馬正偉

(新疆維吾爾自治區(qū)阿克蘇地區(qū)藥品檢驗(yàn)所，新疆 阿克蘇 843000)

藥品出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，不僅會(huì)阻礙醫(yī)藥市場(chǎng)健康有序發(fā)展，還會(huì)威脅患者的生命安全和健康。據(jù)相關(guān)組織的調(diào)查，在全世界范圍假藥比例達(dá)15%，已經(jīng)變成世界性的災(zāi)難，對(duì)假劣藥品行業(yè)進(jìn)行有效打擊是當(dāng)下各國(guó)藥品管理部門(mén)的工作重點(diǎn)。但是，隨著藥品造假技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的以非藥品造假的手段越來(lái)越少，現(xiàn)在取而代之的是非法添加或減少處方活性成分、以次充好等造假手段，加大了對(duì)假冒偽劣藥品的認(rèn)定和打擊難度[1-2]。自2003年起，我國(guó)成立了專門(mén)的研究小組，致力于利用現(xiàn)代色譜和光譜分析方法研究藥物快速檢測(cè)系統(tǒng)。與其他藥品快檢的方式相比，該方法所具有的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需預(yù)處理，蘊(yùn)含的特征信息豐富，便于操作。也正是處于這些優(yōu)點(diǎn)使得紅外光譜法常被用于藥品快檢。但傳統(tǒng)的紅外光譜法存在著分辨率低和靈敏度差的問(wèn)題。但隨著光譜數(shù)據(jù)處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，紅外光譜法的檢測(cè)準(zhǔn)確度也得到一定程度的提升。

藥品快檢在許多領(lǐng)域都有很高的價(jià)值，越來(lái)越多的研究者也將目光投向該領(lǐng)域，王建[3]指出，藥物檢測(cè)是保證藥物安全的重要手段，也是藥物開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)到市場(chǎng)過(guò)程中的核心環(huán)節(jié)。近紅外光譜技術(shù)在藥物檢測(cè)中的應(yīng)用避免了藥物檢測(cè)工作的危害，具有傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)所沒(méi)有的許多優(yōu)點(diǎn)，在提高藥物檢測(cè)質(zhì)量和效率方面具有明顯的效果。張智勇等[4]指出，近紅外光譜技術(shù)具有快速、無(wú)損、綠色等優(yōu)點(diǎn)，是藥物分析領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的技術(shù)。它可以快速鑒別原料，在線監(jiān)測(cè)和分析藥品生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品的最終質(zhì)量，避免復(fù)雜的理化制樣過(guò)程，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。徐怡莊等[5]將正交的概念運(yùn)用到二維相關(guān)光譜方法學(xué)，研究了兩種溶質(zhì)在同一組溶液中的相互作用，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以分析混合物的雙線性數(shù)據(jù)，從而在不同組分洗脫曲線高度重疊的情況下提取純組分的光譜。

目前近紅外技術(shù)存在譜帶展寬、吸收峰重疊、吸收信號(hào)弱和結(jié)構(gòu)信息難于辨析等缺陷，仍需要借助其他分析方法對(duì)其進(jìn)一步解析。為此，本文將二維相關(guān)光譜技術(shù)進(jìn)行一定程度的合理優(yōu)化，優(yōu)化原理是與相關(guān)譜上歸屬明確的吸收峰的相關(guān)性進(jìn)行類比，進(jìn)而對(duì)其他光譜上吸收峰的歸屬性進(jìn)行討論。

1 檢測(cè)方法研究

1.1 紅外光譜

在分析化學(xué)領(lǐng)域，紅外光譜法是一種慣用的分析化合物分子結(jié)構(gòu)的辦法，常用來(lái)確定化合物分子的官能團(tuán)和氫鍵結(jié)合等結(jié)構(gòu)特征，也可以對(duì)比未知物和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的紅外光譜確定未知物的分子[6-8]。復(fù)雜體系的紅外光譜由不同簡(jiǎn)單組分的紅外光譜組合而成，也有研究者將這種現(xiàn)象稱為具有一定含量的具有特殊結(jié)構(gòu)的吸收峰出現(xiàn)在復(fù)雜體系譜中，但這種成份的含量會(huì)對(duì)特征峰的強(qiáng)度和數(shù)量產(chǎn)生影響[9-10]。對(duì)低含量組分的鑒定過(guò)程，一般先對(duì)光譜增強(qiáng)分辨率，再利用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法展開(kāi)后續(xù)操作以獲得更好的測(cè)量效果[11]。

1.2 二維相關(guān)光譜

二維相關(guān)光譜的前身是NMR光譜，其原始的產(chǎn)生是通過(guò)逐漸變大的脈沖序列的某一時(shí)間的間隔，對(duì)自旋核進(jìn)行激發(fā)，進(jìn)而擁有頻域-頻域二維NMR譜，成功的將光譜信號(hào)從單維擴(kuò)展到二維，使得光譜的分辨率得以提高。1989年廣義二維相關(guān)分析光譜的概念被提出，其工作機(jī)理是將外加擾動(dòng)添加在樣品上，得到相關(guān)的光譜[12-13]，工作流程如圖1所示。

圖1 二維相關(guān)光譜產(chǎn)生過(guò)程

假設(shè)由外擾引起的外擾變量t在Tmax和Tmin間變化時(shí)光譜的強(qiáng)度為y(v，t)，其外擾變量t可以是時(shí)間、濃度、壓力和溫度等。變量v可以是量化參數(shù)，例如紅外、近紅外、紫外等。動(dòng)態(tài)光譜如式(1)所示：

(1)

(2)

樣品的測(cè)量過(guò)程如有擾動(dòng)的產(chǎn)生，樣品的結(jié)果和狀態(tài)就會(huì)變化，光譜也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，該變化就是動(dòng)態(tài)光譜[14]。動(dòng)態(tài)光譜可以組成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的矩陣，對(duì)其進(jìn)行計(jì)算即可得到同步譜和異步譜。其中同步譜中對(duì)角線上的切片譜稱為功率譜[15-16]。當(dāng)光譜中的一個(gè)吸收峰的強(qiáng)度發(fā)生巨大的變化時(shí)，功率譜中對(duì)應(yīng)的峰位就會(huì)有正值的自相關(guān)峰出現(xiàn)和產(chǎn)生，在擾動(dòng)的過(guò)程中，峰強(qiáng)度改變的程度會(huì)影響其他很多參數(shù)，程度越大，自相關(guān)峰越強(qiáng)。但一個(gè)峰的峰強(qiáng)度并不隨著外界的擾動(dòng)而改變，不會(huì)有自相關(guān)峰的出現(xiàn)。同步譜中關(guān)于對(duì)角線對(duì)稱的峰被稱為交叉峰，交叉峰表示的是在擾動(dòng)下不同變量處的光譜信號(hào)的相似性變化[17-19]。總之，不難發(fā)現(xiàn)二維相關(guān)譜有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：(1)提高光譜的分辨率。二維相關(guān)譜可以檢測(cè)到一維譜中難以檢測(cè)到的信息；(2)分析分子間和分子內(nèi)的相互關(guān)系。利用二維相關(guān)譜可以得到峰強(qiáng)度隨擾動(dòng)的方向和階數(shù)，進(jìn)而得到特征峰對(duì)應(yīng)的群關(guān)系；(3)解決吸收峰屬于未知光譜的問(wèn)題。利用二維相關(guān)譜分析不同光譜區(qū)域或不同光譜之間的二維相關(guān)性，將不同光譜的特征峰聯(lián)系起來(lái)，研究未知光譜的吸收峰歸屬問(wèn)題[20-21]。

1.3 實(shí)驗(yàn)材料與方法

隨著人們對(duì)自己的體重要求變的越來(lái)越高，中成藥、保健品類減重產(chǎn)品因其成分天然、效果溫和、副作用較小受到追捧，但一些中成藥、保健品類減重產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家，為了加快療效，謀求高額利益，在其產(chǎn)品中添加違禁成份。麻黃堿就是生產(chǎn)廠家常在藥和保健品中添加的一種生物堿，常被用于治療哮喘類疾病，也可以作用于中樞神經(jīng)，增加人體對(duì)熱量的消耗，對(duì)體重可以產(chǎn)生一定的影響。但是該成分有很多副作用，長(zhǎng)期使用會(huì)對(duì)人類的健康造成較大危害。我國(guó)禁止麻黃堿在控制體重類產(chǎn)品中使用已達(dá)十年之久。本研究將二維相關(guān)光譜和化學(xué)計(jì)量法結(jié)合，用于鑒別減肥類產(chǎn)品中含量為1%～5%的麻黃堿[22-23]。

實(shí)驗(yàn)材料：鹽酸麻黃堿，鹽酸偽麻黃堿，純度為99.8%的溴化鉀，10種中藥均為保健類控制體重產(chǎn)品樣本。

實(shí)驗(yàn)儀器采用傅里葉變換紅外光譜儀和電子天平。

實(shí)驗(yàn)1樣品制備：將5 mg麻黃堿171241-201809和95 mg的基質(zhì)混合，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的樣品，將10 mg麻黃堿171237-201510和90 mg的基質(zhì)混合，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的樣品，以此類推分別配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%的樣品。將5 mg偽麻黃堿和95 mg的基質(zhì)混合，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的樣品，將10 mg偽麻黃堿和90 mg基質(zhì)混合，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的樣品，以此類推分別配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%的樣品。將麻黃堿和偽麻黃堿與基質(zhì)混合制備含量為10%、5%、1%的樣品。

實(shí)驗(yàn)2樣品制備：將5 mg麻黃堿和95 mg的基質(zhì)混合，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的樣品，以此遞減類推分別配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%、4.5%、4%、3.5%、3%、2.5%、2%、1.5%、1%、0%的樣品。將5 mg偽麻黃堿和95 mg基質(zhì)混合，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的樣品，以此遞減類推分別配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%、4.5%、4%、3.5%、3%、2.5%、2%、1.5%、1%、0的樣品。將麻黃堿和偽麻黃堿與基質(zhì)混合均勻制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%、4.5%、4%、3.5%、3%、2.5%、2%、1.5%、1%、0的混合樣品。

1.4 數(shù)據(jù)收集與處理

取(1～2) mg的麻黃堿和偽麻黃堿與200 mg溴化鉀研磨混勻，壓成厚度約(1～2) mm的樣品薄片。將薄片放入可以測(cè)定紅外光譜的測(cè)定槽中，對(duì)樣品進(jìn)行紅外光譜的測(cè)定。然后利用數(shù)據(jù)處理工具對(duì)測(cè)定的光譜圖進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，然后使用數(shù)學(xué)處理后的光譜圖進(jìn)行二維相關(guān)分析，獲取相關(guān)譜圖。

2 光譜分析

2.1 一維紅外光光譜

圖2(a)、(b)和(c)分別為麻黃堿、偽麻黃堿及麻黃堿與偽麻黃堿混合物的一維紅外光光譜分析結(jié)果。

圖2 麻黃堿、偽麻黃堿、麻黃堿與偽麻黃堿混合物的一維紅外光光譜分析結(jié)果

由圖2可見(jiàn)，在其他物質(zhì)中摻加較少量的麻黃堿或偽麻黃堿時(shí)，麻黃堿或偽麻黃堿中的特征峰會(huì)被其他物質(zhì)的峰掩蓋。從圖2可以看出，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%、10%的麻黃堿樣品，雖然不同物質(zhì)的吸收度不同，但隨著樣品濃度的不斷提高，吸收峰變的不清晰，特征峰峰形不明顯，圖譜的分辨率降低，樣品濃度的變化會(huì)在一定程度上對(duì)圖譜的分辨率造成影響，使得少量的麻黃堿或偽麻黃堿較難被簡(jiǎn)單的一維紅外光譜鑒定出來(lái)。

2.2 二維相關(guān)功率譜

圖3是麻黃堿、偽麻黃堿及麻黃堿與偽麻黃堿混合物的二維相關(guān)功率譜。

圖3 麻黃堿、偽麻黃堿、麻黃堿與偽麻黃堿混合物的二維相關(guān)功率譜分析

由圖3可以看出，經(jīng)過(guò)二維相關(guān)功率譜處理后，麻黃堿樣品薄片及偽麻黃堿樣品薄片中，捕捉到其相應(yīng)的特征峰，解決了重疊峰分析問(wèn)題，為藥物領(lǐng)域的快速檢測(cè)提供了新的解決方案。

3 結(jié) 論

將二維相關(guān)分析技術(shù)與紅外光譜技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用于中藥摻雜化學(xué)品的檢測(cè)。二維相關(guān)光譜提高了光譜的分辨率，解決了重疊峰分析問(wèn)題，為藥物領(lǐng)域的快速檢測(cè)提供了新的解決方案。本方法的優(yōu)點(diǎn)在于不需要對(duì)樣本進(jìn)行預(yù)處理，僅需將粉末狀態(tài)的樣品進(jìn)行壓片，采集壓片的動(dòng)態(tài)光譜，再通過(guò)相關(guān)程序讀取動(dòng)態(tài)光譜信息即可繪制二維相關(guān)圖譜，分析二維相關(guān)圖譜便可得到結(jié)論。但本方法也存在一定的不足，在光譜分析的問(wèn)題上，僅對(duì)紅外光譜和近紅外光譜進(jìn)行了研究，研究的光譜類型較為簡(jiǎn)單，后續(xù)還需對(duì)其他類型的光譜進(jìn)行研究。