表面增強拉曼光譜在藥物分析中的應用

田三萍 蔣屏 陳傳品

摘 要：表面增強拉曼光譜法作為一種新興的分析方法，因其高靈敏度、高光譜分辨率、不受水分干擾、能進行無損檢測等獨特的技術優(yōu)勢已被廣泛用于醫(yī)學、材料、化學等領域。本文綜合論述了SERS的原理及發(fā)展歷程，重點介紹了其在藥物的非法添加，藥物的含量檢測兩個方面的運用現(xiàn)狀，并對其發(fā)展做了展望。

關鍵詞： 表面增強拉曼光譜；藥物檢測；應用進展

1 緒論

拉曼光譜是一種分子振動光譜，反映分子振動、轉(zhuǎn)動信息，人們利用拉曼譜線的頻率、強度和偏振度的不同，進行物質(zhì)結構與性質(zhì)的研究。拉曼光譜分析法基于1928年C.V拉曼發(fā)現(xiàn)的拉曼散射效應。拉曼散射效應很弱，其散射光強度約為入射光強度的1010，因此，在實際應用中，常需要用到一定的增強手段，如SERS。表面增強拉曼散射，簡稱SERS，是指當分子吸附在粗糙貴金屬表面或納米表面上，通過一定增強原理使其拉曼散射信號強度成指數(shù)倍數(shù)增長的一種光譜現(xiàn)象，常為103106倍，共振時可達10141015。表面增強拉曼光譜法是指用常規(guī)的拉曼光譜法測定這些吸附分子。1974年Fleischmann等 將銀電極粗糙化后測定吸附在其上的單層吡啶分子。

SERS作為一種新興的檢測手段，不管是極性分子還是非極性分子均可以產(chǎn)生特定拉曼光譜，現(xiàn)已廣泛用于材料、電化學、分析化學、醫(yī)學等方面。與IR，NMR及質(zhì)譜等光學分析方法相比，SERS具有很高的靈敏度可用于單分子檢測；水的拉曼響應很弱，可用于含水樣本檢測。與HPLC等比，對樣本需求量少且純度要求低，能減少樣品的前處理過程節(jié)省時間且實現(xiàn)對樣本的快速無損檢測。本文將從藥物的非法添加及藥物的定量分析兩方面介紹SERS在藥物中的使用。

2 在藥物分析中的應用

藥物指能影響機體生理、生化和病理過程，用以預防、診斷、治療疾病的物質(zhì)。毒膠囊等事件的發(fā)生源于對藥物缺乏有效檢測，進行合理有效檢測能保證用藥安全，對人類健康有著重要的意義。SERS作為一種新興的檢測手段，能快速、無損、準確的測定果蔬中的農(nóng)藥含量，批量分析藥物，量化藥物晶型、藥物活性成分與輔料。本文從以下幾個方面來闡明SERS在藥物中的運用。

2.1 SERS用于檢測藥物的非法添加

隨著對中藥的日益重視，中成藥與復方藥也得到了很大發(fā)展。但在檢測過程中面臨樣品前處理過程復雜，耗時等問題。缺乏評價標準與市場監(jiān)治，市場上以次充好，各種非法添加的現(xiàn)象時有發(fā)生，嚴重危害人類健康，對其進行合理有效的檢測具有一定現(xiàn)實意義。雖然SERS在非法添加方面的運用較少，但有用于鑒別藥物的能力，已成功識別青霉素及其降解產(chǎn)物，5氟尿嘧啶等藥物分子。再者SERS對樣本純度要求低，能從復雜基質(zhì)中獲得目標分子結構信息，可用于藥物非法添加檢測。利用SERS提供的藥物分子指紋圖譜，對藥物的質(zhì)量標準建立有一定指導意義。主要檢測方法有SERS直接檢測法和SERS分離技術聯(lián)用法。

直接法是指中成藥經(jīng)過簡單的前處理（如：粉碎、清洗），于適宜條件（一定酸堿性）下增強基底與待測物混合后測定并獲得相應圖譜，與同等條件下測定的疑添加藥物的SERS光譜比較，根據(jù)兩者特征峰重疊情況來判斷非法添加與否。我們課題組已成功檢測中成藥降糖寧等的非法添加檢測，據(jù)稱這是SERS用于中成藥的非法添加檢測無需任何前處理的首例。

聯(lián)用法指先用分離技術將藥物進行分離后再測定，能大幅度減少背景干擾，增加結果的準確性。TLCSERS是最常見的技術聯(lián)用，已被用于水中取代芳烴污染，藝術品中染料檢測等方面。TLC結合SERS已被用于檢測減肥藥與植物膳食補充劑中的非法添加檢測。Qi等采用50%甘油銀膠作為活性基質(zhì)，利用TCLDSERS法成功檢測出BDS（植物膳食補充劑）樣品中摻雜有藥品磷酸苯丙哌啉。SERS與其他技術的聯(lián)用是SERS發(fā)展方向之一。

2.2藥物含量測定

檢測體內(nèi)毒品時，唾液樣本與尿液樣本易獲得且干擾較小，對測試者損傷小，常被選為檢測樣本。采用直接檢測法，操作簡便，快捷，靈敏度高。Han等用便攜式拉曼光譜儀測出尿液中安非他命，甲卡西酮與冰毒等毒品，對安非他命的檢測限低至0.1ppm。Dong等用DSERS結合建立的SVM模型能快速的讀出體液中是否含有特定藥物，無需分析光譜，在含搖頭丸尿液中驗證，不足之處是無法檢測SVM模型外的藥物。當選用血液樣本時，需結合其他的分離手段減少背景干擾。

血藥濃度檢測能指導臨床個性化用藥，減少副反應及耐藥性發(fā)生。常采用SERS結合其他分離技術或新型SERS基質(zhì)來檢測血藥濃度。McLaughlin C等采用SERS結合微控流裝檢測血樣中米托蒽醌，檢測限低至0.02 ng/mL，與HPLC測定結果無多大差異。

3 總結與展望

作為一種新興的檢測方法，SERS檢測具有高靈敏度，操作簡便，不受水干擾能進行無損檢測等優(yōu)點，現(xiàn)主要用于物質(zhì)的定性分析。因SERS的基質(zhì)再現(xiàn)性差，不能產(chǎn)生穩(wěn)定均一的信號，一定程度上限制了其運用。SERS與其他技術聯(lián)用（如：TLCSERS，微流控與SERS結合）能減少樣本（如：血樣）的背景干擾，提高準確性，為當前發(fā)展方向之一。現(xiàn)有的復合基底和有序納米陣列等基質(zhì)雖具有一定的再現(xiàn)性，但因高成本主要用于實驗室階段。構建新型SERS活性基底能有效的解決以上問題，同時也是SERS研究的熱點與重點所在，定量分析是今后的發(fā)展目標。隨著人們對材料方面研究的不斷深入與科學技術發(fā)展，新型SERS 活性基底的構建，多種技術的聯(lián)用及拉曼光譜圖庫的建立，將在疾病早期診斷、生化檢測、食品質(zhì)量與新藥發(fā)現(xiàn)等領域發(fā)揮越來越重要的作用。SERS也將成為一種常規(guī)檢測手段來定性定量物質(zhì)。

參考文獻：

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[3]王玉，李忠紅，張正行，安登魁.拉曼光譜在藥物分析中的應用[J].藥學學報， 2004（09）.

作者簡介：田三萍（1992），女，土家族，碩士，從事拉曼光譜檢測的研究；蔣屏（1993），女，漢族，碩士，從事微流控芯片的研究。

*通訊作者： 陳傳品（1978），男，漢族，教授，從事微流控芯片及拉曼檢測的研究。