拉曼與近紅外、中紅外光譜在藥品摻雜篩選應(yīng)用中的前景分析

劉桂花，張中湖

(1.山東瑞中醫(yī)藥有限公司，山東濟(jì)寧272000;2.山東省食品藥品檢驗(yàn)所，山東濟(jì)南250101)

藥品摻雜問題，社會(huì)危害巨大，藥品摻雜篩選方法快速檢測技術(shù)的研究是目前藥檢系統(tǒng)投入大量科研力量進(jìn)行研究的一項(xiàng)課題。光譜法(拉曼、近紅外、中紅外)作為藥品快檢的重要信息采集手段在該領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，筆者總結(jié)多年基層藥檢工作實(shí)踐并結(jié)合目前參與課題，對于藥品摻雜篩選技術(shù)在藥品監(jiān)督抽驗(yàn)中的應(yīng)用提出自己的觀點(diǎn)，重點(diǎn)對拉曼與近紅外、中紅外光譜在藥品現(xiàn)場檢測中的應(yīng)用潛力作分析比較。

1 近紅外和拉曼光譜應(yīng)用于藥品檢測的原理

1.1 近紅外光譜 近紅外(NIR)光譜范圍介于可見光與中紅外光譜之間(780～2 500 nm或12 820～4 000 cm－1)，主要來源于－CH、－NH和－OH等含氫基團(tuán)的倍頻與合頻吸收，這些基團(tuán)的基頻吸收出現(xiàn)在中紅外區(qū)域。物質(zhì)在NIR區(qū)域的吸收強(qiáng)度比其在中紅外區(qū)域的基頻吸收弱10～100倍。NIR光譜的基本采集方式分為透射和漫反射模式。一般而言，透射［Log(1/T)］方法用于透明樣品，漫反射方法［Log (1/R)］用于不透明或存在光散射樣品如勻漿、懸濁液、糊狀液和固體。

借助化學(xué)計(jì)量學(xué)方法，NIR可以實(shí)現(xiàn)藥品的定性與定量分析。近紅外光譜的譜帶較寬，特征性不強(qiáng)，難以利用化合物特定官能團(tuán)的識(shí)別來進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定，其定性分析實(shí)質(zhì)是對光譜圖的分類，是通過比較待測樣品光譜與標(biāo)準(zhǔn)光譜的差異，對樣品進(jìn)行鑒別。NIR定量分析主要是應(yīng)用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法，建立樣品光譜與樣品的含量或其他依數(shù)性性質(zhì)間的定量關(guān)系(數(shù)學(xué)模型)，然后用數(shù)學(xué)模型預(yù)測未知組分的含量或性質(zhì)［1］。

1.2 拉曼光譜 拉曼光譜(Raman spectra)位于40～4 000 cm－1，是一種散射光譜，基于印度科學(xué)家C.V.Raman所發(fā)現(xiàn)的拉曼散射效應(yīng)，對與入射光頻率不同的散射光譜進(jìn)行分析以得到分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)方面信息，并應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)研究。其含義為光照射到物質(zhì)上發(fā)生彈性散射和非彈性散射，彈性散射的光是與激發(fā)光波長相同的成分，非彈性散射的散射光有比激發(fā)光波長長的和短的成分，統(tǒng)稱為拉曼效應(yīng)。紅外光譜(MIR)位于400～4 000 cm－1，研究分子振動(dòng)對光的吸收情況，拉曼光譜研究分子振動(dòng)對光的散射情況，拉曼光譜和紅外光譜都是分子的振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)光譜［2］。

拉曼光譜目前在藥品檢測中的應(yīng)用主要為定性研究，定量方法的研究文獻(xiàn)較少報(bào)道。

2 近紅外光譜和拉曼光譜在藥品摻雜領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 近紅外光譜在藥品摻雜領(lǐng)域的應(yīng)用 自2005年國家食品藥品監(jiān)督管理局推出藥品檢測車項(xiàng)目以來，近紅外方法在藥品快速檢測中的應(yīng)用得到了迅猛發(fā)展，其中針對藥品的活性成分建立不同企業(yè)相同INN名稱的同類產(chǎn)品進(jìn)行快速鑒別及定量的NIR模型法是主流，其主要適用對象為成分單純的化學(xué)藥制劑。有文獻(xiàn)關(guān)于近紅外光譜技術(shù)結(jié)合二階導(dǎo)數(shù)應(yīng)用于中成藥中非法添加西地那非的報(bào)道［3］，但在藥品檢測車項(xiàng)目中該方法并未普及推廣。

2.2 拉曼光譜在藥品摻雜領(lǐng)域的應(yīng)用 隨著藥品檢測車項(xiàng)目的推廣，許多光譜儀器廠商、大專院校、科研院所把精力投入到光譜法用于藥品快速檢測的研究中來，其中拉曼光譜法得到了大多數(shù)專家學(xué)者的青睞。翁欣欣等［4］使用便攜式拉曼儀對不同種類的降糖藥片進(jìn)行拉曼光譜的核主成分分析(KPCA)－聚類分析，實(shí)現(xiàn)了快速、簡便的鑒別。拉曼光譜法用于藥品摻雜檢測的研究尚未有文獻(xiàn)報(bào)道。

3 光譜法在藥品摻雜篩選中的應(yīng)用前景

3.1 藥品快檢的涵義與藥品摻雜的分析

3.1.1 藥品快檢的涵義并不單純指檢測方法速度快，而是指基層藥品監(jiān)督部門現(xiàn)場應(yīng)用的方法與技術(shù)，以及為保證現(xiàn)場檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性而開發(fā)的與之配套的一系列實(shí)驗(yàn)室支持方法的總稱。藥品快檢概念提出的初衷是為提高藥品監(jiān)督抽驗(yàn)工作的靶向性，提高藥品監(jiān)督抽驗(yàn)工作效率，提高藥品監(jiān)督抽驗(yàn)工作的覆蓋面，從而最大限度保障基層、偏遠(yuǎn)、不發(fā)達(dá)地區(qū)人民用藥安全［5］。隨著藥品快檢技術(shù)的發(fā)展，目前的藥品快檢技術(shù)越來越與藥品打假工作緊密結(jié)合起來。

3.1.2 近年來，隨著藥品快檢這一概念的提出，光譜法作為一種無損、快速、環(huán)保、高通量的檢測方法得到了多數(shù)專家學(xué)者的一致認(rèn)可，其無損、快速的基礎(chǔ)來源于待測樣品可以不經(jīng)分離，直接采集樣品光譜，通過挖掘光譜信息，實(shí)現(xiàn)對待測樣品的檢測［6］。不分離分析對于輔料單純、主成分均一的化藥制劑適用，而分離分析對于基質(zhì)復(fù)雜的中成藥中非法添加化學(xué)物質(zhì)的檢出已經(jīng)毫無疑問，關(guān)鍵是能否達(dá)到快速檢測的要求。本項(xiàng)目研制超微薄層色譜－拉曼光譜快速檢測儀為一種分離分析手段，其目標(biāo)為解決復(fù)雜基質(zhì)藥品摻雜問題的現(xiàn)場快速檢測，同時(shí)兼顧簡單基質(zhì)的化學(xué)制劑快檢。

3.2 藥品摻雜快速檢測技術(shù)分級(jí)探討 根據(jù)實(shí)踐工作的應(yīng)用要求，藥品摻雜快檢技術(shù)方法可分為三類。

3.2.1 普篩方法 主要為縣級(jí)局(所)檢驗(yàn)人員使用，適用于藥品存放現(xiàn)場。方法應(yīng)該滿足耗時(shí)短高通量、樣品無損或少損、儀器成本低易攜帶、方法操作簡便易學(xué)習(xí)、方法集成軟件易于升級(jí)換代、環(huán)保無污染，最重要的是假陽性率要低。

3.2.2 初篩方法 為市級(jí)所檢驗(yàn)人員使用，適用于條件可控的實(shí)驗(yàn)室。方法應(yīng)簡便快速針對性強(qiáng)、多種方法可以相互驗(yàn)證、假陽性率低等。

3.2.3 確證方法 為省級(jí)所檢驗(yàn)人員使用，適用于條件可控、設(shè)備齊全的實(shí)驗(yàn)室。方法應(yīng)針對性強(qiáng)、準(zhǔn)確性高、漏判率低等。

3.3 紅外與拉曼光譜作為篩選方法的比較

3.3.1 紅外與拉曼等光譜法作為篩選方法的優(yōu)勢 儀器開發(fā)較為完善，無論是實(shí)驗(yàn)室還是現(xiàn)場檢測，都有多個(gè)廠家、多種型號(hào)的現(xiàn)成儀器可供選擇;特征吸收峰與樣品分子結(jié)構(gòu)有一一對應(yīng)關(guān)系，分析方法具有公認(rèn)的理論基礎(chǔ)，技術(shù)人員易于理解與掌握;信號(hào)采集簡便，樣品使用量較少，有些可以實(shí)現(xiàn)無損檢測，適合于多品種、大批量檢測。樣品前處理簡便，不需要化學(xué)試劑，可以做到環(huán)保無污染。

3.3.2 激光拉曼光譜儀具有無損檢測、無須制樣、靈敏度高、樣品量少和快速方便等優(yōu)點(diǎn)，儀器小型化、便攜式，對水的干擾靈敏度低，適合于實(shí)驗(yàn)室外作業(yè)，有望發(fā)展成藥品摻雜的普篩工具。缺點(diǎn)在于拉曼激光信號(hào)易受有色、熒光的干擾，尤其是中藥基質(zhì)熒光較強(qiáng)，掩埋了待測化學(xué)成分拉曼信號(hào)。

3.3.3 作為市所一級(jí)對摻雜樣品的初篩方法來說，紅外法已不存在技術(shù)上的障礙，現(xiàn)在急需的是要把對應(yīng)各類摻雜而建的紅外篩選法集成，編制成針對性強(qiáng)、易于操作的應(yīng)用軟件，彌補(bǔ)其他方法的不足。其具有簡便快速、靈敏度高、無損、環(huán)保等快速篩選方法所必備的優(yōu)點(diǎn)，只是要把該種方法推向現(xiàn)場快速篩選使用，尚需解決采樣方式、儀器適用性等目前仍較棘手的技術(shù)問題，建議其作為初篩方法來使用。

3.3.4 拉曼光譜和紅外光譜在樣品處理與應(yīng)用中的比較，見表1。

4 討論

4.1 與近紅外相比，拉曼與中紅外更適合于藥品的結(jié)構(gòu)鑒定，在定性分析方面更具優(yōu)勢;與中紅外相比，拉曼光譜更適合于現(xiàn)場快速檢測。

4.2 光譜法應(yīng)用于藥品快檢對于化學(xué)制劑可以做到不分離分析，對于復(fù)雜基質(zhì)摻雜化學(xué)藥物的檢測需要采用分離分析方法進(jìn)行前處理。

4.3 化學(xué)物質(zhì)非法添加問題，無論是在藥品行業(yè)，還是在食品、保健品、化妝品領(lǐng)域都普遍存在，分離分析方法的關(guān)注點(diǎn)是添加物，該類方法具有行業(yè)通用性。

［1］ 胡昌勤，馮艷春.近紅外光譜法快速分析藥品［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

［2］ 陳健.拉曼光譜在食品分析中的應(yīng)用［D］.上海:中國科學(xué)院上海冶金研究所，2000.

［3］ Jackso R.振動(dòng)光譜法在快速篩查假藥方面的應(yīng)用［A］;首屆國際藥品快速檢測技術(shù)論壇論文集［C］，2009.

［4］ 翁欣欣，張中湖，尹利輝，等.KPCA－聚類分析法和用便攜式拉曼儀快速鑒別降糖藥［J］.光譜學(xué)與光譜分析，2010，30(4):984－987.

［5］ 金少鴻.我國藥品快檢技術(shù)的研究和應(yīng)用［A］;首屆國際藥品快速檢測技術(shù)論壇論文集［C］，2009.

［6］ 張中湖，李軍，徐東，等藥品中摻雜化學(xué)成分初篩方法對比分析［J］.中國藥事，2010，24(6):597－599.