近紅外光譜法在藥物分析中的應(yīng)用

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1、近紅外光譜法在藥物分析中的應(yīng)用宜春學(xué)院化學(xué)與生物工程學(xué)院08制藥工程周玉方摘要：近紅外光譜技術(shù)在藥物分析領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，且潛力巨大，其可通過與合適的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法建立各種模型，實(shí)現(xiàn)了藥物原料、藥物包材等的定性或定量分析，在制藥工作和質(zhì)量控制分析中具有廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：近紅外光譜法；藥物分析；應(yīng)用近紅外（NearInfrarad,NIR)區(qū)域是指波長(zhǎng)在780~2526nm（波數(shù)為4000~12000cm-1）范圍內(nèi)的電磁波。在這個(gè)區(qū)域最突出的吸收譜帶歸因于中紅外區(qū)域基頻振動(dòng)的倍頻和合頻，主要是含氫基團(tuán)的吸收，如C-H、N-H、O-H、S-

2、H等，幾乎包括有機(jī)物中所有含氫基團(tuán)的信息，信息量極為豐富、譜帶寬、重疊較嚴(yán)重，而且吸收信號(hào)弱，信息解析復(fù)雜，雖然發(fā)現(xiàn)較早，但其分析價(jià)值未得到足夠的重視。近年來，由于計(jì)算機(jī)與化學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件的發(fā)展，尤其是化學(xué)計(jì)量學(xué)的深入研究與廣泛應(yīng)用，使其成為發(fā)展最快、最引人注目的近紅外光譜分析技術(shù)[1]，該技術(shù)是將光譜測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)與基礎(chǔ)測(cè)試技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的分析測(cè)試技術(shù)[2-3]。在近紅外光譜區(qū)產(chǎn)生吸收的官能團(tuán)主要是含H基團(tuán)，這些基團(tuán)是有機(jī)物中最重要的一些基團(tuán)，NIR譜區(qū)豐富的結(jié)構(gòu)域組成的信息是NIR分析應(yīng)用的廣泛基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)技術(shù)和化

3、學(xué)計(jì)量學(xué)的應(yīng)用使NIR可以分析測(cè)定與這些基團(tuán)有關(guān)的成分以及物理、化學(xué)性質(zhì)。利用近紅外光譜和多變量統(tǒng)計(jì)分類技術(shù)（系統(tǒng)聚類分析、逐步聚類分析、主成分分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、非線性映射等)可很好地對(duì)藥材和成藥進(jìn)行定性判別和分類。在對(duì)藥物的定量分析方面，除了將近紅外光譜與偏最小二乘法（PLS）、主成分分析（PCA）、遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等相結(jié)合對(duì)一些化學(xué)藥品分析外，近幾年又將近紅外光譜技術(shù)與處理非線性體系的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法相結(jié)合，對(duì)許多中藥進(jìn)行定量分析。而起而由于該技術(shù)方便快速，無需對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理，適用于在線分析等特點(diǎn)，在藥物分析領(lǐng)域中正不斷得到重視與應(yīng)用。1、

4、近紅外光譜法在藥物分析中的應(yīng)用近紅外光譜法在藥物分析領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，它不僅適用于藥物的不同類型，如中草藥、激素、抗生素等，還可用于藥物的多種不同狀態(tài)如原料、完整的片劑、膠囊與液體等制劑的藥物分析。同時(shí)其更適用于原料藥純度、包裝材料等的分析以及生產(chǎn)工藝的監(jiān)控；利用不同的具有一定專屬性的光纖探頭可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝的在線連續(xù)分析及質(zhì)量監(jiān)控等；利用其它方法與近紅外光譜法相結(jié)合測(cè)定物質(zhì)含量及進(jìn)行打假工作等。1.1應(yīng)用于藥物的不同類型1.1.1在中草藥中的應(yīng)用如劉浩博士利用近紅外光譜法測(cè)定黃花蒿中青蒿素的含量[4]，在此試驗(yàn)中，分別采自四川、河南

5、、云南、廣西四地的黃花蒿藥材的蒿葉，將63個(gè)樣本經(jīng)過藥材預(yù)處理，利用近紅外光譜儀采集整個(gè)樣本的近紅外光譜圖，后以原始NIR數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，并根據(jù)離散小波變換（discretewavelettransform,DWT)[5,6]的多尺度信號(hào)分解的算法對(duì)部分樣品進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)壓縮，得到的小波系數(shù)來預(yù)測(cè)青蒿藥材中青蒿素的含量（采用偏最小二乘法進(jìn)行數(shù)據(jù)回歸），以預(yù)測(cè)和實(shí)驗(yàn)測(cè)定值之間的相關(guān)系數(shù)考查預(yù)測(cè)模型。應(yīng)用此法可預(yù)測(cè)黃花高藥材中青蒿素的含量，并由儀器自帶聚類軟件得到聚類結(jié)果，可對(duì)藥材進(jìn)行產(chǎn)地的鑒別。又如白雁教授在測(cè)定連翹藥材中連翹苷含量的應(yīng)用[7]

6、，據(jù)《中國藥典》收載的含量測(cè)定方法為高效液相色譜法，但因?yàn)樵摲ǚ治龊臅r(shí)長(zhǎng)，在制藥過程中難以滿足快速以及在線檢測(cè)的要求。本實(shí)驗(yàn)采用傅立葉變換近紅外光譜儀采集分別來自河南、山西、陜西、河北等地的青翹和老翹藥材的近紅外光譜圖，建立校正模型，該模型的建立，通過驗(yàn)證，可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其覆蓋范圍的連翹苷含量。從本實(shí)驗(yàn)所建模型預(yù)測(cè)以及統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果可以看出，連翹藥材光譜與其連翹苷含量之間有一定相關(guān)性，近紅外漫反射光譜法測(cè)得連翹中連翹苷含量和藥典法測(cè)定結(jié)果之間的相關(guān)系數(shù)為0.944，且平均回收率為103.91%，符合生產(chǎn)中的要求，且該法具有快速、無損、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，

7、適用于大量連翹藥材中連翹苷的快速測(cè)定，是一種非常好的綠色分析方法。1.1.2在含激素藥物中的應(yīng)用運(yùn)用近紅外光譜法同時(shí)測(cè)定多種雌、孕激素[8]，以四氫呋喃為溶劑，測(cè)定雌二醇、雌三醇、雌酚酮、安宮黃體酮混合溶液的近紅外光譜，并用偏最小二乘法解析重疊光譜，求得各組分含量并分析了影響測(cè)定精度的因素。與傳統(tǒng)的分析方法如高效液相色譜大多只能分析一種至兩種化合物的方法相比，該法算為一個(gè)新的嘗試，在藥物分析方面有廣泛的應(yīng)用前景。1.1.3在抗生素類藥品中的應(yīng)用在測(cè)定頭孢羥氨芐膠囊含量[9]的試驗(yàn)中，采集該藥品的NIR光譜，以一階導(dǎo)數(shù)和多元散射法為預(yù)處理方法

8、，以偏最小二乘法為回歸方法，經(jīng)內(nèi)部交叉驗(yàn)證建立頭孢羥氨芐膠囊的NIR光譜與HPLC法測(cè)定值之間的多元校正模型，預(yù)測(cè)頭孢羥氨芐膠囊的含量。結(jié)果為：內(nèi)部交叉驗(yàn)證決定系數(shù)R2為95.6