車載近紅外快篩系統在藥品快速檢測中的應用

楊永剛，王震紅

(遼寧省食品藥品檢驗所，遼寧 沈陽 110023)

假劣藥品是世界各國特別是發展中國家共同面臨的問題之一[1]。藥品的制假、售假行為不僅嚴重制約經濟的發展，給合法企業造成巨大的經濟損失，還嚴重危害人類的健康。2003年，世界衛生組織在日內瓦發表公報稱:世界上10%以上的藥是假藥;假藥的銷售總額每年高達320億美元，其中60%在發展中國家。美國符合公共利益藥物中心曾發布報告，預測2010年假藥銷售將達750億美元，比2005年增加92%[2]。故如何有效打擊藥品的制假、售假已成為各國政府關注的焦點。2007年，由中國藥品生物制品檢定所研制開發的藥品快速檢測車正式投入使用。該車采用科學、先進的技術手段，并利用車輛流動性強的特點，提高了監督檢查的范圍和密度，增加了抽驗的針對性，有效降低了政府監督管理的成本，顯著提高了監管效能，達到以最小的投入，取得最大的監管效果的目的。從2003年11月30日第一臺藥品快速檢測車下線[3]到2010年9月，全國已有330個地級市、33個縣級市配備了共400輛藥品快速檢測車。遼寧省自2007年國家局配發16輛藥品快檢車投入使用以來，總行程達59 638 km，共檢測藥品2 419個品種、22 623批次，其中1 954批次實驗室檢測不符合規定，初篩率47.13%。實踐證明，藥品快檢車為基層藥品監督提供了有效的技術支持，拓寬了藥品監督檢測工作的范圍，有效提高了基層監管的針對性[3－4]。

1 藥品快速檢測車

1.1 車載配套儀器

2007年，遼寧省配備的藥品快速檢測車為第1代藥品檢測車，車上統一配置的藥品快速檢測儀器設備有Matrix－F近紅外光譜儀、卡瑪薄層分析套裝、徠卡CME顯微鏡、DELL D610筆記本電腦、佳能A520數碼照相機。2009年，具有我國自主知識產權、加載綠色車載HPLC系統的第2代藥品檢測車已研制成功。目前已經建立了7大類共186種藥物的HPLC快速檢測系統，并達到實際應用水平。同時，第2代藥品檢測車已經在廣東省完成試運行，運行結果良好。

1.2 車載系統

藥品檢測車車載系統由中國藥品生物制品檢定所開發研制。為配合藥品快速檢測車在全國范圍內的應用及推廣，該系統由藥品信息查詢系統和藥品快速篩查系統兩部分組成，將藥品快速篩查工作、車載儀器及車輛日常維護工作及檢測數據統計分析功能整合為一體，規范了藥品檢測車的使用流程，同時在日常使用中能夠起到指導作用，極大地提高了車載人員的工作效率。目前，與藥品檢測車配套使用的2008年版《藥品快檢工作手冊》中收錄了中成藥快檢方法182個，中藥材快檢方法229個，化學藥品快檢方法503個，近紅外模型包括近紅外定性模型441個(涉及品種453個)，定量模型93個(涉及品種79個)以及品牌藥品的一對一模型120個，基本覆蓋了基層農村的常用藥(其中屬于2009年國家基本藥物的品種有198個、制劑392個)。同時，車載信息系統基本實現了每3個月更新1次，車載系統軟件還包含了國家局批準的所有最新國產藥品批準文號信息。該項目共獲得發明專利2項，實用新型專利1項，登記著作權3項，出版專著1本，發表論文101篇，編撰有關快檢手冊和培訓材料20冊，培養博士5名、碩士13名。

2 藥品近紅外快速篩查系統

2.1 近紅外光譜原理及特點

近紅外光是指介于可見光與中紅外之間的電磁波，譜區范圍為780～2 526 nm。與中紅外相比，其譜帶寬，重疊較嚴重，信號吸收弱，信息解析復雜，所以盡管該譜區被發現較早，但分析價值一直未能得到足夠重視。近年來，由于計算機與化學統計學軟件的發展，特別是化學計量學的深入研究和廣泛應用，使近紅外成為發展最快、最引人注目的光譜技術。與傳統的分析方法比較，近紅外光譜分析技術擁有許多獨到之處:樣品預處理簡單或無需預處理，適用于各種固體、液體和氣體樣品分析;分析時間短，每張光譜的掃描時間少于1 min;1次全光譜掃描，可獲得各類化學成分定性或定量的數據，因此具有同時分析多種化學成分的能力;可以透過玻璃和塑料包裝直接進行測量，屬于非破壞性方法。

2.2 近紅外光譜模型的建立方法

2.2.1 定性模型

代表性樣品選擇:收集不同廠家、不同工藝的樣品，采集近紅外光譜圖。

平均光譜計算:確定合理的閾值。用收集到的統一品種所有樣品的譜圖計算出1張平均光譜，再分別計算每張譜圖到平均光譜的距離，通過計算確定一個合理的距離作為評判是否為該品種的閾值。當一張未知樣品的譜圖距平均光譜的距離小于該閾值時，則判定該未知樣品歸為此類;如果大于該品種的閾值，則認為不是該品種。

對所建立的模型進行評價，判斷其預測能力:當一個定性模型建立好后，還要用該模型對一定數量未參加建模的樣品(包括建模的品種和非建模的品種)進行鑒別，以評價該模型的好壞，并根據實際情況對閾值作適當調整，來增強模型的適用性。

2.2.2 定量模型

代表性樣品選擇:用參考方法測定待分析品種的含量(真值)并采集這些樣品的近紅外光譜圖。

構建多元線性方程:構建真值與這些近紅外光譜圖吸收值之間的多元線性方程。

對所建立的定量模型進行評價和優化:車載近紅外藥品快速檢測系統中所建立的上述兩種模型均為通用性模型，由于應用范圍較廣，面對的是全國市場上同一品種不同生產企業的藥品。因此建立模型時，代表性樣品的選擇及閾值的確定都存在一定難度。在建模過程中，對于某一特定品種，或許不能一次完全收集到所有代表性的樣品，為了增強模型的鑒別能力，根據模型中閾值的統計分布規律和不同品種的具體情況，要對模型的閾值作出適當調整。雖然調整后的閾值不一定能保證對該品種100%的鑒別正確率，但可滿足現場初篩的要求。同樣，任意一個近紅外模型的建立過程不是一蹴而就的，需要在應用過程中隨著樣品的不斷收集，樣品圖譜的不斷增加而不斷完善。

3 流通領域快速篩查假劣藥品的近紅外分析技術

3.1 近紅外圖譜直觀分析法

此方法利用近紅外光譜可同時分析制劑中活性成分和輔料的指紋信息的特性，用已知真品藥物的近紅外圖譜為參比光譜。對于監督抽驗中發現的可疑樣品，測試其近紅外圖譜，通過直接對其近紅外光譜與參比光譜的比較，篩查假藥。大量的實驗數據表明，在沒有近紅外光譜模型的情況下，采用近紅外圖譜直觀分析法篩查目前市場上常見的假藥是可行的，尤其是對于篩查仿冒藥品及多組分復方制劑具有重要意義。該方法一方面可極大地發揮基層藥檢工作人員的主觀能動性，另一方面可在一定程度上克服現有藥品檢測車模型不足的問題。但其缺點是受主觀因素影響比較大，如能收集到足夠的具有代表性的樣品，可采用近紅外相似系數法建立模型，以解決對一般化學藥假冒藥品的快速篩查問題。

3.2 近紅外圖譜逆向相似系數法

國內中成藥的制假主要以非法添加化學藥品為主，由于中成藥的成分復雜且中藥材本身的變異性較大，使用常規方法收集代表性樣品，方法很難得到穩定可靠的近紅外模型。針對中成藥非法添加化學藥的特點，采用逆向思維，以被添加的化學藥的近紅外圖譜作為參照光譜，建立相似系數法快速篩查中成藥中是否非法添加了該化學藥。

3.3 近紅外一致性檢驗模型

一致性檢驗是一種快捷的圖譜比較方法，用于比較未知光譜與某一組參考光譜是否具有一致性。與一般的定性鑒別和聚類分析方法不同，一致性檢驗是通過比較每一個波長點的吸光度值來達到比較圖譜一致性的目的。針對市場中具有一定的市場占有率，且被公眾認可的特定生產企業生產的特定產品，使用一致性檢驗的方法，建立一致性檢驗模型，可以進行針對性的樣品檢測，提高監管工作效率。同時，采用一致性檢驗原理結合與含量相關的特征譜段建立一致性檢驗模型，則具有對樣品的含量變化進行快速預測的能力。

4 對深入開展快速檢測工作的幾點建議

4.1 繼續加大工作力度

我國制售假劣藥品的違法行為80%發生在廣大農村地區[5]。農村醫療機構數量多且分散，進貨渠道多，藥品品種多、數量少，因而監管難度大。為確保藥品在流通過程中的質量，國家正在進行覆蓋全國范圍的，特別是廣大農村地區的“藥品供應網”和“藥品監督網”的建設。充分利用藥品快速檢測車為載體的“車載近紅外藥品快速檢測系統”，運用車輛流動性強，近紅外分析快速、無損傷的特點，解決基層藥品監督難題，可以賦予“藥品監督網”更為先進的技術內涵，進而為“藥品供應網”提供有效的技術保障是新形勢下對藥品監督檢驗部門提出的新要求。

4.2 大力推動省級近紅外模型建立

通過化學計量學的方法建立全國性通用定量或定性模型的過程需要耗費大量的時間和精力，因而很難保證近紅外模型的實時性。且通用性模型只能用于辨別藥品的真偽，對于含有同種活性成分但仿冒知名企業品牌藥品的造假行為則無法甄別。因而根據地區用藥習慣建立省級近紅外模型，及根據監管需要建立知名品牌藥品的專用模型，可以成為全面發揮“車載近紅外藥品快速檢測系統”功能的有效補充。

4.3 關注近紅外光譜技術在其他方面的應用

近年來，近紅外光譜作為一種快速掃描技術，以其無需預處理樣品及收集信息量大等諸多特點，不僅在假劣藥品的識別、鑒定方面正在成為國內外藥物分析領域的熱點，而且逐漸受到制藥工業的重視，成為藥品生產企業實施生產過程全程在線監測的手段。幫助藥品生產企業，利用先進光譜技術實現對生產工藝中關鍵環節或生產全過程的有效控制，對于保證藥品質量意義重大。

[1]World Health Organization.Combating counterfeit drugs:a concept paper for effective international cooperation[C].Rome，2006.

[2]胡昌勤，馮艷春.近紅外光譜法快速分析藥品[M].北京:化學工業出版社，2009:1.

[3]金少鴻.藥品檢測車的研制及其作用[J].中國藥事，2007，21(1):8－11.

[4]金少鴻，許明哲.中國藥品檢測車的功能和近年來的成就[J].藥物分析雜志，2011，31(12):2 347 －2 350.

[5]張彩霞，楊 伍.藥品快檢車運行情況分析及建議[J].中國藥事，2009，23(3):267 －268.