謝曉玉

(大連金州新區(qū)食品藥品監(jiān)督檢測中心 遼寧大連 116100)

1 近紅外技術(shù)在醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

制藥生產(chǎn)的目的是治愈疾病,解除痛苦,恢復(fù)人體機能,使其擁有健康。人們將制藥劃分到工業(yè)領(lǐng)域中,要求各相關(guān)部門對制藥生產(chǎn)的每一道工序、每一個操作環(huán)節(jié)都加以嚴格的控制,防止假藥產(chǎn)生、流出。在控制制藥工序的同時,要求對制藥質(zhì)量進行管理,這就需要采用到近紅外技術(shù)。近紅外技術(shù)的實質(zhì)是分析,尤其是在線分析,它能通過在線分析方式對藥品質(zhì)量、成分等內(nèi)容進行快速分解,驗證藥品質(zhì)量是否合格。比起其他測量、分析方法,近紅外分析技術(shù)的分析速度更快,并且在分析時不會破壞藥品,目前已在制藥領(lǐng)域中得到了極為廣泛的應(yīng)用。

2 近紅外技術(shù)在藥品快速識別中的應(yīng)用

根據(jù)以往的近紅外應(yīng)用案例分析,近紅外分析技術(shù)應(yīng)用于藥品快速識別領(lǐng)域時,可快速識別出藥品質(zhì)量,“找”假藥,這對制藥企業(yè)、國家政府來說,都是一件好事。近紅外應(yīng)用于藥品快速識別領(lǐng)域時具有五種優(yōu)點:即不損壞檢測及檢測結(jié)果,分析樣品活性的同時可分析樣品的輔料,樣品的定性、定量分析可以同時進行,可以在矩陣中獲取有用的指紋信息,可在分析中給出大量的、可用于藥品監(jiān)督的有用信息。

在今天,醫(yī)學(xué)研究界已經(jīng)借助高新科技力量,將近紅外技術(shù)完全融入到藥品快速識別領(lǐng)域中,構(gòu)建了一系列關(guān)于近紅外藥品快速識別的理論和體系,為藥品監(jiān)督事業(yè)的發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。

3 近紅外藥品快速識別體系的構(gòu)建原理

3.1 定性分析

定性分析是近紅外藥品快速識別原理之一,它包含兩部分內(nèi)容,一是只分析藥品的主要成分,隨后對分析得到的數(shù)據(jù)實施降維;二是圖像識別,利用藥品所具有的某些特定特征進行圖像識別和分類。不管是降維處理還是圖像識別,定性分析時都必須應(yīng)用到,因為只有做全了工作,近紅外藥品識別準確度才會有所保障,識別正確性才會更高。要提及的是,定性分析方法中的圖像識別法也被稱作模式識別法,實際操作時有統(tǒng)計模式識別法和句法模式識別法兩種方式可選。而采用降維處理法對藥品進行定性分析時,由于不是單一波長,因此整個近紅外光譜可以理解成為一個多維空間的概念。每一張近紅外光譜都包含有大量相互重疊,相互關(guān)聯(lián)的信息(變量),因此需要通過轉(zhuǎn)換縮小原變量的個數(shù),使數(shù)目較少的新變量成為原變量的線性組合,而且,新變量應(yīng)最大限度的表征原變量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征,并不丟失信息。

3.2 定量分析

圖1 近紅外藥品快速識別體系流程圖

利用近紅外分析技術(shù)對藥品樣品進行分析檢測時,并不需要刻意對樣品進行預(yù)處理,可直接檢測。檢測分析時,近紅外光譜有可能會受到外界各種因素的影響,為了克服這一難題,研究人員往往會選擇使用多波長檢測,避免單一波長檢測。原因在于單一波長下檢測藥品沒有辦法得到準確的定量分析結(jié)果。為了確保藥品定量分析結(jié)果的準確性,研究人員在分析近紅外光譜數(shù)據(jù)時也要做好分析控制,最好采用多元校正方法來分析計算,以免導(dǎo)致分析計算結(jié)果錯誤。多元校正方法主要包括三種,分別為主成分回歸法、偏最小回歸法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。三種方法中的偏最小回歸法獲得的計算分析效果最好,在近紅外藥品快速識別中的應(yīng)用頻率也更高。

偏最小回歸法之所以能得到重視和重用,原因主要有兩個。其一,比起另外兩種方法,該方法在應(yīng)用時所求得的模型預(yù)測殘差平方和最小,相對來說該方法在藥品定量分析中的預(yù)測穩(wěn)定性也最高。其二,偏最小回歸法比其他兩種方法更適用于定量分析,并且能有效克服藥品變量多、樣品數(shù)量少等問題,在實用性方面,該方法的實用性比其他方法都要高。

偏最小回歸方法的主要應(yīng)用對象為建立兩個數(shù)據(jù)矩陣x和Y的關(guān)系或模型。其中x中含有測量的光譜數(shù)據(jù),Y中對應(yīng)于各被分析組份的濃度。它是將因子分析和回歸分析結(jié)合的方法。一張近紅外光譜,通常包括幾百到幾千個波長下的吸收或透過數(shù)據(jù),它們既包含了待分析組分化學(xué)信息,又有干擾組分和其它因素的信息。偏最小回歸方法通過因子分析將光譜壓縮為較低維空間數(shù)據(jù),其方法是將光譜數(shù)據(jù)向協(xié)方差最大的方向投影。將原近紅外光譜分解為多種主成分光譜,不同近紅外光譜的主成分分別代表不同組分和因素對光譜的貢獻,通過對主成分的合理選取,去掉代表干擾組分和干擾因素主成分,僅選取有用的主成分參予質(zhì)量參數(shù)的回歸。

3.3 近紅外藥品快速識別體系設(shè)計構(gòu)想

圖1為近紅外藥品快速識別體系流程圖。擬建立的藥品快速識別體系包括定性分析和定量分析兩部分,對于一個未知樣品,首先確定藥品與其標簽標示名稱是否一致,再根據(jù)需要調(diào)用適當(dāng)模型對藥品的質(zhì)量進行快速檢驗或判別藥品是否為特定企業(yè)的產(chǎn)品。

目前國內(nèi)外幾乎所有的文獻報道均是將近紅外方法用于某個單獨企業(yè)自身的質(zhì)量控制,即對于應(yīng)用近紅外方法鑒別某一未知樣品是否為特定企業(yè)的產(chǎn)品我們是有據(jù)可循的。但是如何建立通用型的近紅外模型用于鑒別不同企業(yè)生產(chǎn)的同一產(chǎn)品以及對這些產(chǎn)品進行快速的含量分析成為是否能夠成功建立近紅外藥品快速識別體系的兩個關(guān)鍵問題。

4 結(jié)語

綜上所述,近紅外藥品快速識別體系的構(gòu)建意義重大,在藥品監(jiān)督工作中占有重要地位。本篇文章著重對近紅外藥品快速識別體系的基本原理以及設(shè)計構(gòu)想作了分析,得出了一系列相關(guān)結(jié)論,強調(diào)了該體系在藥品監(jiān)督中的作用和貢獻,希望對同行工作有所幫助。

[1]程國家,陳國廣.近紅外光譜技術(shù)在元胡止痛散定量分析中的初步應(yīng)用研究[J].中國現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué),2010(5).

[2]宋巖.近紅外光譜技術(shù)在藥物檢測中的應(yīng)用研究[D].吉林大學(xué),2009.