近红外光谱技术在西医药领域中的应用进展

张新伟

近红外光谱技术在西医药领域中的应用进展

张新伟

近红外光谱技术作为一种简单、快速、无损的分析技术,已经在许多领域中有着广泛的应用,尤其在医药领域。本文介绍了近红外光谱分析技术的基本原理和方法特点,综述了近几年该技术在药物分析、药物生产过程质量监控中的应用,并对该技术在医药领域中的应用前景进行了展望。

近红外光谱技术;医药领域;应用;展望

近红外光 (Near Infrared,N I R)是介于可见光 (Vis)和中红外光 (M IR)之间的电磁辐射波,按美国材料检测协会(AST M)定义是指波长在 780～2526nm范围内 (波数为12820～3959 cm)的电磁波,是人们认识最早的非可见光区域,习惯上又将近红外光划分为近红外短波 (780～1100nm)和长波 (1100～2526nm)两个区域[1]。近红外光谱分析技术(Near Infrared Reflectance Spectroscopy,简称 N I RS)在 2000年的匹茨堡国际分析技术学术年会上,被认为是 20世纪 90年代以来发展最快、最引人注目的光谱分析技术之一,它以简单,高效,快速,重复性好,稳定性好,无损分析,环保无污染,应用范围广,可实时在线分析等特点,广泛应用于石油及石油化工、基本有机化工、精细化工、冶金、医药、食品、质量监督等领域。本文对近红外光谱法的基本原理、特点,发展历程及其在医药领域的应用情况作一详细的阐述,包括对其在西药药物分析、中药研究、药物加工过程以及临床监测方面的应用,并对近红外光谱技术在医药领域的应用前景做出展望。

2 近红外光谱技术的基本原理、特点及其发展

近红外谱区的信息主要是分子内部原子间伸缩振动、弯曲振动的倍频和合频吸收的信息,几乎包括有机物中所有含氢基团 (O-H、N-H、C-H、C=O、P-O、S-O等官能团 )的信息,谱图特征性强,信息量极为丰富,受分子内外环境的影响小,直接反映分子的内部结构、官能团和分子状态。这是近红外光谱分析技术能够用来分析有机化合物的基础。由于倍频和合频吸收跃迁几率低,而有机物质在近红外光谱区倍频和合频吸收,所以消光系数弱,谱带重叠严重,从近红外光谱中提取有用信息属于弱信息和多元信息,需要充分利用现有的光机技术、电子技术和计算机技术进行处理。近红外光谱分析技术与传统分析技术相比具有诸多优点：简单快速,无繁琐的前处理过程和化学反应过程。随着仪器制造技术的发展,新的光谱理论与光谱分析方法,特别是化学计量学和计算机技术的不断应用与深入[2],使多组分分析中多元信息处理的理论与技术得到发展,它们被用来解决近红外光谱信号等困难,使近红外光谱分析技术得到复兴和发展。

3 近红外光谱技术在西药药物分析中的应用

我国于 90年代中期开始进行近红外光谱技术检测药物的研究,在西药药物分析的研究尤为突出,其中包括：原辅料真伪的鉴别、药物中光学异构体的测定、药物中活性成分的测定、药物含量的测定以及药物生产过程各个阶段 (包括合成、混合、加工、制剂、压片及包装过程等)的在线监控等。

3.1 原辅料的真伪鉴别

应用近红外光谱法可鉴别了无水乳糖、硬脂酸镁、聚乙烯吡咯烷酮、淀粉及微晶纤维素等制药中常用的原料;研究发现,采用差谱方法选择了吸光度差异大的波段建立了 PLS相互验证预测模,可定量检测了二甲苯的三种同分异构体,并大大提高了预测模型的预测准确度和可信度。

3.2 制药过程的质量监控随着药物加工过程自动化程度的提高,药物的制备是通过混合、加工、成型及包装等一系列过程统一完成的,这就要求在每一步加工过程中都必须对所有组分进行全面表征。由于近红外光在固体中穿透较深以及容易采取漫反射技术等特点,使近红外光谱在线检测技术成功地应用于固体药剂各种物理化学性质 (湿度、均一性、颗粒大小、硬度等)的定量表征和不同生产阶段的检测。研究发现,应用N IR方法测定了制剂过程中原料分析,其中包括晶型、状态、密度等,同时还测定了抗生素片剂生产过程的含量和水分,都得到了较好的结果。N I R分析在制药过程分析中显示了极大的潜力。

4 结语

近红外光谱技术具有快速方便、在线分析和无损分析等众多优势,近红外光谱仪器生产技术及处理复杂信号所用方法等各方面的突破,及其相关学科的不断发展,都加速了近红外光谱技术在各个领域中新的应用,尤其在医药领域将会有更深、更好的发展。随着科技的进一步发展和研究的进一步深入,近红外光谱技术在医药领域的应用会越来越多,分析方法也会越来越成熟。

[1] HerschelW.Philos Trans R Soc London,1880,90：255.

[2] 朱斌,单磊,刘荔荔,等.近红外光谱技术及其在天然产物分析中的应用.药学实践杂志,2002,20(3)：176-179.

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