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近紅外光譜用于中藥質控前景廣闊

醫(yī)案日記 2023-06-19 22:59:59

近年來,近紅外光譜技術的研究增多

,其應用從農產品的實用技術擴展到其他許多領域,如石油化工
、高分子化工和基本有機化工
、食品工業(yè)
、紡織工業(yè)和制藥工業(yè)及臨床醫(yī)學等領域。在藥物分析領域中
,近紅外光譜不僅適用于分析藥物的多種不同狀態(tài)
,還可用于不同類型的藥品,如蛋白質
、中草藥
、抗生素等的分析。近紅外光譜更適用于對原料藥純度
、包裝材料等的分析與檢測
,以及生產工藝的監(jiān)控
。利用不同的光纖探頭可實現(xiàn)生產工藝的在線連續(xù)分析監(jiān)控。有關專家預測
,近紅外光譜在中藥質量控制中
,如在藥材產地判定、有效成分定量分析
、假藥識別等領域具有很大的發(fā)展空間

判定藥材產地

近紅外光譜分析技術能夠以非破壞方式從樣本直接獲取分析信息,利用這個特性能夠有效地避免樣品因預處理所造成的微量(或次要)組分的損失以及組分形態(tài)變化

,最大限度地保留不同產地的相同種類中藥材樣本之間的微小差異
。該技術現(xiàn)已用于判定人參、丹參
、黃芪等藥材產地

科研人員將原始近紅外光譜圖通過基線校正和方差處理,可以確定豐富信息區(qū)域與貧乏信息區(qū)域

,同時截取方差變化最明顯的區(qū)域作為研究范圍
,這樣既可減少計算量,又可保留有用的信息區(qū)域
。以黃芪作為例子
,我國科研人員王平等研究了不同產地中藥材近紅外光譜。為了使樣本具有代表性
,從大量的片狀樣品中隨機選樣:內蒙古產77個
,河南產80個。近紅外光譜圖分析結果表明
,河南黃芪的標準偏差始終大于內蒙古黃芪的標準偏差
,說明河南和內蒙古的地域差異對黃芪的品質影響較大。但是
,若想有效地觀察出不同產地中藥材的近紅外光譜的微小差異
,還需要運用化學計量學方法建立相應模型,進一步分析判別

測定中藥成分

近年來

,近紅外光譜分析技術在藥物活性組分的定量分析方面得到應用。例如
,對三七中的有效成分及總皂苷
,冬蟲夏草中的甘露醇、氨基酸以及黃連中的生物堿進行測定

傳統(tǒng)的分析方法往往是不連續(xù)的

,并且在通常情況下,一次分析只能測定1種成分或1個參數(shù)
。而近紅外光譜在線分析技術可以連續(xù)測定多個成分和多個參數(shù)
,且測定方法簡單快速
,樣品無需處理,極大地縮短了分析時間
,提高了分析效率
。技術人員只需掃描出圖譜(需時大約1分鐘),然后調用樣品模型對待測成分進行分析即可
。只要樣品化學測定方法的精度高
,那么近紅外定量預測值精度就高。

識別假藥

假藥是目前世界各國特別是發(fā)展中國家共同面臨的問題之一

,利用近紅外光譜建立中藥假藥識別系統(tǒng)
,能夠提高假藥識別的速度和識別能力,滿足基層現(xiàn)場快速鑒別的需要
。在國家食品藥品監(jiān)督管理局的支持下
,中國藥品生物制品檢定所已經啟動了近紅外假藥識別系統(tǒng)的科研項目。擬建立的假藥識別系統(tǒng)包括定性分析和定量分析兩部分
,該系統(tǒng)可先確定藥品與其標簽標識名稱是否一致
,再調用適當模型快速檢驗藥品的質量或判別藥品是否為特定企業(yè)的產品。這項工作的開展對打擊假冒偽劣藥品具有重要的意義

我國科研人員胡昌勤等已論證了近紅外假藥識別系統(tǒng)定性分析和定量分析的可行性

。在藥品的鑒別過程中,常采用馬氏距離等指標
,通過對樣品光譜與標準光譜距離的定量描述
,確定樣本離校正集樣本的差異,進而判斷其歸屬
。此方法在對光譜匹配程度的檢測和模型外推方面均很準確
。將主成分分析法(PCA)與馬氏距離結合,既可以充分利用PCA對采集的全光譜數(shù)據(jù)進行降維處理
,較好地解決馬氏距離計算時波長范圍的選擇問題
。此外,結合導數(shù)光譜等手段
,還可以提高鑒別的分辨率
。而且現(xiàn)代近紅外光譜儀已經較好地解決了模型傳輸?shù)臏蚀_性,結合互聯(lián)網(wǎng)技術
,可以在全國范圍內建立近紅外假藥識別模型網(wǎng)絡系統(tǒng)
,從而解決目前存在的假藥危害問題

在線檢測中藥質量

傳統(tǒng)的分析技術一般采用離線分析的手段

,通常需要對待分析樣品進行相應的預處理,存在分析結果滯后的缺陷
。近紅外技術可以克服這一缺點
,使實驗室和工廠的產品分析實現(xiàn)在線化
,可以在幾秒鐘內得到待測參數(shù)。與反饋控制技術聯(lián)用后
,實現(xiàn)生產過程的在線控制
。近紅外光譜能夠連續(xù)測定多個參數(shù),實現(xiàn)綠色分析
。由于該技術可以使用低成本的光纖
,拓展了近紅外光譜在線檢測技術的應用范圍和領域。近紅外光譜在線檢測技術現(xiàn)已被用于藥物合成
、混合
、加工、制劑
、壓片及包裝過程的在線監(jiān)控
,如利用近紅外光譜在線檢測原料的濕度和大小等。

相關鏈接:

近紅外光(NIR)是介于可見光(VIS)和中紅外光(MIR或IR)之間的電磁波

。美國材料檢測協(xié)會(ASTM)將近紅外光譜區(qū)定義為波長780~2526納米的光譜區(qū)

在近紅外光譜范圍內,測量的主要是含氫基團x-H振動的倍頻和合頻吸收

。獲得近紅外光譜主要應用兩種技術:透射光譜技術和反射光譜技術

與傳統(tǒng)化學分析方法相比,近紅外光譜分析有如下鮮明的技術特點:分析速度快

,多種成分同時分析
;無污染分析,樣品不需特別的預處理
,不使用有毒
、有害試劑;無損傷分析
;實時分析和遠距離測定
;操作簡單,分析成本低

與其他常規(guī)分析技術不同

,現(xiàn)代近紅外光譜是一種間接分析技術,它通過校正模型實現(xiàn)對未知樣本的定性或定量分析
。其分析方法的建立主要由以下幾個步驟構成:(1)選擇有代表性的校正集樣本并測量其近紅外光譜
。(2)采用標準或認可的參考方法測定物質組成或性質數(shù)據(jù)。(3)根據(jù)測量的光譜和基礎數(shù)據(jù)通過合理的化學計量學方法建立校正模型
。在光譜與基礎數(shù)據(jù)關聯(lián)前
,為減輕或消除各種因素對光譜的干擾,需要采用合適的方法對光譜進行預處理。(4)未知樣本組成性質的測定
。在對未知樣本進行測定時
,要確定建立的校正模型是否適合對未知樣本進行測定。如適合
,則測定的結果模型符合模型允許的誤差要求
;否則只能提供參考性數(shù)據(jù)。

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