近紅外光譜分析技術(shù)在藥品快速檢測(cè)中的進(jìn)展

孟 超

（浙江福瑞喜藥業(yè)有限公司，浙江紹興 312000）

1 近紅外光譜分析技術(shù)的方法學(xué)研究以及特點(diǎn)

近些年我國(guó)的人工智能方法發(fā)展速度不斷加快，特別是深度學(xué)習(xí)基于特征提取能夠表現(xiàn)出非常明顯的優(yōu)勢(shì)，深度學(xué)習(xí)算法在近紅外光譜數(shù)據(jù)處理過程中的應(yīng)用也非常廣泛。相關(guān)領(lǐng)域的研究人員通過對(duì)DBNRFS的應(yīng)用，針對(duì)藥品近紅外光譜展開相應(yīng)的鑒別工作，從最終的結(jié)果可以看出，其表現(xiàn)出了較為突出的學(xué)習(xí)能力。鄭年年等通過對(duì)彈性網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用來構(gòu)建近紅外光譜定量模型，在彈性網(wǎng)絡(luò)的作用下能夠?qū)崿F(xiàn)自變量數(shù)目的一定程度壓縮，同時(shí)確定其中對(duì)相應(yīng)變量產(chǎn)生影響較大的自變量，在此基礎(chǔ)上完成了分析模型的建立，對(duì)此分析模型的總體情況來看，其具備的預(yù)測(cè)精度較為突出?，F(xiàn)階段已經(jīng)有許多領(lǐng)域完成了近紅外光譜數(shù)據(jù)庫的建立，人們?cè)诠庾V庫檢索算法方面給予的關(guān)注程度也越來越高，此方法的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在信息直觀以及操作簡(jiǎn)單等，實(shí)際應(yīng)用中能夠獲取較為優(yōu)異的成果。

近紅外光譜分析技術(shù)的特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：①測(cè)試速度相對(duì)較快，能夠很大程度減短測(cè)試化肥的時(shí)間。因?yàn)閷?shí)際開展的光譜測(cè)量工作整個(gè)過程通常需要花費(fèi)不到1min的時(shí)間，利用所建立的校正模型能夠以更高的效率檢測(cè)樣品自身的組成以及樣品自身性質(zhì)等信息。②分析效率高。將以此光譜測(cè)量與完成建立的校正模型結(jié)合在一起，能夠針對(duì)目標(biāo)樣品涉及的組成以及性質(zhì)等多方面信息共同進(jìn)行測(cè)定。③分析投入的成本相對(duì)較低。在實(shí)際應(yīng)用近紅外光譜分析技術(shù)期間不會(huì)對(duì)樣品產(chǎn)生任何的消耗，只會(huì)涉及一點(diǎn)點(diǎn)的消耗，將其和普通的標(biāo)準(zhǔn)以及應(yīng)用的參考方法展開相應(yīng)的比較，能夠很大程度節(jié)約測(cè)試投入的成本。④測(cè)試重現(xiàn)性好。因?yàn)楣庾V測(cè)量在穩(wěn)定性方面的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)較為突出，因此其在開展測(cè)試過程中不容易受到人為因素產(chǎn)生的影響，將其和標(biāo)準(zhǔn)的參考方法展開相應(yīng)的比較，近紅外光譜技術(shù)往往能夠表現(xiàn)出良好的重現(xiàn)性。⑤針對(duì)目標(biāo)樣品開展的測(cè)量工作通常不需要對(duì)樣品展開任何的預(yù)處理，光譜測(cè)量工作更加簡(jiǎn)單和容易，利用合理的測(cè)樣器件便能夠有效地針對(duì)多種物態(tài)的樣品展開測(cè)量，例如液體以及固體等。⑥可以更方便快捷地進(jìn)行在線分析?；诠饫w的近紅外光譜有著非常優(yōu)異的傳輸特性，在光纖的支持下不需要深入采樣現(xiàn)場(chǎng)，便能夠使相關(guān)的光譜信號(hào)有效地傳輸給儀器，通過應(yīng)用所建立的模型展開相應(yīng)的計(jì)算工作，便能夠直接將目標(biāo)樣品的具體組成以及樣品性質(zhì)等信息結(jié)果展現(xiàn)出來。⑦實(shí)現(xiàn)無損分析。在實(shí)際的光譜測(cè)量期間不會(huì)對(duì)樣品產(chǎn)生任何的消耗，樣品自身也不容易受到外界環(huán)境以及內(nèi)部相關(guān)因素的影響。

近紅外光譜在發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，同樣也存在相應(yīng)的不足之處，實(shí)際當(dāng)中的應(yīng)用具有一定的局限性。①近紅外光區(qū)通常為多個(gè)振動(dòng)譜代藏于一個(gè)寬峰以及重疊峰的下方，此種現(xiàn)狀的存在導(dǎo)致大部分的近紅外光譜自身具備的信息特征與中紅外光譜存在相應(yīng)的差異，此時(shí)要想能夠使近紅外光譜帶的歸屬精確化存在較大的難度，對(duì)于任何的近紅外光譜帶來說，其都有一定概率為多個(gè)基頻的倍頻與合頻帶之間的組合，基于無銳峰以及基線分離的譜峰，絕大多數(shù)都為重疊譜峰以及肩峰；②對(duì)近紅外譜帶位置變化方面產(chǎn)生影響的因素也多種多樣，包括氫鍵、溶液稀釋以及溫度升高等，此方面因素的影響都有可能造成譜帶的移動(dòng)。③近紅外快速檢測(cè)技術(shù)在實(shí)際當(dāng)中的應(yīng)用具有一定的間接性，測(cè)定工作開展的準(zhǔn)確程度會(huì)受到標(biāo)準(zhǔn)方法提供數(shù)據(jù)和基于化學(xué)計(jì)量學(xué)建立數(shù)學(xué)模型兩方面因素的影響。

所以，實(shí)際當(dāng)中在開展定量以及定性分析工作的過程中，對(duì)于近紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用，需要針對(duì)樣品做好全譜掃描以及寬波段掃描工作，這便會(huì)導(dǎo)致計(jì)算工作量大增加，而通過對(duì)現(xiàn)代化先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)以及化學(xué)計(jì)量學(xué)的合理化選擇以及應(yīng)用，便能夠有效提高樣品識(shí)別的效果。

2 近紅外光譜分析技術(shù)在藥品快速檢測(cè)中的應(yīng)用

當(dāng)前階段已經(jīng)擁有較多的文獻(xiàn)針對(duì)近紅外光譜分析技術(shù)進(jìn)行說明以及介紹，同時(shí)也包含了對(duì)近紅外光譜分析技術(shù)在多個(gè)方面的應(yīng)用。除此之外，近紅外光譜分析技術(shù)同樣能夠在藥品的分析以及檢測(cè)方面發(fā)揮非常重要的作用。

2.1 定性鑒別

近年來，近紅外光譜技術(shù)定性分析在藥學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中呈現(xiàn)出了良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，此項(xiàng)技術(shù)在藥品的定性鑒別方面能夠發(fā)揮非常顯著的作用，當(dāng)下很大一部分的藥物都能夠通過近紅外光譜分析技術(shù)的應(yīng)用展開鑒別；楊純等通過對(duì)近紅外反射光譜法的應(yīng)用針對(duì)多種抗生素和中間體鑒別方法展開了深入的分析和探索，從最終獲取的結(jié)果了解到，對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用不需要對(duì)樣品做出任何的預(yù)處理工作，只需要對(duì)玻璃瓶中的樣品直接進(jìn)行掃描，便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)藥品的準(zhǔn)確鑒別。

相關(guān)研究者從多個(gè)渠道收集了阿膠，在這當(dāng)中包含了真品阿膠8個(gè)和偽品阿膠6個(gè)，在此基礎(chǔ)上針對(duì)阿膠的紅外漫反射光譜開展采集工作，通過應(yīng)用多重散射校正以及小波變換完成光譜的預(yù)處理工作之后，采用相似度匹配以及馬氏距離方法完成了質(zhì)量鑒別模型的構(gòu)建，通過對(duì)兩種模式識(shí)別方法的應(yīng)用都可以對(duì)阿膠的真?zhèn)握归_有效的鑒別，最終鑒別結(jié)果的準(zhǔn)確性也能夠得到有效的保障。張中湖等針對(duì)目標(biāo)樣品的近紅外漫反射光譜給予收集，對(duì)其開展褶合變換、可視化指紋圖譜以及相似系數(shù)分析之后，將相似系數(shù)作為主要依據(jù)便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同廠家甲硝唑片的有效鑒別。潘穎等采用不打開藥物包裝瓶的方式，針對(duì)來自多個(gè)廠家以及多個(gè)批次的樣品進(jìn)行了三次的近紅外漫反射光譜的采集工作，同時(shí)利用這當(dāng)中含有的120條光譜，使其能夠組成校正集，其作用主要表現(xiàn)在能夠促進(jìn)判別分析模型的建立，而另外的63條光譜便形成驗(yàn)證集，其作用主要表現(xiàn)在對(duì)模型的判別效果以及判別的準(zhǔn)確性進(jìn)行評(píng)估，此環(huán)節(jié)形成的判別模型能夠針對(duì)來源于多個(gè)廠家的注射用頭孢他啶開展相應(yīng)的無損檢測(cè)以及鑒別工作。

對(duì)于當(dāng)前階段的中藥領(lǐng)域來說，對(duì)于近紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用更加方便快捷，并且效率更高。范積平等通過對(duì)近紅外漫反射光譜的應(yīng)用針對(duì)多個(gè)產(chǎn)地的大黃藥材開展相應(yīng)的鑒別工作，成了大黃藥材鑒別的新手段，采用了OPUS軟件具備的聚類 分析組件以及應(yīng)用學(xué)院所研發(fā)出的近紅外光譜，信息可視化以及相似系數(shù)分析軟件開展藥材的鑒別工作，最終獲取的鑒別分析結(jié)果和通常的形態(tài)分類學(xué)鑒別方法是相同的。除以上所說之外，肖杰等展開了聚類分析和褶合光譜相似度的計(jì)算工作，能夠針對(duì)板藍(lán)根、紅花以及魚腥草等開展有效的鑒別工作。

2.2 定量分析

就當(dāng)前階段的實(shí)際情況來看，近紅外光譜分析技術(shù)在藥物定量分析方面的發(fā)展速度不斷加快，此項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際當(dāng)中的應(yīng)用需要建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，針對(duì)此數(shù)學(xué)模型具備的穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)并且采取針對(duì)性措施使其穩(wěn)定性得到更進(jìn)一步的提高，然后將數(shù)學(xué)模型應(yīng)用到實(shí)際中，通過對(duì)未知樣品近紅外光譜的合理有效應(yīng)用針對(duì)未知樣品的含量開展相應(yīng)的測(cè)量 工作。

偏最小二乘法為當(dāng)前階段應(yīng)用較為廣泛的一種近紅外定量分析方法，田潔等將多個(gè)廠家生產(chǎn)的羅紅霉素片作為研究對(duì)象，通過對(duì)光纖探頭的應(yīng)用針對(duì)近紅外漫反射光譜展開有效的測(cè)量；要求針對(duì)定量模型進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理工作，采用的方式為一階導(dǎo)數(shù)和矢量的歸一化，采用的回歸方式就是通過對(duì)偏最小二乘法的應(yīng)用完成羅紅霉素片含量近紅外光譜分析方法的建立。趙文萃等在偏最小二乘法與近紅外漫反射光譜法的結(jié)合方面展開了深入的探究，在此基礎(chǔ)上嘗試著通過應(yīng)用此手段對(duì)西咪替丁片劑藥品開展無損非破壞定量的分析工作。唐海霞等通過對(duì)HPLC方法的應(yīng)用獲取了相應(yīng)的結(jié)果，將最終結(jié)果作為依據(jù)進(jìn)行參比，通過對(duì)偏最小二乘回歸法的應(yīng)用完成了2組分含量間定量校正模型以及一階導(dǎo)數(shù)光譜的建立，通過對(duì)其的應(yīng)用便能夠針對(duì)酚咖片中乙酰氨基酚以及其中含有的咖啡因數(shù)量進(jìn)行測(cè)定。孫美玲等通過對(duì)偏最小二乘法的應(yīng)用達(dá)到了“數(shù)學(xué)分離”的效果，實(shí)現(xiàn)了對(duì)克拉霉素含量的有效測(cè)定。

現(xiàn)階段相關(guān)領(lǐng)域的研究人員在近紅外光譜技術(shù)和處理非線性體系的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的結(jié)合方面展開了更為深入的探索。湯彥豐等嘗試了近紅外光譜與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之間的有效結(jié)合，在此基礎(chǔ)上針對(duì)52種正品以及非正品大黃開展了相應(yīng)的鑒別工作，最終的實(shí)踐結(jié)果表明，此方法應(yīng)用的正確率達(dá)到了95%，同時(shí)測(cè)定的速度更快，不具備破壞性。其次，通過對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)近紅外光譜一階微分光譜的應(yīng)用，針對(duì)冬蟲夏草當(dāng)中含有的甘露醇以及氨基酸進(jìn)行檢測(cè)，此種方法具備的有效性是非?？捎^的，是非常實(shí)用的一種非線性校正方法，是當(dāng)前階段近紅外光譜快速測(cè)定重要組分含量的重要途徑。倪力軍等通過對(duì)近紅外光譜技術(shù)以及相應(yīng)化學(xué)計(jì)量方式的應(yīng)用，構(gòu)建了相應(yīng)的樣品近紅外光譜與冰片濃度之間定量模型的構(gòu)建，通過對(duì)此模型的應(yīng)用能夠有效提高冰片釋放量測(cè)定工作開展的效率。

2.3 在線檢測(cè)和質(zhì)量控制

當(dāng)前階段的近紅外光譜分析技術(shù)無論是在質(zhì)量控制方面還是在線檢測(cè)方面的應(yīng)用都非常常見，因?yàn)樗肿踊诮t區(qū)擁有具有一部分合頻吸收帶，具有較強(qiáng)的特征性，然而另外相應(yīng)分子的倍頻以及合頻吸收要更加弱一些，此種狀況的存在有效提高了近紅外光譜針對(duì)藥物當(dāng)中水分含量測(cè)量的方便性以及快捷性。黃英華等通過對(duì)近紅外反射光譜技術(shù)的應(yīng)用，針對(duì)注射用奧美拉唑鈉中的水分含量開展相應(yīng)的測(cè)定工作。逯家輝等通過對(duì)近紅外漫反射光譜技術(shù)的應(yīng)用，針對(duì)異福片當(dāng)中含有利福平以及異煙肼含量開展相應(yīng)的測(cè)量工作，獲取了較為良好的測(cè)定成果。沈漪等通過對(duì)近紅外光譜分析技術(shù)的應(yīng)用，針對(duì)多個(gè)廠家以及多批阿莫西林膠囊開展定性以及定量的分析工作，所應(yīng)用的方法更加方便快捷，最終獲取的測(cè)定結(jié)果具有足夠的準(zhǔn)確性以及可靠性，無須開展任何的預(yù)處理工作，因此此種方法比較適宜進(jìn)行大力推廣，使其能夠廣泛地應(yīng)用在樣品工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的原位以及在線檢測(cè)工作中。

現(xiàn)階段近紅外漫反射光譜技術(shù)的發(fā)展速度一直在不斷加快，將此項(xiàng)技術(shù)合理地應(yīng)用到藥品無損分析過程中能夠發(fā)揮良好的效果，國(guó)內(nèi)外的大量文獻(xiàn)在此方面皆有說明。近紅外漫反射光譜技術(shù)在藥品生產(chǎn)工作開展期間的在線檢測(cè)方面得到了廣泛的應(yīng)用，通過應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)具備的非破壞性優(yōu)勢(shì)，能夠高效地對(duì)藥品中含有的活性成分和有效成分含量給予檢測(cè)，最終能夠獲取良好的檢測(cè)成果。

3 結(jié)束語

光纖技術(shù)在實(shí)際當(dāng)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在可以進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸，在電磁干擾方面不具備敏感性，將近紅外光譜技術(shù)和光纖技術(shù)有效結(jié)合在一起進(jìn)行應(yīng)用，在光纖探頭的支持下，能夠更加快捷地開展無損定位分析工作，同時(shí)也能夠開展體內(nèi)分析，實(shí)現(xiàn)光譜儀器從最初的實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化為現(xiàn)場(chǎng)，針對(duì)存在危險(xiǎn)性的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境能夠進(jìn)行在線采樣分析。將紅外光譜技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，有利于實(shí)現(xiàn)近紅外測(cè)試技術(shù)測(cè)試工作效率以及其適用性的更進(jìn)一步提高，能夠?yàn)榇隧?xiàng)工作實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線分析奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，使此項(xiàng)工作更加方便快捷。

針對(duì)近紅外光譜技術(shù)來說，其優(yōu)勢(shì)通常表現(xiàn)在操作簡(jiǎn)便、效率高并且能夠同時(shí)開展樣品多種成分的檢測(cè)工作，更重要的是其具備在線分析的優(yōu)勢(shì)，在后續(xù)具有非常光明的發(fā)展前景，受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。近年來我國(guó)的計(jì)算機(jī)技術(shù)呈現(xiàn)出了良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，基于此種背景下的軟件更新速度也在不斷加快，近紅外光譜技術(shù)的測(cè)定精度也獲得了極大的提升，在后續(xù)此項(xiàng)技術(shù)很有可能會(huì)滲透到更多的領(lǐng)域以及行業(yè)當(dāng)中，充分發(fā)揮自身的作用。除以上所述之外，快速無損分析也是后續(xù)的重要發(fā)展方向，相信近紅外光譜技術(shù)經(jīng)過一段時(shí)期的發(fā)展之后，能夠在我國(guó)乃至全世界的藥品檢測(cè)領(lǐng)域當(dāng)中得到更為廣泛的 應(yīng)用。