近紅外光譜在藥品領(lǐng)域中應(yīng)用及前景

孫 鵬

（重慶教育學(xué)院 生物與化學(xué)工程系，重慶 400067）

近紅外光譜在藥品領(lǐng)域中應(yīng)用及前景

孫 鵬

（重慶教育學(xué)院 生物與化學(xué)工程系，重慶 400067）

近紅外光譜作為一種簡單、快速、無損傷、無污染的檢測手段，在檢測原料、在線檢測以及產(chǎn)品質(zhì)量檢測等方面有獨(dú)特的優(yōu)勢，因此在藥品領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

近紅外光譜；藥品；應(yīng)用

在藥品領(lǐng)域中，人們希望能有一種分析方法，可以快速的檢測原料、中間產(chǎn)品以及產(chǎn)品的質(zhì)量，而且投入的資金又不是很多。近年來迅速發(fā)展起來的近紅外光譜（Near Infrared Spectroscopy， NIRS）可以在一定程度上滿足人們的需求。NIRS是集現(xiàn)代電子技術(shù)、光譜分析技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和化學(xué)計量學(xué)技術(shù)為一體的現(xiàn)代光譜技術(shù)，主要用于樣品的無損、快速分析。隨著計算機(jī)與化學(xué)計量學(xué)的發(fā)展，NIRS的分析價值越來越得到重視，并隨著研究的深入，廣泛的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、石化、煙草、釀酒、醫(yī)藥等領(lǐng)域。

1 近紅外光譜分析技術(shù)的特點(diǎn)

NIRS在各個領(lǐng)域有如此迅速的發(fā)展，主要是因?yàn)樗诜治鰷y定中有以下獨(dú)特的優(yōu)越性。（1）可以用于樣品的定性和定量測定。定性分析采用識別分析程序。定量分析采用多元校正方法及一組已知性質(zhì)或組分樣品所建立的定量模型，測得的結(jié)果與已知結(jié)果的偏差小于已有分析方法的再現(xiàn)性［1］。（2）分析速度快、操作簡單、產(chǎn)出多。NIRS的采集時間只有數(shù)秒，隨后的數(shù)據(jù)處理和分析由計算機(jī)進(jìn)行。在建立好數(shù)學(xué)模型的情況下，在 1min 內(nèi)即可得到結(jié)果［2］。（3）不破壞樣品、不用試劑、不污染環(huán)境。近紅外光譜的取得可以是透射方式，也可以是漫反射方式。例如：對于粉針劑，不需要拆開樣品包裝，直接將樣品安瓿置于積分球上掃描即可，在測定完后，樣品依然可以使用［2-7］。（4）儀器自動化程度高，對操作者技術(shù)要求低。NIRS儀器都帶有較先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理軟件，自動化程度高，操作者不需要太高的操作技能，經(jīng)過簡單培訓(xùn)即可上崗工作。（5）對于經(jīng)常性的質(zhì)量控制，經(jīng)濟(jì)效益高。對于已經(jīng)建立好數(shù)學(xué)模型日常分析，由于不消耗試劑，某些分析甚至不需要破壞樣品，樣品在分析完成后依然可以使用［8］。極大地降低了分析費(fèi)用和樣品的損耗，對于需要大量日常分析的企業(yè)來說，無疑是一種理想的分析方法。

2 國內(nèi)外研究進(jìn)展

早在50年代中后期，Norris等就在近紅外漫反射技術(shù)上做了的大量工作［1］，但真正結(jié)合計算機(jī)技術(shù)和化學(xué)計量學(xué)的現(xiàn)代近紅外技術(shù)在80年代后期才出現(xiàn)。國內(nèi)應(yīng)用NIRS技術(shù)報道最早見于90年代初，2000年前后相關(guān)文獻(xiàn)開始大量涌現(xiàn)。目前農(nóng)產(chǎn)品、飼料、飲料、煙草、藥品、石油化工等多個行業(yè)對NIRS都做了大量的研究工作，并取得了一定的成果。

藥品領(lǐng)域?qū)IRS的研究較晚，但近年來已廣泛應(yīng)用到藥品的原料藥控制、生產(chǎn)過程控制、成品控制、中藥鑒別等各個方面。在藥品領(lǐng)域近紅外光譜法不僅適用于藥物的多種不同狀態(tài)如原料、片劑、膠囊以及液體等制劑的分析檢測；還可用于不同類型的藥品，如蛋白質(zhì)、中藥、抗生素等藥物的分析；以及在線生產(chǎn)工藝的監(jiān)控，包括混合、微波真空干燥、注射用產(chǎn)品滅菌、片劑的膜衣厚度等，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用范圍，選用不同的光纖探針即可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝的在線分析監(jiān)控。近紅外光譜儀將分析從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)移到現(xiàn)場和在線，是近紅外技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的必然趨勢。

表1［2-16］中列出了部分近紅外光譜在藥品領(lǐng)域應(yīng)用的實(shí)例。在2005版《中國藥典》中出現(xiàn)了“近紅外分光光度法指導(dǎo)原則”，在其應(yīng)用范圍中指出“近紅外分光光度法具有快速、準(zhǔn)確、對樣品無破壞的檢測特性，不僅可用于對離線供試品的檢驗(yàn)，還能直接對在線樣品進(jìn)行檢測。可廣泛地應(yīng)用于藥品的理化分析”［19］，這說明NIRS技術(shù)已經(jīng)得到了官方的認(rèn)同。

表1 近紅外光譜在藥品領(lǐng)域中應(yīng)用的部分實(shí)例

3 近紅外光譜存在的問題

目前，近紅外光譜檢測技術(shù)在具體應(yīng)用中還存在諸多問題。除儀器性能和價格方面的因素外，其中最主要的困難是數(shù)學(xué)建模工作［17］。模型的選擇范圍和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性都直接影響最終的分析結(jié)果，建模方法不同會導(dǎo)致模型的過適應(yīng)或欠適應(yīng)，并且模型的傳遞性差；參與定標(biāo)樣品的數(shù)量，實(shí)驗(yàn)人員素質(zhì)以及實(shí)驗(yàn)條件的差異及其設(shè)計，也直接影響定標(biāo)模型預(yù)測的準(zhǔn)確度。

建立一個優(yōu)良的數(shù)學(xué)模型需要擁有豐富的樣品資源，可從中選取有代表性的建模樣品，使建模樣品集的組分含量呈現(xiàn)較為均勻的梯度分布，且組分含量的變異范圍和樣品類型盡可能涵蓋待測樣品的變異范圍和各種類型；要有較好的化學(xué)分析知識和實(shí)驗(yàn)室條件，能按標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行準(zhǔn)確的化學(xué)分析；在已有較好建模樣品和準(zhǔn)確化學(xué)分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立和優(yōu)化模型 ，還需要較好的專業(yè)知識、豐富的建模經(jīng)驗(yàn)以及足夠的時間。

近年來藥監(jiān)系統(tǒng)大量裝備了近紅外光譜儀和近紅外快檢車，但是由于模型太少，特別是定量模型，難以適應(yīng)靶向抽驗(yàn)的需要［18］。

數(shù)學(xué)建模工作復(fù)雜而繁瑣，技術(shù)要求高，工作量大，開支大?？朔@一困難，可以從以下兩方面著手：（1）研究模型轉(zhuǎn)移問題。這需要各個近紅外儀器生產(chǎn)廠商制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步提高儀器性能的穩(wěn)定性，使用更加先進(jìn)的計量學(xué)方法；使已有的優(yōu)良數(shù)學(xué)模型可以在不同廠商、不同型號的儀器上應(yīng)用。（2）建立行業(yè)或地區(qū)近紅外分析技術(shù)中心。由專業(yè)技術(shù)人員負(fù)責(zé)數(shù)學(xué)模型的創(chuàng)建、優(yōu)化和維護(hù)；用戶則按統(tǒng)一的操作條件提取待測樣品的近紅外光譜，利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)資源共享、模型傳輸和遠(yuǎn)程分析；并對出現(xiàn)問題的模型進(jìn)行及時的更新。

4 在藥品領(lǐng)域中的應(yīng)用前景

NIRS在農(nóng)產(chǎn)品中的應(yīng)用最早，分析方法也最成熟，很多方法已成為公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)方法［1］，廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品中的蛋白、水分、纖維、糖分及脂肪等的分析，并取得滿意的結(jié)果。其他領(lǐng)域，包括藥品領(lǐng)域，對NIRS的研究較晚，但是發(fā)展十分迅速。國內(nèi)外有部分制藥企業(yè)開始將NIRS技術(shù)應(yīng)用于藥品部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)的控制。但是，該技術(shù)已逐漸得到更多的重視，目前已成為美國官方分析化學(xué)師協(xié)會（AOAC）一種標(biāo)準(zhǔn)分析方法應(yīng)用于藥品檢測。

可以預(yù)見，NIRS在藥品領(lǐng)域中的應(yīng)用也會像農(nóng)產(chǎn)品領(lǐng)域，逐漸成為一種使用廣泛，并且獲得官方認(rèn)可的一種標(biāo)準(zhǔn)分析方法。

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［19］ ChP （中國藥典） 。2005，VolⅡ：附錄 185

［責(zé)任編輯 王南山］

Application and prospect of Near Infrared Spectroscopy to Pharmaceutical Domain

SUN Peng
（College of Chongqing Education， 400067）

The text mainly introduces the application of near infrared spectroscopy （NIRS） for pharmaceutical.As a kind of simple， fast， non-destructive， non-polluted detection mean， the NIRS has been widely used in raw material analysis， on-line analysis and product quality analysis etc.， for pharmaceutical domain.

near infrared spectroscopy； pharmaceutical； application； prospect

TN215

A

1008-6390（2010）06-0019-03

2009-10-27

孫鵬，碩士，研究方向：藥物分析。