在药品监管中建立近红外药品快速识别体系的分析及应用

谢晓玉

(大连金州新区食品药品监督检测中心 辽宁大连 116100)

1 近红外技术在医药学领域中的应用

制药生产的目的是治愈疾病,解除痛苦,恢复人体机能,使其拥有健康。人们将制药划分到工业领域中,要求各相关部门对制药生产的每一道工序、每一个操作环节都加以严格的控制,防止假药产生、流出。在控制制药工序的同时,要求对制药质量进行管理,这就需要采用到近红外技术。近红外技术的实质是分析,尤其是在线分析,它能通过在线分析方式对药品质量、成分等内容进行快速分解,验证药品质量是否合格。比起其他测量、分析方法,近红外分析技术的分析速度更快,并且在分析时不会破坏药品,目前已在制药领域中得到了极为广泛的应用。

2 近红外技术在药品快速识别中的应用

根据以往的近红外应用案例分析,近红外分析技术应用于药品快速识别领域时,可快速识别出药品质量,“找”假药,这对制药企业、国家政府来说,都是一件好事。近红外应用于药品快速识别领域时具有五种优点:即不损坏检测及检测结果,分析样品活性的同时可分析样品的辅料,样品的定性、定量分析可以同时进行,可以在矩阵中获取有用的指纹信息,可在分析中给出大量的、可用于药品监督的有用信息。

在今天,医学研究界已经借助高新科技力量,将近红外技术完全融入到药品快速识别领域中,构建了一系列关于近红外药品快速识别的理论和体系,为药品监督事业的发展打下坚实基础。

3 近红外药品快速识别体系的构建原理

3.1 定性分析

定性分析是近红外药品快速识别原理之一,它包含两部分内容,一是只分析药品的主要成分,随后对分析得到的数据实施降维;二是图像识别,利用药品所具有的某些特定特征进行图像识别和分类。不管是降维处理还是图像识别,定性分析时都必须应用到,因为只有做全了工作,近红外药品识别准确度才会有所保障,识别正确性才会更高。要提及的是,定性分析方法中的图像识别法也被称作模式识别法,实际操作时有统计模式识别法和句法模式识别法两种方式可选。而采用降维处理法对药品进行定性分析时,由于不是单一波长,因此整个近红外光谱可以理解成为一个多维空间的概念。每一张近红外光谱都包含有大量相互重叠,相互关联的信息(变量),因此需要通过转换缩小原变量的个数,使数目较少的新变量成为原变量的线性组合,而且,新变量应最大限度的表征原变量的数据结构特征,并不丢失信息。

3.2 定量分析

图1 近红外药品快速识别体系流程图

利用近红外分析技术对药品样品进行分析检测时,并不需要刻意对样品进行预处理,可直接检测。检测分析时,近红外光谱有可能会受到外界各种因素的影响,为了克服这一难题,研究人员往往会选择使用多波长检测,避免单一波长检测。原因在于单一波长下检测药品没有办法得到准确的定量分析结果。为了确保药品定量分析结果的准确性,研究人员在分析近红外光谱数据时也要做好分析控制,最好采用多元校正方法来分析计算,以免导致分析计算结果错误。多元校正方法主要包括三种,分别为主成分回归法、偏最小回归法和人工神经网络法。三种方法中的偏最小回归法获得的计算分析效果最好,在近红外药品快速识别中的应用频率也更高。

偏最小回归法之所以能得到重视和重用,原因主要有两个。其一,比起另外两种方法,该方法在应用时所求得的模型预测残差平方和最小,相对来说该方法在药品定量分析中的预测稳定性也最高。其二,偏最小回归法比其他两种方法更适用于定量分析,并且能有效克服药品变量多、样品数量少等问题,在实用性方面,该方法的实用性比其他方法都要高。

偏最小回归方法的主要应用对象为建立两个数据矩阵x和Y的关系或模型。其中x中含有测量的光谱数据,Y中对应于各被分析组份的浓度。它是将因子分析和回归分析结合的方法。一张近红外光谱,通常包括几百到几千个波长下的吸收或透过数据,它们既包含了待分析组分化学信息,又有干扰组分和其它因素的信息。偏最小回归方法通过因子分析将光谱压缩为较低维空间数据,其方法是将光谱数据向协方差最大的方向投影。将原近红外光谱分解为多种主成分光谱,不同近红外光谱的主成分分别代表不同组分和因素对光谱的贡献,通过对主成分的合理选取,去掉代表干扰组分和干扰因素主成分,仅选取有用的主成分参予质量参数的回归。

3.3 近红外药品快速识别体系设计构想

图1为近红外药品快速识别体系流程图。拟建立的药品快速识别体系包括定性分析和定量分析两部分,对于一个未知样品,首先确定药品与其标签标示名称是否一致,再根据需要调用适当模型对药品的质量进行快速检验或判别药品是否为特定企业的产品。

目前国内外几乎所有的文献报道均是将近红外方法用于某个单独企业自身的质量控制,即对于应用近红外方法鉴别某一未知样品是否为特定企业的产品我们是有据可循的。但是如何建立通用型的近红外模型用于鉴别不同企业生产的同一产品以及对这些产品进行快速的含量分析成为是否能够成功建立近红外药品快速识别体系的两个关键问题。

4 结语

综上所述,近红外药品快速识别体系的构建意义重大,在药品监督工作中占有重要地位。本篇文章着重对近红外药品快速识别体系的基本原理以及设计构想作了分析,得出了一系列相关结论,强调了该体系在药品监督中的作用和贡献,希望对同行工作有所帮助。

[1]程国家,陈国广.近红外光谱技术在元胡止痛散定量分析中的初步应用研究[J].中国现代应用药学,2010(5).

[2]宋岩.近红外光谱技术在药物检测中的应用研究[D].吉林大学,2009.