(lǐng)域?qū)懈?、更好的發(fā)展。隨著科技的進一步發(fā)展和研究的進一步深入,近紅外光譜技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用會越來越多,分析方法也會越來越成熟。

[1] HerschelW.Philos Trans R Soc London,1880,90：255.

[2] 朱斌,單磊,劉荔荔,等.近紅外光譜技術(shù)及其在天然產(chǎn)物分析中的應(yīng)用.藥學(xué)實踐雜志,2002,20(3)：176-179.

450121鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院