拉曼光譜技術(shù)在化學(xué)藥質(zhì)量控制分析中的應(yīng)用進(jìn)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(yàn)所，甘肅 蘭州 730000；2長(zhǎng)沙醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410219；3甘肅省藥品檢驗(yàn)研究院，甘肅 蘭州730070；4慶陽市藥品檢驗(yàn)檢測(cè)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(shí)刻關(guān)注的焦點(diǎn)，保證藥品安全性及有效性對(duì)于保障廣大人民用藥安全及維護(hù)人民身體健康有著非常重要的意義。因此，開發(fā)一種操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、無損樣品的質(zhì)量控制快檢分析方法成為現(xiàn)代藥品檢驗(yàn)與監(jiān)督發(fā)展的一個(gè)新方向。當(dāng)前，藥品快速檢測(cè)技術(shù)包括近紅外光譜學(xué)方法、化學(xué)快速檢測(cè)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(cè)靈敏度、無損測(cè)試樣品、測(cè)試樣品所需量小以及測(cè)定時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品進(jìn)行快速、簡(jiǎn)單、可重復(fù)、且無損傷的定性定量分析，拉曼光譜技術(shù)在化學(xué)藥質(zhì)量控制快檢方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，是化學(xué)藥快檢方法開發(fā)的研究熱點(diǎn)。本研究對(duì)拉曼光譜法在化學(xué)藥質(zhì)量控制分析中的優(yōu)勢(shì)，在化學(xué)藥定性與定量分析方面的應(yīng)用作一綜述。

1 拉曼光譜技術(shù)在化學(xué)藥質(zhì)量控制分析中的優(yōu)勢(shì)

拉曼光譜法是基于拉曼散射原理的分子振動(dòng)光譜，是研究化合物分子受到光照射后所產(chǎn)生的散射光、入射光的能級(jí)差與化合物振動(dòng)頻率、轉(zhuǎn)動(dòng)頻率相互關(guān)系的分析方法，通過測(cè)量拉曼散射光中特定譜成分的相對(duì)強(qiáng)弱，可以獲得被測(cè)分子或者體系的相關(guān)信息［1］。拉曼光譜技術(shù)較紅外光譜技術(shù)應(yīng)用更加廣泛，具有紅外光譜所沒有的優(yōu)點(diǎn)。拉曼光譜技術(shù)無需制備樣品，樣品可通過光纖探頭或者玻璃、石英直接測(cè)量。此外，由于水溶液表現(xiàn)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(xué)化合物。拉曼光譜可以一次同時(shí)覆蓋4000～50波數(shù)區(qū)間，可對(duì)有機(jī)物化合物進(jìn)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(jìn)行定性研究、定量研究以及數(shù)據(jù)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(guī)拉曼光譜用少量的樣品就能夠進(jìn)行分析，這是拉曼光譜相對(duì)常規(guī)紅外光譜在分析應(yīng)用中的一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，拉曼顯微物鏡可將激光束進(jìn)一步聚焦至20 μm甚至更小，因此能夠分析更小面積的測(cè)試樣品［2］。目前，拉曼光譜分析技術(shù)主要包括傅立葉變換拉曼光譜分析技術(shù)、共振拉曼光譜分析技術(shù)、單道檢測(cè)拉曼光譜分析技術(shù)、電荷耦合檢測(cè)器為代表的多通道探測(cè)器拉曼光譜分析技術(shù)和表面增強(qiáng)效應(yīng)拉曼分析技術(shù)等，在化學(xué)藥質(zhì)量控制分析方面，拉曼光譜技術(shù)主要應(yīng)用在化學(xué)藥的結(jié)構(gòu)分析、晶型分析、藥用輔料分析、含量測(cè)定以及溶出度測(cè)定中。

2 拉曼光譜技術(shù)在化學(xué)藥質(zhì)量控制中的定性分析

2.1 化學(xué)藥結(jié)構(gòu)分析 拉曼光譜在化學(xué)藥結(jié)構(gòu)分析方面主要是用作結(jié)構(gòu)鑒定和分子相互作用的研究，它與紅外光譜互為補(bǔ)充，可以鑒別特殊的結(jié)構(gòu)特征或特征基團(tuán)。陳輝等［3］用拉曼光譜結(jié)合隨機(jī)森林法很好的區(qū)分了原研藥與仿制藥之間差異，為拉曼光譜用于快速區(qū)分仿制藥和原研藥奠定基礎(chǔ)，作者選用了1個(gè)原研藥廠家和6個(gè)仿制藥廠家生產(chǎn)的卡托普利片作為實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象，經(jīng)過截取拉曼波長(zhǎng)范圍、光譜平滑、背景扣除、中心化等預(yù)處理，優(yōu)化參數(shù)后，用隨機(jī)森林法和主成分分析投影判別分別建立分析模型，計(jì)算結(jié)果表明：隨機(jī)森林法所建立的分類模型可以區(qū)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(duì)兩組復(fù)方拉米夫定／齊多夫定／奈韋拉平片進(jìn)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(guān)系數(shù)分析等方法對(duì)拉曼譜圖進(jìn)行分析比對(duì)，譜圖分析顯示真假藥在300～700 cm-1存在差異，此譜區(qū)為硫和鹵素的特征譜區(qū)，該研究為進(jìn)一步鑒別定性其他化學(xué)藥真?zhèn)翁峁┝酥匾罁?jù)。另外，便攜式拉曼光譜儀能夠快速鑒別藥物，為假藥現(xiàn)場(chǎng)鑒別提供了一種新的技術(shù)，為藥品日常監(jiān)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(fā)光源起始波長(zhǎng)785 nm，分辨率6 cm-1，對(duì)《國(guó)家基本藥品目錄》中部分注射液品種進(jìn)行了研究，作者取溶液置石英池測(cè)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(duì)難以獲得特征性強(qiáng)圖譜的品種，選用表面增強(qiáng)拉曼光譜法，獲得的拉曼光譜圖譜清晰，特征峰強(qiáng)，重復(fù)性好，可作為對(duì)照?qǐng)D庫，能應(yīng)用于化學(xué)藥真?zhèn)舞b別。馮翠娟等［11］建立了拉曼光譜結(jié)合光纖傳感技術(shù)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(qiáng)、測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，可瞬間獲得甲硝唑片劑的特征圖譜，該方法可用于對(duì)甲硝唑片進(jìn)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(yīng)用該方法可以區(qū)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(shù)對(duì)恩諾沙星進(jìn)行了定性鑒別。王磊等［14］運(yùn)用表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)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(xué)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(xué)藥［15-16］。

2.2 化學(xué)藥晶型分析 多晶型是藥物中常見的現(xiàn)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(wěn)定性等。晶型的控制是衡量化學(xué)藥品質(zhì)量和療效的一個(gè)重要指標(biāo)，對(duì)多晶型化學(xué)藥物的檢測(cè)，保證藥物有效晶型的一致性，對(duì)于提高化學(xué)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(tái)顯微方法和固態(tài)核磁共振等［18］，但是X射線衍射通常對(duì)樣品量要求較大，不利于分析混合物中各組分，操作復(fù)雜，價(jià)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(dǎo)致晶型轉(zhuǎn)換，而且光譜分辨率不高。熱臺(tái)顯微方法和固態(tài)核磁共振操作復(fù)雜、價(jià)格昂貴，測(cè)定費(fèi)時(shí)。與這些方法相比，拉曼光譜技術(shù)具有對(duì)測(cè)試樣品的要求量少、無損、無接觸、無需樣品制備、可進(jìn)行1～2 μm的微區(qū)分析，且精度和光譜分辨率高，適合用于化學(xué)藥物晶型快速分析。張慧麗等［19］基于拉曼光譜技術(shù)研究了拉米夫定的多晶型現(xiàn)象，該研究為多晶型藥物應(yīng)用拉曼光譜進(jìn)行質(zhì)量控制提供了理論依據(jù)。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(xué)藥藥用輔料分析 假藥對(duì)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(zhì)量問題往往出現(xiàn)在藥用輔料上。高群等［21］應(yīng)用拉曼光譜法與相似度法（HQI）相結(jié)合對(duì)藥用輔料摻入有毒物質(zhì)的檢測(cè)方法進(jìn)行了研究，通過模擬三種市面上出現(xiàn)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(cè)方法，該方法為化學(xué)藥其他藥用輔料摻假檢測(cè)提供了一定的理論指導(dǎo)。

3 拉曼光譜技術(shù)在化學(xué)藥質(zhì)量控制中的定量分析

3.1 含量測(cè)定 拉曼光譜具有獨(dú)特的檢測(cè)特性，可對(duì)有機(jī)物結(jié)構(gòu)上的基團(tuán)的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，利用該信號(hào)可進(jìn)行相應(yīng)的定量分析。賴源發(fā)等［22-23］建立了拉曼光譜法快速測(cè)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(cè)定采用智能激光拉曼光譜儀掃描樣品，激發(fā)波長(zhǎng)780 nm，激光強(qiáng)度 100 MW，光圈 25 μm，光柵400 gr·mm-1，分辨率 2.0 cm-1，曝光時(shí)間 50 s，曝光次數(shù)2 次，掃描范圍100～3 200 cm-1，在 20～200 mg·mL-1范圍內(nèi)與拉曼定量峰面積呈良好的線性關(guān)系（r＝0.9982），平均加標(biāo)回收率為98.13%，RSD 為1.05%（n＝9）。 維生素C含量測(cè)定是以拉曼特征位移峰進(jìn)行定性，以拉曼指標(biāo)峰面積進(jìn)行定量，結(jié)果顯示，在20～250 mg·mL-1范圍內(nèi)線性關(guān)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(hào)的強(qiáng)度與溶質(zhì)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(tuán)振動(dòng)（1079 cm-1）處的強(qiáng)峰作為定量峰，建立拉曼光譜法測(cè)定氯膦酸二鈉注射液含量的定量分析方法。Okumura等［25］運(yùn)用傅里葉變換拉曼光譜法建立了一種精確評(píng)估吲哚美辛的藥物模型化學(xué)計(jì)量方法，該方法能對(duì)吲哚美辛片劑中藥物含量進(jìn)行精確分析。賀艱等［26］基于顯微拉曼光譜技術(shù)建立了一種快速測(cè)定酚磺乙胺注射液的方法，該方法操作簡(jiǎn)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(yùn)用化學(xué)計(jì)量學(xué)結(jié)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(jié)合化學(xué)計(jì)量方法對(duì)乙酰氨基酚和雙氯芬酸鈉栓劑進(jìn)行了含量測(cè)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(fù)合膜結(jié)合拉曼光譜快速檢測(cè)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(kuò)展應(yīng)用到其他化學(xué)藥定量分析中。

3.2 溶出度測(cè)定 溶出度是衡量固體藥物制劑質(zhì)量的重要指標(biāo)，藥典中大多采用紫外光譜法或液相色譜法測(cè)定藥物溶出度，但是有些化學(xué)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(zhǔn)確、簡(jiǎn)便、快速的溶出度測(cè)定方法一直是化學(xué)藥質(zhì)量控制分析方法研究的重要內(nèi)容之一。由于拉曼光譜可在水中測(cè)定，無損快捷的優(yōu)點(diǎn)使拉曼光譜有望成為溶出度測(cè)定的可選方法之一，美國(guó)藥典中已收錄了拉曼光譜法測(cè)定林可霉素溶出度的方法［30］。

4 結(jié)語

作為一種快速、無需制樣、無損的分析技術(shù)，拉曼光譜技術(shù)在化學(xué)藥質(zhì)量控制中的定性定量分析領(lǐng)域顯示出獨(dú)特的應(yīng)用前景，便攜式的拉曼光譜儀在化學(xué)藥打假中顯現(xiàn)出重要作用，可以現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)篩選假藥劣藥，相比實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)檢測(cè)，能夠減少資源損耗，降低檢驗(yàn)檢測(cè)成本，縮短檢驗(yàn)檢測(cè)周期，因此無論是在化學(xué)藥生產(chǎn)領(lǐng)域，還是流通領(lǐng)域，拉曼光譜都是一種比較理想的靶向性篩查的化學(xué)藥質(zhì)量控制分析技術(shù)。目前，采用拉曼光譜技術(shù)快速檢測(cè)原輔料的方法已被美國(guó)FDA寫入美國(guó)藥典，《中國(guó)藥典》2010年版的附錄中增加了拉曼光譜法的指導(dǎo)原則［31］，隨著拉曼光譜技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)用的不斷深入，其與其他分析技術(shù)的結(jié)合，使拉曼光譜技術(shù)在化學(xué)藥質(zhì)量控制分析中作為一種高效、綠色的檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)將發(fā)揮更重要的作用。

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