謝曉玉

(大連金州新區(qū)食品藥品監(jiān)督檢測(cè)中心 遼寧大連 116100)

1 近紅外技術(shù)在醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

制藥生產(chǎn)的目的是治愈疾病,解除痛苦,恢復(fù)人體機(jī)能,使其擁有健康。人們將制藥劃分到工業(yè)領(lǐng)域中,要求各相關(guān)部門對(duì)制藥生產(chǎn)的每一道工序、每一個(gè)操作環(huán)節(jié)都加以嚴(yán)格的控制,防止假藥產(chǎn)生、流出。在控制制藥工序的同時(shí),要求對(duì)制藥質(zhì)量進(jìn)行管理,這就需要采用到近紅外技術(shù)。近紅外技術(shù)的實(shí)質(zhì)是分析,尤其是在線分析,它能通過在線分析方式對(duì)藥品質(zhì)量、成分等內(nèi)容進(jìn)行快速分解,驗(yàn)證藥品質(zhì)量是否合格。比起其他測(cè)量、分析方法,近紅外分析技術(shù)的分析速度更快,并且在分析時(shí)不會(huì)破壞藥品,目前已在制藥領(lǐng)域中得到了極為廣泛的應(yīng)用。

2 近紅外技術(shù)在藥品快速識(shí)別中的應(yīng)用

根據(jù)以往的近紅外應(yīng)用案例分析,近紅外分析技術(shù)應(yīng)用于藥品快速識(shí)別領(lǐng)域時(shí),可快速識(shí)別出藥品質(zhì)量,“找”假藥,這對(duì)制藥企業(yè)、國(guó)家政府來說,都是一件好事。近紅外應(yīng)用于藥品快速識(shí)別領(lǐng)域時(shí)具有五種優(yōu)點(diǎn):即不損壞檢測(cè)及檢測(cè)結(jié)果,分析樣品活性的同時(shí)可分析樣品的輔料,樣品的定性、定量分析可以同時(shí)進(jìn)行,可以在矩陣中獲取有用的指紋信息,可在分析中給出大量的、可用于藥品監(jiān)督的有用信息。

在今天,醫(yī)學(xué)研究界已經(jīng)借助高新科技力量,將近紅外技術(shù)完全融入到藥品快速識(shí)別領(lǐng)域中,構(gòu)建了一系列關(guān)于近紅外藥品快速識(shí)別的理論和體系,為藥品監(jiān)督事業(yè)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 近紅外藥品快速識(shí)別體系的構(gòu)建原理

3.1 定性分析

定性分析是近紅外藥品快速識(shí)別原理之一,它包含兩部分內(nèi)容,一是只分析藥品的主要成分,隨后對(duì)分析得到的數(shù)據(jù)實(shí)施降維;二是圖像識(shí)別,利用藥品所具有的某些特定特征進(jìn)行圖像識(shí)別和分類。不管是降維處理還是圖像識(shí)別,定性分析時(shí)都必須應(yīng)用到,因?yàn)橹挥凶鋈斯ぷ?近紅外藥品識(shí)別準(zhǔn)確度才會(huì)有所保障,識(shí)別正確性才會(huì)更高。要提及的是,定性分析方法中的圖像識(shí)別法也被稱作模式識(shí)別法,實(shí)際操作時(shí)有統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別法和句法模式識(shí)別法兩種方式可選。而采用降維處理法對(duì)藥品進(jìn)行定性分析時(shí),由于不是單一波長(zhǎng),因此整個(gè)近紅外光譜可以理解成為一個(gè)多維空間的概念。每一張近紅外光譜都包含有大量相互重疊,相互關(guān)聯(lián)的信息(變量),因此需要通過轉(zhuǎn)換縮小原變量的個(gè)數(shù),使數(shù)目較少的新變量成為原變量的線性組合,而且,新變量應(yīng)最大限度的表征原變量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征,并不丟失信息。

3.2 定量分析

圖1 近紅外藥品快速識(shí)別體系流程圖

利用近紅外分析技術(shù)對(duì)藥品樣品進(jìn)行分析檢測(cè)時(shí),并不需要刻意對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理,可直接檢測(cè)。檢測(cè)分析時(shí),近紅外光譜有可能會(huì)受到外界各種因素的影響,為了克服這一難題,研究人員往往會(huì)選擇使用多波長(zhǎng)檢測(cè),避免單一波長(zhǎng)檢測(cè)。原因在于單一波長(zhǎng)下檢測(cè)藥品沒有辦法得到準(zhǔn)確的定量分析結(jié)果。為了確保藥品定量分析結(jié)果的準(zhǔn)確性,研究人員在分析近紅外光譜數(shù)據(jù)時(shí)也要做好分析控制,最好采用多元校正方法來分析計(jì)算,以免導(dǎo)致分析計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤。多元校正方法主要包括三種,分別為主成分回歸法、偏最小回歸法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。三種方法中的偏最小回歸法獲得的計(jì)算分析效果最好,在近紅外藥品快速識(shí)別中的應(yīng)用頻率也更高。

偏最小回歸法之所以能得到重視和重用,原因主要有兩個(gè)。其一,比起另外兩種方法,該方法在應(yīng)用時(shí)所求得的模型預(yù)測(cè)殘差平方和最小,相對(duì)來說該方法在藥品定量分析中的預(yù)測(cè)穩(wěn)定性也最高。其二,偏最小回歸法比其他兩種方法更適用于定量分析,并且能有效克服藥品變量多、樣品數(shù)量少等問題,在實(shí)用性方面,該方法的實(shí)用性比其他方法都要高。

偏最小回歸方法的主要應(yīng)用對(duì)象為建立兩個(gè)數(shù)據(jù)矩陣x和Y的關(guān)系或模型。其中x中含有測(cè)量的光譜數(shù)據(jù),Y中對(duì)應(yīng)于各被分析組份的濃度。它是將因子分析和回歸分析結(jié)合的方法。一張近紅外光譜,通常包括幾百到幾千個(gè)波長(zhǎng)下的吸收或透過數(shù)據(jù),它們既包含了待分析組分化學(xué)信息,又有干擾組分和其它因素的信息。偏最小回歸方法通過因子分析將光譜壓縮為較低維空間數(shù)據(jù),其方法是將光譜數(shù)據(jù)向協(xié)方差最大的方向投影。將原近紅外光譜分解為多種主成分光譜,不同近紅外光譜的主成分分別代表不同組分和因素對(duì)光譜的貢獻(xiàn),通過對(duì)主成分的合理選取,去掉代表干擾組分和干擾因素主成分,僅選取有用的主成分參予質(zhì)量參數(shù)的回歸。

3.3 近紅外藥品快速識(shí)別體系設(shè)計(jì)構(gòu)想

圖1為近紅外藥品快速識(shí)別體系流程圖。擬建立的藥品快速識(shí)別體系包括定性分析和定量分析兩部分,對(duì)于一個(gè)未知樣品,首先確定藥品與其標(biāo)簽標(biāo)示名稱是否一致,再根據(jù)需要調(diào)用適當(dāng)模型對(duì)藥品的質(zhì)量進(jìn)行快速檢驗(yàn)或判別藥品是否為特定企業(yè)的產(chǎn)品。

目前國(guó)內(nèi)外幾乎所有的文獻(xiàn)報(bào)道均是將近紅外方法用于某個(gè)單獨(dú)企業(yè)自身的質(zhì)量控制,即對(duì)于應(yīng)用近紅外方法鑒別某一未知樣品是否為特定企業(yè)的產(chǎn)品我們是有據(jù)可循的。但是如何建立通用型的近紅外模型用于鑒別不同企業(yè)生產(chǎn)的同一產(chǎn)品以及對(duì)這些產(chǎn)品進(jìn)行快速的含量分析成為是否能夠成功建立近紅外藥品快速識(shí)別體系的兩個(gè)關(guān)鍵問題。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,近紅外藥品快速識(shí)別體系的構(gòu)建意義重大,在藥品監(jiān)督工作中占有重要地位。本篇文章著重對(duì)近紅外藥品快速識(shí)別體系的基本原理以及設(shè)計(jì)構(gòu)想作了分析,得出了一系列相關(guān)結(jié)論,強(qiáng)調(diào)了該體系在藥品監(jiān)督中的作用和貢獻(xiàn),希望對(duì)同行工作有所幫助。

[1]程國(guó)家,陳國(guó)廣.近紅外光譜技術(shù)在元胡止痛散定量分析中的初步應(yīng)用研究[J].中國(guó)現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué),2010(5).

[2]宋巖.近紅外光譜技術(shù)在藥物檢測(cè)中的應(yīng)用研究[D].吉林大學(xué),2009.