近红外光谱技术在药物分析领域的应用

近红外光谱技术在药物分析领域的应用

赵静

江苏奥赛康药业有限公司 江苏南京 210000

摘要：伴随化学计量学的不断发展，近红外光谱（简称NIRS）法作为很便捷、无损的一类分析方法也获得了长足的发展，并且以其绿色环保等优势特点在药物分析中日益推广应用。基于此，本文简介了NIRS分析技术，探讨了在药物分析领域这项技术的具体应用情况，仅供参考。

关键词：NIRS技术；药物分析；有效应用

NIRS检测技术拥有很多的优点，如方便、迅捷、灵敏度高、准确、可在线/离线检测、能用于定性、定量分析、不破坏被检样品、费用低、无污染等^[1]。所以，非常适合在化工产业领域、食品加工行业的生产过程控制。特别在药物分析中，不仅可以直接测定原料和制剂中的活性成分，还能对药品的某些理化性质如水分、脂肪类化合物的羟值、碘值和酸值等进行分析；并能对药物原辅料、中间产品以及包装材料进行定性和分级，是一种用于鉴定有机物质十分有用的技术。基于NIRS可以大幅提高药品业产品生产系统的质量控制效果、生产效率。

一、NIRS技术简介

NIRS具有700-2500nm的波长，大约是14000-4000cm^-1的波数。该光谱与红色可见光相邻，具有强于中、远红外的穿透力^[2]。所以，NIRS可用于有效检测固体样品、分析主要成分。这种光的能量范围就是让激发分子至最低振动态(从振动跃迁)再至分子激发跃迁电子所需要的能量范围。其中电子的跃迁会吸收掉200-700nm波长的光，也就是紫外、可见光。针对有机化合物诸如-CH、-SH、-NH、-OH的官能团，将红外光谱振动吸收以后，就会产生倍频、组合频谱带。在NIR的吸收带中，具有样品成分的各种物化信息，如关于样品的定量、定性信息等。当前的NIRS分析方法呈现出这些明显的特点：迅速(1min或以下/样品)、无创无损、探测穿透力强、可在线投入使用且所需样品最少。

2. 在药物分析领域NIRS技术的具体应用

鉴别

1、定量分析

在药品行业的定量分析中，红外光谱技术无法直接用于测定。在前期通常需要先在光谱信息和既有样本集之间形成一种映射关系，也就是建模^[3]。基于适宜的光谱预处理技术、特定范围的光谱波段，直接除去辅料干扰、各种药厂作业环境差异，并显现出活性成分信息。在模型提供的浓度范围，对未知样本采集NIRS图，便可以预测样品的实际质量信息。据郑方晔等结合NIRS技术，创建起来对肠溶片呋喃妥因含量进行定量分析的模型，便有用偏最小二乘法来处置光谱，并形成液相色谱法系列的验证模型。根据研究结果显示，可以准确预测出来含量，可以迅速区分呋喃妥因与相似结构的化合物。而余道宏等则结合近红外波段的漫反射技术与对应的光纤探头，来对图谱进行直接采集，在实施偏最小二乘法领域的预处理工作，形成了小儿复方药物磺胺甲唑颗粒的定量含水量模型，可以在现场用于快检。此外，王海波等还结合近红外漫反射专业技术，直接无损采集了多个不同药厂提供的胶囊头孢克肟对应的光谱信息，并实施预处理，形成快速定量分析研究模型。

2、定性分析

在红外光谱中，吸收峰对应的位置、强度集中体现了物质成分、结构。除了大分子量聚合物、光学异构体外，一般都没有两化合物的红外光谱图是全部一致的。从红外光谱图中，可以显现出分子结构的所有细小差异，比如，多晶型、同分异构体等。以上高专属性、显著特异性，就是展开定性分析的参考依据。通过红外光谱展开常量分析时，通常会控制被测样品纯度至少90%，可很好地用于鉴别原料药真伪。由于呈现出快捷、高专属性、可靠的特征，所有该法也被推广应用到制剂鉴别中。针对无辅料类制剂，可以直接予以测定，无需前处理样品；针对含辅料类制剂，则需提纯、分离、浓缩等才可测定。据李臣贵等报道有通过光纤探头采集八类头孢菌素系列原料药NIRS，并以偏最小二乘法进行光谱预处理，形成无损快速鉴别原料药所需的近红外识别分析模型，很好地验证了耐用性、专属性。而张英等则通过NIRS技术，形成西咪替丁片对应的一致性分析A晶型模型，能快捷、精确地分析鉴别其中各种生物活性晶型。

3、中药分析

在以前控制中药质量中，通常都会让研究人员结合自己积累的工作经验与众多感官来分析，无法做到有效、客观，因此，药品终端体系质量难以达到一致性发展目标。而现阶段NIRS技术逐步被推广应用到中药分析领域，让研究人员对其给予了广泛的关注、重视。在鉴别中药、成分提取环节，有关工作人员均可以合理性控制整个过程，所以极大地促进了药品质量控制、作用效果的整体一致性发展。

4、在线过程控制分析

在生产制剂中，以往的过程控制法就是统一采集样本并送往实验室用于检测。这样费时又费力，总的效率很低，还会造成不可逆的样品破坏。而结合近红外漫反射、光纤探头，便可以在不破坏样品下获得内部样品信息，能够快速获得中间体参数并加以反馈。既可同步测定多组分，又可采集得到均一性、湿度、色差、硬度等系列物理参数。对于药品的混合、制作、制剂、压片、包装等环节，均可以实时分析、有效控制质量，大幅节省了资源、加快了工效。有薛忠等比较了NIRS技术与热传感、化学成像等在线监控技术在混合制药业的优缺点，结果发现NIRS技术十分的稳定、可靠、适用范围广等，被广泛用于混合粉末状药的研究。Porfire等结合偏最小二乘法形成混合阿司匹林、乳糖的定量模型，在线监测药物阿司匹林浓度变化，并获得混合终点。此外，也有监测混合中粉末物质的流动性、粒度改变来判断混合终点。

5、监管药物市场

WHO报道称在全球药品市场上假药约占6%，世界假药年销售额更是达到了数百亿美元，并且大多数制假行为都出现在发展中国家。所以，WHO专门针对打击假药组织了国际会议，开始向假药宣战。国内特别是偏远区域更是普遍存在假药，而伴随医药领域的不断完善，国内食药监管局也逐步配备给基层药检体系的专业的技术，主要意欲基于车载便捷近红外检测仪来帮助无实验设施的基层，保障在各地均可以展开快检工作或从现场强化质控工作，保障监管能力获得全面提高。现阶段，检验资源有限，能够很快锁定可疑药品，所以在筛查中也可以节省一定的资源、成本。有关人员还对这类快检车中安装的车载NIRS体系展开了研究，从实验室验证可疑药品中发现药品确实不合格。因此，有效创建分析模型筛查阳性率也是当前药检工作领域的重要要求，以便严厉打击假药，避免危害国民身心健康、维持药品市场正常秩序。

三、结语

综上所述，通过NIRS仪可以在不破坏成品包装的条件下，就直接识别药品真伪。当前，这项NIRS检测技术呈现出很多明显的优势特点，如快速、简单操作、成本少等。所以，在国内药品市场管理尤其是基层、农村偏远地带的药品市场监管中，起到了至关重要的作用。所以，在药学分析领域中，这项NIRS分析技术日益推广应用。另外，NIRS技术也不断向前发展，相信随着这项技术的不断发展成熟，NIRS技术定将迎来更广阔的应用前景，进而在药物分析行业发挥出越来越大的作用。

参考文献

[1]叶陈奎,袁冲,王晓岗.近红外光谱技术在药物分析中的应用[J].化工设计通讯,2020,46(08):204+211.

[2]陈俊波,符秀娟.近红外光谱技术在药物分析中的应用[J].医学食疗与健康,2020,18(13):160-161+163.

[3]贾博,宋扬,彭冲,贺玉林.近红外光谱技术在药物分析中的应用[J].化工设计通讯,2018,44(03):162.