车载近红外快筛系统在药品快速检测中的应用

杨永刚，王震红

(辽宁省食品药品检验所，辽宁 沈阳 110023)

假劣药品是世界各国特别是发展中国家共同面临的问题之一[1]。药品的制假、售假行为不仅严重制约经济的发展，给合法企业造成巨大的经济损失，还严重危害人类的健康。2003年，世界卫生组织在日内瓦发表公报称:世界上10%以上的药是假药;假药的销售总额每年高达320亿美元，其中60%在发展中国家。美国符合公共利益药物中心曾发布报告，预测2010年假药销售将达750亿美元，比2005年增加92%[2]。故如何有效打击药品的制假、售假已成为各国政府关注的焦点。2007年，由中国药品生物制品检定所研制开发的药品快速检测车正式投入使用。该车采用科学、先进的技术手段，并利用车辆流动性强的特点，提高了监督检查的范围和密度，增加了抽验的针对性，有效降低了政府监督管理的成本，显著提高了监管效能，达到以最小的投入，取得最大的监管效果的目的。从2003年11月30日第一台药品快速检测车下线[3]到2010年9月，全国已有330个地级市、33个县级市配备了共400辆药品快速检测车。辽宁省自2007年国家局配发16辆药品快检车投入使用以来，总行程达59 638 km，共检测药品2 419个品种、22 623批次，其中1 954批次实验室检测不符合规定，初筛率47.13%。实践证明，药品快检车为基层药品监督提供了有效的技术支持，拓宽了药品监督检测工作的范围，有效提高了基层监管的针对性[3－4]。

1 药品快速检测车

1.1 车载配套仪器

2007年，辽宁省配备的药品快速检测车为第1代药品检测车，车上统一配置的药品快速检测仪器设备有Matrix－F近红外光谱仪、卡玛薄层分析套装、徕卡CME显微镜、DELL D610笔记本电脑、佳能A520数码照相机。2009年，具有我国自主知识产权、加载绿色车载HPLC系统的第2代药品检测车已研制成功。目前已经建立了7大类共186种药物的HPLC快速检测系统，并达到实际应用水平。同时，第2代药品检测车已经在广东省完成试运行，运行结果良好。

1.2 车载系统

药品检测车车载系统由中国药品生物制品检定所开发研制。为配合药品快速检测车在全国范围内的应用及推广，该系统由药品信息查询系统和药品快速筛查系统两部分组成，将药品快速筛查工作、车载仪器及车辆日常维护工作及检测数据统计分析功能整合为一体，规范了药品检测车的使用流程，同时在日常使用中能够起到指导作用，极大地提高了车载人员的工作效率。目前，与药品检测车配套使用的2008年版《药品快检工作手册》中收录了中成药快检方法182个，中药材快检方法229个，化学药品快检方法503个，近红外模型包括近红外定性模型441个(涉及品种453个)，定量模型93个(涉及品种79个)以及品牌药品的一对一模型120个，基本覆盖了基层农村的常用药(其中属于2009年国家基本药物的品种有198个、制剂392个)。同时，车载信息系统基本实现了每3个月更新1次，车载系统软件还包含了国家局批准的所有最新国产药品批准文号信息。该项目共获得发明专利2项，实用新型专利1项，登记著作权3项，出版专著1本，发表论文101篇，编撰有关快检手册和培训材料20册，培养博士5名、硕士13名。

2 药品近红外快速筛查系统

2.1 近红外光谱原理及特点

近红外光是指介于可见光与中红外之间的电磁波，谱区范围为780～2 526 nm。与中红外相比，其谱带宽，重叠较严重，信号吸收弱，信息解析复杂，所以尽管该谱区被发现较早，但分析价值一直未能得到足够重视。近年来，由于计算机与化学统计学软件的发展，特别是化学计量学的深入研究和广泛应用，使近红外成为发展最快、最引人注目的光谱技术。与传统的分析方法比较，近红外光谱分析技术拥有许多独到之处:样品预处理简单或无需预处理，适用于各种固体、液体和气体样品分析;分析时间短，每张光谱的扫描时间少于1 min;1次全光谱扫描，可获得各类化学成分定性或定量的数据，因此具有同时分析多种化学成分的能力;可以透过玻璃和塑料包装直接进行测量，属于非破坏性方法。

2.2 近红外光谱模型的建立方法

2.2.1 定性模型

代表性样品选择:收集不同厂家、不同工艺的样品，采集近红外光谱图。

平均光谱计算:确定合理的阈值。用收集到的统一品种所有样品的谱图计算出1张平均光谱，再分别计算每张谱图到平均光谱的距离，通过计算确定一个合理的距离作为评判是否为该品种的阈值。当一张未知样品的谱图距平均光谱的距离小于该阈值时，则判定该未知样品归为此类;如果大于该品种的阈值，则认为不是该品种。

对所建立的模型进行评价，判断其预测能力:当一个定性模型建立好后，还要用该模型对一定数量未参加建模的样品(包括建模的品种和非建模的品种)进行鉴别，以评价该模型的好坏，并根据实际情况对阈值作适当调整，来增强模型的适用性。

2.2.2 定量模型

代表性样品选择:用参考方法测定待分析品种的含量(真值)并采集这些样品的近红外光谱图。

构建多元线性方程:构建真值与这些近红外光谱图吸收值之间的多元线性方程。

对所建立的定量模型进行评价和优化:车载近红外药品快速检测系统中所建立的上述两种模型均为通用性模型，由于应用范围较广，面对的是全国市场上同一品种不同生产企业的药品。因此建立模型时，代表性样品的选择及阈值的确定都存在一定难度。在建模过程中，对于某一特定品种，或许不能一次完全收集到所有代表性的样品，为了增强模型的鉴别能力，根据模型中阈值的统计分布规律和不同品种的具体情况，要对模型的阈值作出适当调整。虽然调整后的阈值不一定能保证对该品种100%的鉴别正确率，但可满足现场初筛的要求。同样，任意一个近红外模型的建立过程不是一蹴而就的，需要在应用过程中随着样品的不断收集，样品图谱的不断增加而不断完善。

3 流通领域快速筛查假劣药品的近红外分析技术

3.1 近红外图谱直观分析法

此方法利用近红外光谱可同时分析制剂中活性成分和辅料的指纹信息的特性，用已知真品药物的近红外图谱为参比光谱。对于监督抽验中发现的可疑样品，测试其近红外图谱，通过直接对其近红外光谱与参比光谱的比较，筛查假药。大量的实验数据表明，在没有近红外光谱模型的情况下，采用近红外图谱直观分析法筛查目前市场上常见的假药是可行的，尤其是对于筛查仿冒药品及多组分复方制剂具有重要意义。该方法一方面可极大地发挥基层药检工作人员的主观能动性，另一方面可在一定程度上克服现有药品检测车模型不足的问题。但其缺点是受主观因素影响比较大，如能收集到足够的具有代表性的样品，可采用近红外相似系数法建立模型，以解决对一般化学药假冒药品的快速筛查问题。

3.2 近红外图谱逆向相似系数法

国内中成药的制假主要以非法添加化学药品为主，由于中成药的成分复杂且中药材本身的变异性较大，使用常规方法收集代表性样品，方法很难得到稳定可靠的近红外模型。针对中成药非法添加化学药的特点，采用逆向思维，以被添加的化学药的近红外图谱作为参照光谱，建立相似系数法快速筛查中成药中是否非法添加了该化学药。

3.3 近红外一致性检验模型

一致性检验是一种快捷的图谱比较方法，用于比较未知光谱与某一组参考光谱是否具有一致性。与一般的定性鉴别和聚类分析方法不同，一致性检验是通过比较每一个波长点的吸光度值来达到比较图谱一致性的目的。针对市场中具有一定的市场占有率，且被公众认可的特定生产企业生产的特定产品，使用一致性检验的方法，建立一致性检验模型，可以进行针对性的样品检测，提高监管工作效率。同时，采用一致性检验原理结合与含量相关的特征谱段建立一致性检验模型，则具有对样品的含量变化进行快速预测的能力。

4 对深入开展快速检测工作的几点建议

4.1 继续加大工作力度

我国制售假劣药品的违法行为80%发生在广大农村地区[5]。农村医疗机构数量多且分散，进货渠道多，药品品种多、数量少，因而监管难度大。为确保药品在流通过程中的质量，国家正在进行覆盖全国范围的，特别是广大农村地区的“药品供应网”和“药品监督网”的建设。充分利用药品快速检测车为载体的“车载近红外药品快速检测系统”，运用车辆流动性强，近红外分析快速、无损伤的特点，解决基层药品监督难题，可以赋予“药品监督网”更为先进的技术内涵，进而为“药品供应网”提供有效的技术保障是新形势下对药品监督检验部门提出的新要求。

4.2 大力推动省级近红外模型建立

通过化学计量学的方法建立全国性通用定量或定性模型的过程需要耗费大量的时间和精力，因而很难保证近红外模型的实时性。且通用性模型只能用于辨别药品的真伪，对于含有同种活性成分但仿冒知名企业品牌药品的造假行为则无法甄别。因而根据地区用药习惯建立省级近红外模型，及根据监管需要建立知名品牌药品的专用模型，可以成为全面发挥“车载近红外药品快速检测系统”功能的有效补充。

4.3 关注近红外光谱技术在其他方面的应用

近年来，近红外光谱作为一种快速扫描技术，以其无需预处理样品及收集信息量大等诸多特点，不仅在假劣药品的识别、鉴定方面正在成为国内外药物分析领域的热点，而且逐渐受到制药工业的重视，成为药品生产企业实施生产过程全程在线监测的手段。帮助药品生产企业，利用先进光谱技术实现对生产工艺中关键环节或生产全过程的有效控制，对于保证药品质量意义重大。

[1]World Health Organization.Combating counterfeit drugs:a concept paper for effective international cooperation[C].Rome，2006.

[2]胡昌勤，冯艳春.近红外光谱法快速分析药品[M].北京:化学工业出版社，2009:1.

[3]金少鸿.药品检测车的研制及其作用[J].中国药事，2007，21(1):8－11.

[4]金少鸿，许明哲.中国药品检测车的功能和近年来的成就[J].药物分析杂志，2011，31(12):2 347 －2 350.

[5]张彩霞，杨 伍.药品快检车运行情况分析及建议[J].中国药事，2009，23(3):267 －268.