拉曼光譜技術在化學藥質量控制分析中的應用進展

許曉輝，孫陶利，張生萍，秦雯雯，曹恩君

（1蘭州市食品藥品檢驗所，甘肅 蘭州 730000；2長沙醫學院藥學院，湖南 長沙 410219；3甘肅省藥品檢驗研究院，甘肅 蘭州730070；4慶陽市藥品檢驗檢測中心，甘肅慶陽745000）

0 背景

目前，藥品的安全性問題已成為人們時刻關注的焦點，保證藥品安全性及有效性對于保障廣大人民用藥安全及維護人民身體健康有著非常重要的意義。因此，開發一種操作簡單、準確、無損樣品的質量控制快檢分析方法成為現代藥品檢驗與監督發展的一個新方向。當前，藥品快速檢測技術包括近紅外光譜學方法、化學快速檢測方法、車載HPLC方法、拉曼光譜法等。其中，拉曼光譜法具有高檢測靈敏度、無損測試樣品、測試樣品所需量小以及測定時間短等優點，可實現對樣品進行快速、簡單、可重復、且無損傷的定性定量分析，拉曼光譜技術在化學藥質量控制快檢方面有著獨特的優勢，是化學藥快檢方法開發的研究熱點。本研究對拉曼光譜法在化學藥質量控制分析中的優勢，在化學藥定性與定量分析方面的應用作一綜述。

1 拉曼光譜技術在化學藥質量控制分析中的優勢

拉曼光譜法是基于拉曼散射原理的分子振動光譜，是研究化合物分子受到光照射后所產生的散射光、入射光的能級差與化合物振動頻率、轉動頻率相互關系的分析方法，通過測量拉曼散射光中特定譜成分的相對強弱，可以獲得被測分子或者體系的相關信息［1］。拉曼光譜技術較紅外光譜技術應用更加廣泛，具有紅外光譜所沒有的優點。拉曼光譜技術無需制備樣品，樣品可通過光纖探頭或者玻璃、石英直接測量。此外，由于水溶液表現出微弱的拉曼散射特征，因此，拉曼光譜是一種理想工具用來研究水溶液中的化學化合物。拉曼光譜可以一次同時覆蓋4000～50波數區間，可對有機物化合物進行定性定量分析，所得譜圖具有清晰尖銳的譜峰，比較適合通過差異分析來進行定性研究、定量研究以及數據庫搜索，由于拉曼光譜儀的激光束的直徑在它的聚焦部位通常只有0.2～2 mm，常規拉曼光譜用少量的樣品就能夠進行分析，這是拉曼光譜相對常規紅外光譜在分析應用中的一個很大的優勢。同時，拉曼顯微物鏡可將激光束進一步聚焦至20 μm甚至更小，因此能夠分析更小面積的測試樣品［2］。目前，拉曼光譜分析技術主要包括傅立葉變換拉曼光譜分析技術、共振拉曼光譜分析技術、單道檢測拉曼光譜分析技術、電荷耦合檢測器為代表的多通道探測器拉曼光譜分析技術和表面增強效應拉曼分析技術等，在化學藥質量控制分析方面，拉曼光譜技術主要應用在化學藥的結構分析、晶型分析、藥用輔料分析、含量測定以及溶出度測定中。

2 拉曼光譜技術在化學藥質量控制中的定性分析

2.1 化學藥結構分析 拉曼光譜在化學藥結構分析方面主要是用作結構鑒定和分子相互作用的研究，它與紅外光譜互為補充，可以鑒別特殊的結構特征或特征基團。陳輝等［3］用拉曼光譜結合隨機森林法很好的區分了原研藥與仿制藥之間差異，為拉曼光譜用于快速區分仿制藥和原研藥奠定基礎，作者選用了1個原研藥廠家和6個仿制藥廠家生產的卡托普利片作為實驗研究對象，經過截取拉曼波長范圍、光譜平滑、背景扣除、中心化等預處理，優化參數后，用隨機森林法和主成分分析投影判別分別建立分析模型，計算結果表明：隨機森林法所建立的分類模型可以區分卡托普利片的原研藥與仿制藥廠家間的差異性。趙瑜等［4］用拉曼光譜儀對兩組復方拉米夫定／齊多夫定／奈韋拉平片進行研究，分別采用譜圖觀察法、矢量歸一化法、一致性模型分析、聚類分析法、相關系數分析等方法對拉曼譜圖進行分析比對，譜圖分析顯示真假藥在300～700 cm-1存在差異，此譜區為硫和鹵素的特征譜區，該研究為進一步鑒別定性其他化學藥真偽提供了重要依據。另外，便攜式拉曼光譜儀能夠快速鑒別藥物，為假藥現場鑒別提供了一種新的技術，為藥品日常監督提供了一種新的有效手段［5-9］。曾煥俊等［10］使用便攜式拉曼光譜儀，掃描范圍2350～250 cm-1，激發光源起始波長785 nm，分辨率6 cm-1，對《國家基本藥品目錄》中部分注射液品種進行了研究，作者取溶液置石英池測試，每品種各掃描6次制備拉曼光譜圖譜，研究了注射液拉曼光譜圖譜，對難以獲得特征性強圖譜的品種，選用表面增強拉曼光譜法，獲得的拉曼光譜圖譜清晰，特征峰強，重復性好，可作為對照圖庫，能應用于化學藥真偽鑒別。馮翠娟等［11］建立了拉曼光譜結合光纖傳感技術快速無損鑒別甲硝唑片的方法，所得藥物譜圖峰形良好、指紋性強、測定結果準確，可瞬間獲得甲硝唑片劑的特征圖譜，該方法可用于對甲硝唑片進行有效的鑒別。錢曉凡等［12］研究了青霉素類藥物的拉曼散射特征，應用該方法可以區分不同種類的青霉素類藥物。王瑋等［13］利用共焦顯微激光拉曼技術對恩諾沙星進行了定性鑒別。王磊等［14］運用表面增強拉曼光譜技術建立了人體尿液中甲基苯丙胺和亞甲基二氧基甲基苯丙胺的低信噪比的定性微量分析方法。另外，保健品非法添加化學藥是保健品打假面臨的主要問題，拉曼光譜可用于快速分析和篩查保健品中是否非法添加化學藥［15-16］。

2.2 化學藥晶型分析 多晶型是藥物中常見的現象，它直接影響到藥物的生物利用度、藥效、毒副作用、制劑工藝及穩定性等。晶型的控制是衡量化學藥品質量和療效的一個重要指標，對多晶型化學藥物的檢測，保證藥物有效晶型的一致性，對于提高化學藥的安全性及有效性非常重要［17］。目前常用來研究晶型的方法有X射線衍射、紅外光譜及熱臺顯微方法和固態核磁共振等［18］，但是X射線衍射通常對樣品量要求較大，不利于分析混合物中各組分，操作復雜，價格昂貴。紅外光譜方法需要樣品制備，尤其在研磨過程中可能導致晶型轉換，而且光譜分辨率不高。熱臺顯微方法和固態核磁共振操作復雜、價格昂貴，測定費時。與這些方法相比，拉曼光譜技術具有對測試樣品的要求量少、無損、無接觸、無需樣品制備、可進行1～2 μm的微區分析，且精度和光譜分辨率高，適合用于化學藥物晶型快速分析。張慧麗等［19］基于拉曼光譜技術研究了拉米夫定的多晶型現象，該研究為多晶型藥物應用拉曼光譜進行質量控制提供了理論依據。楊梁等［20］利用傅里葉變換拉曼光譜法研究了鹽酸林可霉素兩種晶型，該研究可用于鑒別鹽酸林可霉素的不同晶型。

2.3 化學藥藥用輔料分析 假藥對人們身體健康造成的危害更大，其中摻假藥用輔料就是假藥的重要來源，很多藥品質量問題往往出現在藥用輔料上。高群等［21］應用拉曼光譜法與相似度法（HQI）相結合對藥用輔料摻入有毒物質的檢測方法進行了研究，通過模擬三種市面上出現過的藥用輔料摻假樣品，采用B＆W Tek i-Raman便攜式拉曼光譜儀，采集三種摻假樣品的拉曼光譜圖，利用HQI算法，建立被研究的藥用輔料摻假的檢測方法，該方法為化學藥其他藥用輔料摻假檢測提供了一定的理論指導。

3 拉曼光譜技術在化學藥質量控制中的定量分析

3.1 含量測定 拉曼光譜具有獨特的檢測特性，可對有機物結構上的基團的振動和轉動產生相應的信號，利用該信號可進行相應的定量分析。賴源發等［22-23］建立了拉曼光譜法快速測定鹽酸異丙嗪注射液的含量和維生素C片的方法。鹽酸異丙嗪注射液的含量測定采用智能激光拉曼光譜儀掃描樣品，激發波長780 nm，激光強度 100 MW，光圈 25 μm，光柵400 gr·mm-1，分辨率 2.0 cm-1，曝光時間 50 s，曝光次數2 次，掃描范圍100～3 200 cm-1，在 20～200 mg·mL-1范圍內與拉曼定量峰面積呈良好的線性關系（r＝0.9982），平均加標回收率為98.13%，RSD 為1.05%（n＝9）。 維生素C含量測定是以拉曼特征位移峰進行定性，以拉曼指標峰面積進行定量，結果顯示，在20～250 mg·mL-1范圍內線性關系良好，平均回收率為99.53%，RSD為1.12%。姚丹丹等［24］基于拉曼峰信號的強度與溶質分子的濃度成正比的原理，選取樣品溶液拉曼光譜中氯膦酸二鈉的P＝O基團振動（1079 cm-1）處的強峰作為定量峰，建立拉曼光譜法測定氯膦酸二鈉注射液含量的定量分析方法。Okumura等［25］運用傅里葉變換拉曼光譜法建立了一種精確評估吲哚美辛的藥物模型化學計量方法，該方法能對吲哚美辛片劑中藥物含量進行精確分析。賀艱等［26］基于顯微拉曼光譜技術建立了一種快速測定酚磺乙胺注射液的方法，該方法操作簡便、快速無損，可作為酚磺乙胺注射液快檢的方法。趙瑜等［27］運用化學計量學結合拉曼光譜的方法建立了鹽酸哌替啶定性和定量模型。Szostak等［28］基于傅里葉拉曼光譜結合化學計量方法對乙酰氨基酚和雙氯芬酸鈉栓劑進行了含量測量，這種分析方法可用推廣于栓劑的快速定量。賈華等［29］建立了分子印跡復合膜結合拉曼光譜快速檢測降糖藥二甲雙胍、苯乙雙胍和格列本脲的分析方法，該方法可以擴展應用到其他化學藥定量分析中。

3.2 溶出度測定 溶出度是衡量固體藥物制劑質量的重要指標，藥典中大多采用紫外光譜法或液相色譜法測定藥物溶出度，但是有些化學藥品沒有紫外吸收，而液相色譜方法又比較繁瑣。因此，尋找準確、簡便、快速的溶出度測定方法一直是化學藥質量控制分析方法研究的重要內容之一。由于拉曼光譜可在水中測定，無損快捷的優點使拉曼光譜有望成為溶出度測定的可選方法之一，美國藥典中已收錄了拉曼光譜法測定林可霉素溶出度的方法［30］。

4 結語

作為一種快速、無需制樣、無損的分析技術，拉曼光譜技術在化學藥質量控制中的定性定量分析領域顯示出獨特的應用前景，便攜式的拉曼光譜儀在化學藥打假中顯現出重要作用，可以現場檢測篩選假藥劣藥，相比實驗室檢驗檢測，能夠減少資源損耗，降低檢驗檢測成本，縮短檢驗檢測周期，因此無論是在化學藥生產領域，還是流通領域，拉曼光譜都是一種比較理想的靶向性篩查的化學藥質量控制分析技術。目前，采用拉曼光譜技術快速檢測原輔料的方法已被美國FDA寫入美國藥典，《中國藥典》2010年版的附錄中增加了拉曼光譜法的指導原則［31］，隨著拉曼光譜技術的不斷發展，應用的不斷深入，其與其他分析技術的結合，使拉曼光譜技術在化學藥質量控制分析中作為一種高效、綠色的檢驗檢測技術將發揮更重要的作用。

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