近紅外光譜技術在西醫藥領域中的應用進展

張新偉

近紅外光譜技術在西醫藥領域中的應用進展

張新偉

近紅外光譜技術作為一種簡單、快速、無損的分析技術,已經在許多領域中有著廣泛的應用,尤其在醫藥領域。本文介紹了近紅外光譜分析技術的基本原理和方法特點,綜述了近幾年該技術在藥物分析、藥物生產過程質量監控中的應用,并對該技術在醫藥領域中的應用前景進行了展望。

近紅外光譜技術;醫藥領域;應用;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,按美國材料檢測協會(AST M)定義是指波長在 780～2526nm范圍內 (波數為12820～3959 cm)的電磁波,是人們認識最早的非可見光區域,習慣上又將近紅外光劃分為近紅外短波 (780～1100nm)和長波 (1100～2526nm)兩個區域[1]。近紅外光譜分析技術(Near Infrared Reflectance Spectroscopy,簡稱 N I RS)在 2000年的匹茨堡國際分析技術學術年會上,被認為是 20世紀 90年代以來發展最快、最引人注目的光譜分析技術之一,它以簡單,高效,快速,重復性好,穩定性好,無損分析,環保無污染,應用范圍廣,可實時在線分析等特點,廣泛應用于石油及石油化工、基本有機化工、精細化工、冶金、醫藥、食品、質量監督等領域。本文對近紅外光譜法的基本原理、特點,發展歷程及其在醫藥領域的應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測方面的應用,并對近紅外光譜技術在醫藥領域的應用前景做出展望。

2 近紅外光譜技術的基本原理、特點及其發展

近紅外譜區的信息主要是分子內部原子間伸縮振動、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,受分子內外環境的影響小,直接反映分子的內部結構、官能團和分子狀態。這是近紅外光譜分析技術能夠用來分析有機化合物的基礎。由于倍頻和合頻吸收躍遷幾率低,而有機物質在近紅外光譜區倍頻和合頻吸收,所以消光系數弱,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,需要充分利用現有的光機技術、電子技術和計算機技術進行處理。近紅外光譜分析技術與傳統分析技術相比具有諸多優點：簡單快速,無繁瑣的前處理過程和化學反應過程。隨著儀器制造技術的發展,新的光譜理論與光譜分析方法,特別是化學計量學和計算機技術的不斷應用與深入[2],使多組分分析中多元信息處理的理論與技術得到發展,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得到復興和發展。

3 近紅外光譜技術在西藥藥物分析中的應用

我國于 90年代中期開始進行近紅外光譜技術檢測藥物的研究,在西藥藥物分析的研究尤為突出,其中包括：原輔料真偽的鑒別、藥物中光學異構體的測定、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)的在線監控等。

3.1 原輔料的真偽鑒別

應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;研究發現,采用差譜方法選擇了吸光度差異大的波段建立了 PLS相互驗證預測模,可定量檢測了二甲苯的三種同分異構體,并大大提高了預測模型的預測準確度和可信度。

3.2 制藥過程的質量監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等特點,使近紅外光譜在線檢測技術成功地應用于固體藥劑各種物理化學性質 (濕度、均一性、顆粒大小、硬度等)的定量表征和不同生產階段的檢測。研究發現,應用N IR方法測定了制劑過程中原料分析,其中包括晶型、狀態、密度等,同時還測定了抗生素片劑生產過程的含量和水分,都得到了較好的結果。N I R分析在制藥過程分析中顯示了極大的潛力。

4 結語

近紅外光譜技術具有快速方便、在線分析和無損分析等眾多優勢,近紅外光譜儀器生產技術及處理復雜信號所用方法等各方面的突破,及其相關學科的不斷發展,都加速了近紅外光譜技術在各個領域中新的應用,尤其在醫藥領域將會有更深、更好的發展。隨著科技的進一步發展和研究的進一步深入,近紅外光譜技術在醫藥領域的應用會越來越多,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.近紅外光譜技術及其在天然產物分析中的應用.藥學實踐雜志,2002,20(3)：176-179.

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