拉曼光谱与近红外光谱技术在药品快速分析中的应用

拉曼光谱与近红外光谱技术在药品快速分析中的应用

目的：介绍拉曼光谱法和近红外光谱法的应用现状，为其在药品流通领域打击假劣药品的应用提供参考。方法：以“拉曼光谱”“近红外光谱”“快速分析”“假劣药品”“Raman spectroscopy”“Near-infrared spectroscopy”“Rapid analysis”“Counterfeit drug”等为关键词，组合查询1998年1月-2017年9月在中国知网、万方、维普、PubMed、Elsevier等数据库中的相关文献，对拉曼光谱和近红外光谱技术在化学药、中药、其他制剂和辅料的快速分析中的应用进行综述。结果与结论：共检索到相关文献215篇，其中有效文献42篇。拉曼光谱法可用于定性分析，更适于含水体系，如注射液的分析；近红外光谱法可用于定性和定量分析。两种方法与传统色谱分析法相比具有快速、高效、环保、无损伤检测等优势。上述两种方法可用于化学药、中药、其他制剂和辅料的快速分析以及检查非法添加。但是，上述兩种方法目前存在建立的模型覆盖面不够广、模型维护更新慢等问题，未来将由独立模型向光谱数据库、网络化共享的方向发展，并与快速液相色谱、离子迁移谱、射频标签识别等其他快速分析技术相结合，以达到更准确、快速分析的目的。

关键词拉曼光谱；近红外光谱；快速分析；药品监管

药品流通领域出现的假劣药品已经成为世界性问题[1]，常见的假劣药品包括抗感染药物以及降压、降脂药物[2-7]，虽然部分假药含有效成分，但是并不符合质量标准。假劣药品不仅严重危害公众健康，而且对合规制药企业的名声造成不良影响。打击假劣药品，在流通领域快速分析药品已成为药品监管部门重视的问题。

拉曼光谱（Raman spectroscopy）是一种散射光谱，基于光与分子的非弹性碰撞，其定量分析原理不是基于朗伯-比尔定律，而是遵循拉曼效应原理。近红外光谱（Near-infrared spectroscopy）是在780～2 526 nm波长范围的吸收光谱，主要为含氢基团振动光谱的倍频及合频吸收，其定量分析遵循朗伯-比尔定律。拉曼光谱和近红外光谱技术均具有高效、快速、无损伤检测的特点，可以同时检测样品的含量、水分、杂质、粒度、晶型、均匀性等信息，可用于对原料和制剂进行定性、定量分析。2001年，Scafi SH等[8]应用近红外光谱技术进行假药鉴别，之后相继有研究者使用近红外技术进行假药鉴别的探索性研究，该技术被认为是一种筛查假劣药品的有效手段[9]。

中国食品药品检定研究院自2002年来致力于假劣药品快速筛查技术的研究，进行了应用拉曼光谱快速分析化学药品、生物制品的相关研究。此外，我院还建立了近红外技术药品快速筛查系统，用于流通领域药品的快速分析。拉曼光谱与近红外光谱在原理上不同，但在药品快速分析的应用中存在相似之处。笔者以“拉曼光谱”“近红外光谱”“快速分析”“假劣药品”“Raman spectroscopy”“Near-infrared spectroscopy”“Rapid analysis”“Counterfeit drug”等为关键词，组合查询1998年1月-2017年9月在中国知网、万方、维普、PubMed、Elsevier等数据库中的相关文献。结果，共检索到相关文献215篇，其中有效文

献42篇。现对拉曼光谱和近红外光谱技术在化学药、中药、其他制剂和辅料的快速分析中的应用进行综述，介绍拉曼光谱法和近红外光谱法的应用现状，为其在药品流通领域打击假劣药品提供参考。

1 光谱仪器

1.1 拉曼光谱仪

拉曼光谱仪根据光学系统不同，可以分为色散型激光拉曼光谱仪和傅里叶变换拉曼光谱仪[10]。色散型光谱仪采用光栅分光，常用电荷耦合元件检测器，在低波数测定精度较高，但是扫描速度比傅里叶变换拉曼光谱仪慢；傅里叶变换拉曼光谱仪使用近红外光源，采用干涉仪分光，常用锗或铟镓砷检测器，扫描速度比色散型光谱仪快，测量波段宽，热效应小，检测灵敏度高，但在低波数测定表现一般。近年来已发展了多种拉曼光谱技术，包括显微共聚焦拉曼光谱技术、表面增强拉曼光谱技术、激光共振拉曼光谱技术、光声拉曼技术、高温高压原位拉曼光谱技术等。其中，显微共聚焦拉曼光谱技术以灵敏度高、分析时间短、所需样品量小等特点，近年来颇受青睐。便携式拉曼光谱仪的发展以及光线探针的使用大大推动了拉曼光谱技术在药品快速分析方面的应用，使其可以用于药品监督检查现场的原位分析。

1.2 近红外光谱仪

近红外光谱仪根据分光方式，可分为滤光片型、色散型、声光可调型和傅里叶变换型[6]。（1）滤光片型近红外光谱仪是以滤光片为单色光器件，具有体积小、便于携带的优点，但是与其他类光谱仪比较，单色光的带宽较宽，该类仪器波长分辨率差，对温湿度较为敏感，得不到连续光谱，不能进行图谱预处理，得到的信息量少。（2）色散型近红外光谱仪多采用全息光栅作为分光元件，使用色散型近红外光谱仪器可以扫描近红外全谱段，得到各种有用的信息，扫描的重复性和分辨率较滤光片型仪器有很大程度的提高；但是仪器内部光栅或反光镜的机械轴承长时间连续使用易磨损，影响波长的精度和重现性，与傅里叶变换型光谱仪比较，机械部件较多，仪器的抗震性能差，图谱容易受到杂散光的干扰，扫描速度慢，扩展性能差。（3）声光可调型近红外光谱仪以声光可调滤光器为分光系统，与滤光片型和色散型近红外光谱仪比较，具有分辨率高、波长稳定性好、信噪比高等优点，适用于药品生产在线分析。（4）傅里叶变换型近红外光谱仪无分光系统，而是应用干涉仪调制干涉光测量，可以取得全谱段光谱的信息，具有高光通量、低噪声以及测量速度快等优点。干涉仪的应用使得傅里叶变换型光谱仪可以制成具备抗震性能车载型仪器，装备在药品检测车的移动实验室里，实现在药品监督现场进行快速分析。2 分析方法

2.1 拉曼光谱法

2.1.1 消除干扰方法拉曼光谱易受到仪器噪声以及荧光的影响，直接影响分析结果。因此，常采用物理/化学方法或基于计算机算法处理的方法来去除干扰。

①物理/化学方法主要有荧光淬灭剂法、光漂白法和表面增强拉曼技术等[11]。荧