试论近红外光谱技术在药物分析中的应用

试论近红外光谱技术在药物分析中的应用

徐殿鹏

哈药集团技术中心

【摘要】近些年来随着国民经济的发展，人居收入水平持续上升的同时，对身体健康的要求越来越高，也促使了各类检测技术的广泛应用。近红外光谱技术作为常见的物质检测方法，其在社会各领域的应用越来越广广泛，特别是在药物分析中发挥出巨大的作用。本文先分析了近红外光谱技术的定性和定量流程，深入阐述了其在药物分析中的应用策略，以供参考。

【关键词】近红外光谱技术；药物分析；定性分析；定量分析

随着国民生活水平的提升，生活质量也在不断的提高，人们对自身身体健康、生活环境的要求愈加严格。药品作为保障人体健康的重要物质，药物安全性直接关系到人体健康，也关乎社会经济的发展，因此药物分析备受社会各界人士的重视和关注，促使了各种药物分析技术的涌现和广泛的应用。目前，由于计算机、化学技术、软件技术和计量学的深入研究，各种自动化、智能化检测技术不断涌现，其中光谱技术是最吸引人的技术之一，特别是近红外光谱技术的应用更是为药物检测和性能分析奠定了扎实基础，由于该技术使用方便简单、无需要样品预处理等优势，在药学领域的研究和应用更加深入和广泛。

一、近红外光谱技术概述

近红外光谱技术是基于传统光谱技术基础上延伸出的新检测检验技术，其主要可以分为三种，分别为近红外波长为780至3000纳米；中红外波长为3000至25000纳米；远红外波长为25至50皮米。目前，近红外光谱技术的应用非常广泛，成为药物领域常见的方法之一。但是在过去很长一段时间内，由于近红外光谱技术在应用中存在吸收谱复杂的特征，在应用中结果准确性比较差。基于此，在目前的研究中对其相关性能做了优化，确保了测量准确性。

1、近红外光谱技术的特点

近红外光谱技术在应用中主要特点包含了其振动频率与倍频增加的同时，吸收峰值的重现度变得更加的明显和突出，组成成分变得更加复杂且消光系数降低，导致样品的穿透能力增强，此时需要采用化学计量学相关理念和技术从复杂的光谱信息中提取相应的信息。另外，近红外光谱技术在应用的时候整个测量过程包含了样品校正、光谱数据和理化基础数据设定、数据模型创建、模型校对、样品分组等多方面内容，因此在测量的时候对测量控制工作要求比较高。

2、近红外光谱技术的原理

2.1定性分析

近红外光谱技术在应用的时候，能够通过红外线光谱中相对应的吸收峰值、吸收强度来判断物质的组成以及分子结构，此时除了光学结构、分子量之外还存在一定的其他化合物、聚合物，在实际工作中如果没有其他化合物，那么在测量的时候能够直接观察红外光谱图。在某种程度上，这项技术在应用的时候如同指纹一般能够检测出物质中出在的特殊成分，是一种独一无二的检测方式。另外，由于分子结构本身存在一定的差异性，这种差异性在通常情况下无法甄别，但是在红外光谱图上能够直观明了的观察到，这也是红外光谱技术定性分析的关键指标之一。红外光谱技术作为常量分析技术之一，在通常情况下接受检测的样品的纯度需要达到90%以上，这也使得其成为药物原材料真伪辨别的最佳方法之一，其在应用中存在专属性、高效性和安全性特征，现阶段被广泛的应用在中西药制剂鉴别领域。

2.2定量分析

在对药品进行定量分析的时候，无法直接采用红外光谱技术进行测定，需要在前期构建科学的光谱信息，从而已知样本进行对比，形成对立的映射性关系。这个过程中，在建模的时候选择更加科学有效的方式，尽可能的减少和降低辅材带来的测定结果干扰，并且在测量的时候为了确保结果的准确性可采用不同厂家生产产品进行测量，这样能够保证活性成分和科学的测量结果。在对模型给定的浓度范围进行预测和判断的过程中，还需要借助采集样本的方式进行近红外光谱图的获取，通过此种方式实现对样品质量信息的科学和精准预测。

三、近红外光谱技术在药学测量中的应用

1近红外光谱仪的测量

透射测定法的定量关系遵从Lambert-Beer定律，主要适用于液体样品，其正常的工作波长范围是850~1050nm。浙江大学的史月华等人用该原理，在93%~97.4%的浓度范围内利用维生素E在6061~5246cm-1处的近红外吸收峰面积积分值和其浓度关系建立回归方程，对已知浓度的样品进行预测，误差及相对误差均在0.79%~0.9%内。

漫反射测定法是对固体样品进行近红外测定常用的方法。当光源垂直于样品的表面，有一部分漫反射光会向各个方向散射，将检测器放在与垂直光成45o角的位置测定散射光强的方法称为漫反射法。漫反射光强度A与反射率R的关系为式中，R1为反射光强，R0为完全不吸收的表面反射光强。

以透射和漫反射为测试基础，为适应不同物质在不同状态时直接测定其近红外光谱，90年代以来光纤技术在NIR中得到了广泛应用。光纤不仅可方便的传输光谱信号，各式各样的光纤探头还极大地方便了NIR进行各类快速在线分析。

2应用范围

近红外光谱仪在药物分析领域中的应用范围相当广泛，它不仅适用于药物的多种不同状态如原料、完整的片剂、胶囊与液体等制剂，还可用于不同类型的药品，如蛋白质、中草药、抗生素等药物的分析。NIR更适用于对原料药纯度、包装材料等的分析与检测以及生产工艺的监控利用不同的光纤探头可实现生产工艺的在线连续分析监控。

现代近红外光谱技术不是通过观察供试品谱图特征或测量供试品谱图参数直接进行定性或定量分析，而是首先通过测定样品校正集的光谱、组成或性质数据(组成或性质数据需通过其它认可的标准方法测定)，采用合适的化学计量学方法建立校正模型，再通过建立的校正模型与未知样品进行比较，实现定性或定量分析。

3近红外光谱仪在药物分析中应用的问题与展望

尽管NIR在药物分析领域显现出勃勃生机，但目前它还存在一定的弱点。首先，它是一种间接的相对分析技术，通过收集大量具有代表性的标准样品，通过严格细致的化学分析测出必要的数据，再通过计算机建立数学模型，预测未知样品的结果。而模型的建立需耗用大量的人力、物力和财力;其次，由于NIR谱区为分子倍频与合频的振动光谱，信号弱，谱峰重叠严重，所以目前还仅能用于常量分析，被测定组分的量一般应大于样品重量的0.1%;此外，在进行近红外光谱分析时，应考虑样品的特征、分析实验的设计及数据处理等多方面的问题，才能取得正确的分析结果，建立可靠的校正模型是近红外光谱成功的关键，而合理的实验设计和恰当的分析模型则是建立校正模型的关键。

三、结束语

综合上文内容，现阶段近红外光谱分析技术以其自身的便利、高效等特性获得了一致好评，并且近红外光谱技术在药物的分析中得到了广泛的应用，并且起到了重要作用，随着社会的发展，相信在未来近红外光谱技术将得到更大程度的发展与应用，同时近红外光谱技术在医药的研究与研制等方面也具有广阔的发展空间。

参考文献

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