便攜式拉曼光譜儀用于降糖藥品快速檢測的研究

羅 婭 ,柳 艷,胡茜茜,陸 峰

(1.解放軍第169醫(yī)院， 湖南 衡陽 421002；2.第二軍醫(yī)大學藥學院，上海 200433)

便攜式拉曼光譜儀用于降糖藥品快速檢測的研究

羅 婭1,柳 艷2,胡茜茜2,陸 峰2

(1.解放軍第169醫(yī)院， 湖南 衡陽 421002；2.第二軍醫(yī)大學藥學院，上海 200433)

目的考察便攜式拉曼光譜儀對降糖類藥品的識別能力。方法采用TruScan便攜式拉曼光譜儀，建立部分降糖藥主藥成分對照品光譜庫，并測定相應(yīng)制劑的拉曼光譜，然后運用改進的局部直線篩選法計算光譜信息，根據(jù)計算結(jié)果識別真假藥片。結(jié)果對4種降糖藥片(包括陽性樣品和陰性樣品)和7種常規(guī)的輔料(陰性樣品)進行識別，靈敏度達到100.00%，專屬性達到94.44%，準確度達到96.36%。結(jié)論本法結(jié)合便攜式拉曼光譜儀與改進的局部直線篩選法，分析樣品具有樣品非接觸性、非破壞性、時間短、樣品所需量小及樣品無需制備等優(yōu)點，可為假藥現(xiàn)場判別提供一種新的手段，具有良好的應(yīng)用前景。

拉曼光譜法；局部直線篩選法；降糖藥

假藥現(xiàn)象時有發(fā)生，嚴重影響人們的健康和生命安全。目前假藥已占全球藥品市場的10%，在發(fā)展中國家甚至高達50%。打假的技術(shù)瓶頸之一是假藥的快速檢測，光譜法因其快速、簡單、成本低等多個優(yōu)勢，在假藥快檢領(lǐng)域占有一席之地。筆者運用便攜式拉曼光譜儀，結(jié)合改進的局部直線篩選算法，對降糖藥進行快速檢測，主要考察以非藥品冒充藥品、低價藥冒充高價藥等兩種情況的檢測效果。

1 原理

局部直線篩選法(local straight-line screening, LSLS)是本課題組基于中藥非法添加化學藥物的檢測[1]而提出一種創(chuàng)新算法[2]，并已成功地改進、移植到基于拉曼光譜法對假藥的判別中[3]。

改進的LSLS模塊在原始LSLS基礎(chǔ)上，引入了小波去噪、插值、峰位校正、含量區(qū)間加權(quán)、含量區(qū)間平移等改進。用改進的LSLS計算，若計算結(jié)果Zp≤ 0，直接被判定為假藥。圖1為改進的LSLS的流程圖，其中‘*’為在原始LSLS基礎(chǔ)上改進的步驟。

圖1 改進的LSLS模塊流程圖

注：圖中P為藥品主藥成分含量,r為局部直線的回歸系數(shù), Smax為所有含量區(qū)間加和的最大值,Zp為預(yù)測的含量因子。

2 實驗

2.1儀器 使用Ahura Scientific Inc公司的TruScan便攜式拉曼光譜儀[4]采集光譜。該拉曼光譜儀采用半導(dǎo)體致冷型CCD檢測器，激光源：785 nm，采樣光束直徑：2 mm，光譜分辨率：10 cm，波數(shù)范圍：250～2 875 cm-1。

2.2樣品 格列本脲、格列齊特、格列美脲、那格列奈對照品購自中國藥品生物制品檢定所；7種輔料(滑石粉、HPMC、L-HPC、預(yù)膠化淀粉、PVPK30、糊精、乳糖)由山東省藥檢所提供；22批降糖藥片(6種格列本脲片、8種格列齊特片、5種格列美脲片、3種那格列奈片)均為市售品(廠家及批次信息略)。

2.3采樣 采用TruScan型拉曼光譜儀，分別測定4種對照品和22種藥片以及7種制劑輔料的拉曼光譜(藥片刮除表面或去除包衣，粉末狀對照品和輔料直接采集)。

2.4數(shù)據(jù)處理 本文數(shù)據(jù)處理軟件為OPUS5.0，MATLAB7.0，程序由課題組自行編制。分別以藥品、輔料為待測樣品，用自編程序計算其中是否分別含有上述4種主藥對照品，若Zp(預(yù)測的含量因子)為正，則為陽性樣品(真藥)；若Zp為負，則為陰性樣品(假藥)。

圖2 四種降糖藥片(格列本脲-1, 格列齊特-2,格列美脲-3,那格列奈-4)的拉曼光譜圖

3 結(jié)果和討論

本實驗判別了兩種假藥形式：①以輔料冒充藥片；②以低價藥冒充高價藥(其主藥成分為同系物)。

3.1輔料冒充藥片的結(jié)果 以輔料冒充藥片的情況，按7種常用輔料分別冒充4種降糖藥片進行計算。因為主藥成分含量P在此算法中是一個非常重要的參數(shù)，所以當一種輔料冒充n種標示含量的同種藥片時，會出現(xiàn)n個陰性樣品，這樣交叉、累計計算，共得到49個陰性樣品(即假藥)。計算結(jié)果顯示，47個陰性樣品被準確判別，2個出現(xiàn)誤判。表1列出了其中的一個誤判(預(yù)膠化淀粉冒充格列本脲出現(xiàn)誤判)，22個陽性樣品(即真藥)判別均正確。

表1 輔料冒充藥片的改進LSLS算法計算結(jié)果(部分)

3.2低價藥冒充高價藥的結(jié)果 以低價藥冒充高價藥的情況，在本文所選的降糖藥片中，格列本脲、格列齊特較為便宜，而那格列奈和格列美脲價格略高。因此選用格列本脲冒充那格列奈或格列美脲、格列齊特冒充那格列奈、那格列奈冒充格列美脲作為研究對象(見表2)。因為這4種藥片的主藥成分的結(jié)構(gòu)非常相似，所以它們的拉曼光譜也很相似(見圖2)，尤其是一些藥表2結(jié)果顯示，只有2個格列本脲片被判定為陽性(可疑)樣品，結(jié)果準確率為94.87%。

表2 低價藥冒充高價藥的改進LSLS算法計算結(jié)果

表3 兩種假藥形式計算的總體結(jié)果

注：①表中的數(shù)字代表的是計算的次數(shù)，而非樣品數(shù)。

②TOTAL：即計算次數(shù)總量；N-TOTAL：計算結(jié)果中的實際陰性結(jié)果數(shù)；P-TOTAL：實際陽性結(jié)果數(shù)；TN：true negative，真陰性結(jié)果數(shù)；TP：true positive，真陽性結(jié)果數(shù)；FN：false negative，假陰性結(jié)果數(shù)；FP：false positive，假陽性結(jié)果數(shù)；Sensitivity=TP/(TP+FN)；Specificity=TN/(TN+FP)；Accuracy=TN/(TN+FN)。

綜合兩種假藥形式計算結(jié)果的統(tǒng)計分析來看(表3)，72個陰性樣品出現(xiàn)了4個誤判，未出現(xiàn)漏判，總的靈敏度、專屬性和準確率分別達到了100.00%、94.44%、96.36%。

4 結(jié)論

本文采用便攜式拉曼光譜法與改進的LSLS相結(jié)合的方法對4種降糖藥的22個樣品和7種常見的輔料進行判別，其靈敏度、專屬性、準確度已達到藥品現(xiàn)場快速檢測[5]的要求，可為假藥的快檢提供一種新的方法和手段，具有良好的應(yīng)用前景。

[1] 陸 峰, 樂 健, 陳桂良, 等. 中藥摻雜化學藥物的分析及其對策[J]. 中國中藥雜志, 2007, 32(1): 6.

[2] 陳艷華, 陸 峰, 尹利輝, 等. 局部直線篩選法的建立及其改進研究[J]. 中國科學B輯, 2010, 40(8):1142.

[3] 翁欣欣. 分子光譜學在食品與藥品分析中的研究[D]. 第二軍醫(yī)大學碩士學位論文, 2010.

[4] 劉可滇. 便攜式拉曼光譜儀的設(shè)計[J]. 分析儀器, 2009, 4: 22.

[5] 胡昌勤, 馮艷春, 薛 晶, 等. 藥品快速檢測系統(tǒng)的構(gòu)想及研究進展[J]. 藥物分析雜志, 2008, 28(4): 647.

2010-09-06

[修回日期]2010-12-08

FastdetectionofhypoglycemicdrugsbyportableRamanspectrometer

LUO Ya1,LIU Yan2,HU Xi-xi2,LU Feng2

(1.The 169th hospital of PLA，Hengyang 421002,China；2. School of Pharmaey Second Military Medical University, Shanghai 200433 ,China)

ObjectiveTo investigate the identification capability of portable Raman spectrometer for hypoglycemic drugs.MethodsThe Raman spectra of the standard substance of active pharmaceutical ingredient of the hypoglycemic drugs and their corresponding preparations were obtained by the TruScan portable Raman spectrometer respectively, followed by the modified Local Straight-Line Screening (LSLS) treatment to decide whether the sample is counterfeited or not.ResultsFour kinds of hypoglycemic tablets and seven general pharmaceutical excipients were analyzed. The sensitivity, specificity and accuracy reach 100.00%, 94.44% and 96.36%, respectively.ConclusionCombined the portable Raman spectroscopy with the modified Local Straight-Line Screening algorithm, which was non-contact, non-destructive and could rapid analyze the counterfeit drugs on the spot.

Raman spectroscopy； Local Straight-Line Screening； hypoglycemic drugs

國家科技支撐計劃重點項目(2008BA155B06).

羅 婭(1960-)，女，本科，副主任護師.Tel:13037343466.

陸 峰.Tel:(021)81871260,E-mail:fenglufeng@hotmail.com.

R972

A

1006-0111(2011)01-0035-03