基于光譜吸收法經(jīng)皮給藥藥液體積分?jǐn)?shù)檢測(cè)

郇 帥，呂 加，王 明，莫長(zhǎng)濤

(哈爾濱商業(yè)大學(xué) 基礎(chǔ)科學(xué)學(xué)院，哈爾濱 150076)

經(jīng)皮給藥系統(tǒng)( Transdermal drug delivery syst ems, TDDS) 是指通過(guò)皮膚表面給藥以達(dá)到局部或全身治療作用的一種給藥新途徑[1].基于該系統(tǒng)的經(jīng)皮給藥技術(shù)是一種新型給藥技術(shù)，相比口服和注射該技術(shù)更就具有許多潛在優(yōu)點(diǎn).近年來(lái), 隨著對(duì)經(jīng)皮給藥技術(shù)的不斷深入研究及各種促滲技術(shù)的開(kāi)發(fā)與發(fā)展，國(guó)內(nèi)外利用經(jīng)皮給藥技術(shù)的研究和重視程度日益加深，相繼開(kāi)發(fā)出了多種新型的經(jīng)皮給藥制劑.

然而，在經(jīng)皮給藥技術(shù)的研究過(guò)程中，藥液透過(guò)皮膚滲透至皮下的體積分?jǐn)?shù)檢測(cè)成為經(jīng)皮給藥技術(shù)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù).在一定時(shí)間內(nèi)的體積分?jǐn)?shù)變化量即可衡量藥物透過(guò)皮膚滲透的速率，由于在經(jīng)皮給藥技術(shù)中采用不同的方法，如加交流電場(chǎng)或光電協(xié)同經(jīng)皮給藥模式等可能會(huì)提高藥液的滲透速率，因此，采用一種快速精確的檢測(cè)滲透皮下體積分?jǐn)?shù)的方法成為后續(xù)經(jīng)皮給藥技術(shù)開(kāi)展的研究基礎(chǔ)[2].本文利用光纖傳感技術(shù)，基于光譜吸收法開(kāi)展對(duì)藥物體積分?jǐn)?shù)與光學(xué)參量之間量化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究，得出初步結(jié)論，為后續(xù)研究中不同物理場(chǎng)對(duì)藥物滲透速率有何影響的研究技術(shù)提供體積分?jǐn)?shù)檢測(cè)依據(jù)[3].

基于光譜吸收方法的全光纖藥液體積分?jǐn)?shù)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有靈敏度高，響應(yīng)速度快，動(dòng)態(tài)范圍大，防燃防爆，防電磁干擾，通過(guò)對(duì)藥液近紅外選擇性吸收的理論分析，給出了藥液吸收測(cè)量的理論依據(jù)，并確定了胰島素在近紅外的吸收譜線.

1 原 理

吸收法的基本原理是基于光譜吸收，由于不同的物質(zhì)具有不同特征的吸收譜線.根據(jù) Beer-Lambert定律

I=I0e-μCL

(1)

其中：I為吸收后光強(qiáng)；I0為吸收前光強(qiáng)；μ為吸收系數(shù)；L為介質(zhì)厚度；C為介質(zhì)體積分?jǐn)?shù)；

根據(jù)透射和入射光強(qiáng)之比 ，可以得知藥液的體積分?jǐn)?shù)[4].在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)藥液體積分?jǐn)?shù)變化量進(jìn)行檢測(cè)，可定量計(jì)算出藥液滲透速率，從而可以研究不同物理場(chǎng)對(duì)藥液滲透速率的影響[5].

2 實(shí) 驗(yàn)

利用紅外光源、分析池、耦合器、光纖光譜儀及光功率計(jì)搭建檢測(cè)光路，分析池內(nèi)放置藥液樣品進(jìn)行光譜分析及體積分?jǐn)?shù)標(biāo)定.采用已知體積分?jǐn)?shù)的胰島素藥液進(jìn)實(shí)驗(yàn)，建立起藥液體積分?jǐn)?shù)與光強(qiáng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖1.

圖1 吸收法檢測(cè)藥液體積分?jǐn)?shù)原理圖

中心波長(zhǎng)范圍350～1 000 nm的寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)分析池后，承載著藥液體積分?jǐn)?shù)信息由耦合器分成2部分，一部分直接由光功率計(jì)探測(cè)其光強(qiáng)為I1，另一路由光纖光譜儀對(duì)其進(jìn)行譜分析[6]，可直接讀取其光強(qiáng)為I2，將兩者進(jìn)行相除，得到的比值作為藥液體積分?jǐn)?shù)檢測(cè)的結(jié)果.采用此種檢測(cè)方式的優(yōu)點(diǎn)在于，可以消除因光源不穩(wěn)定、分析池及光纖受震動(dòng)所造成的噪聲，大大的提高了檢測(cè)的靈敏度.光功率計(jì)可直接標(biāo)定藥液體積分?jǐn)?shù)與光強(qiáng)度變化關(guān)系，而光纖光譜儀則可查詢藥液吸收峰波長(zhǎng)及對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)度變化.實(shí)驗(yàn)后得出給定藥液不同體積分?jǐn)?shù)與光強(qiáng)對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)處的光功率變化曲線.

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

采用1%、2%、3%體積分?jǐn)?shù)的胰島素藥液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出不同體積分?jǐn)?shù)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)數(shù)據(jù)如表1所示.

表1 不同體積分?jǐn)?shù)胰島素藥液光強(qiáng)檢測(cè)數(shù)據(jù)

表中給出了不同波長(zhǎng)下的兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).分別在波長(zhǎng)636 nm和648 nm處進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，選取兩波長(zhǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是由于在這兩處波長(zhǎng)胰島素吸收較其他波長(zhǎng)吸收明顯.選取不同處的波長(zhǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)試不同波長(zhǎng)處的藥液體積分?jǐn)?shù)與光強(qiáng)之間的關(guān)系，可驗(yàn)證吸收規(guī)律的一致性.

通過(guò)檢測(cè)，胰島素吸收峰檢測(cè)光譜圖如圖2所示.(A)為寬帶光源光譜圖，(B)為光源通過(guò)體積分?jǐn)?shù)3%胰島素后的光譜，對(duì)應(yīng)636 nm和648 nm處吸收較為明顯，并且此兩波長(zhǎng)靠近光源光譜峰值位置可便于實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，通過(guò)藥液后光強(qiáng)明顯下降，但光譜形狀未見(jiàn)明顯變化.

圖2 胰島素藥液吸收峰檢測(cè)光譜

實(shí)驗(yàn)曲線如圖3所示，圖3(A)為檢測(cè)波長(zhǎng)636 nm的光強(qiáng)-體積分?jǐn)?shù)曲線，圖(B)為檢測(cè)波長(zhǎng)648 nm的光強(qiáng)-體積分?jǐn)?shù)曲線.從實(shí)驗(yàn)曲線中可以看出，光強(qiáng)隨體積分?jǐn)?shù)近似呈e指數(shù)衰減規(guī)律.

圖3 胰島素藥液體積分?jǐn)?shù)與光強(qiáng)變化曲線

4 結(jié) 語(yǔ)

該實(shí)驗(yàn)通過(guò)光譜吸收原理，搭建光纖鏈路對(duì)藥液體積分?jǐn)?shù)與光強(qiáng)之間的變化進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同時(shí)監(jiān)測(cè)出胰島素對(duì)應(yīng)的吸收波長(zhǎng)及其光功率變化，驗(yàn)證了Beer-Lambert定律的正確性與該方法的可行性，采用雙路比值法進(jìn)行檢測(cè)具有靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間快，實(shí)時(shí)標(biāo)定藥液體積分?jǐn)?shù)，減少了由于環(huán)境對(duì)光源及光路噪聲影響，為后續(xù)經(jīng)皮給藥技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究奠定了高靈敏度檢測(cè)保障.

參考文獻(xiàn)：

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