拉曼光谱,对于大多数分析工作者,特别是药物分析工作者来说,是一个相对较新的名词,远不如色谱、红外,以及仪器“新贵”近红外那般“如雷贯耳”,其应用也甚少有人提及,而随着对拉曼理论、各种技术及应用的研究不断深入,拉曼光谱方法所拥有的无可比拟的独特优点也日渐凸显。2008年8月22日,江苏药品检验所和美国海洋光学公司共同举办了“拉曼光谱在药物分析中的应用研讨会”,本刊记者应邀参加了这一会议,并有幸采访了江苏药品检验所副所长王玉老师,对拉曼光谱的特点、应用进行了阐述。
采访在王老师的报告会后进行,笔者之所以称其为“王老师”,而非“王所长”,也是因为在笔者的眼中,王玉老师更是一位悉心从事科研的学者,而非一名行政管理人员。
应用领域的开发
王老师告诉记者,拉曼光谱在药物分析(药品检验)中的应用还是一个较新课题。红外光谱和拉曼光谱均属于分子振动光谱,两者互相补充可以给出分子振动的全部信息。但是拉曼光谱的应用远没有红外光谱那样广泛。拉曼光谱具有红外光谱所没有的优点:除可在水溶液中直接测定样品外,还有三个显著优点:第一,拉曼光谱样品制备简单,甚至不需样品制务;第二,可用拉曼微光谱在多相固体样品中研究小颗粒;第三,拉曼光谱测定不破坏样品,甚至可在密封的透明容器中直接进行。
图1. 头孢类抗生素药物的拉曼光谱图。
目前,各国药典中除美国药典采用拉曼光谱法作为林可霉素溶出度的检验方法外,其他国家药典都未收载这一方法。当然,拉曼光谱在药物分析中没有得到普及应用的因素有很多,一是拉曼光谱的光环一直被红外光谱所掩盖,其作用和优点还没有被真正认识;另外,正如之前有文字描述“拉曼光谱是一种只有专家、学者、大学等研究机构才能操作应用、仪器价格昂贵的分析方法”,这也使得拉曼的普及、应用受到一定的限制;还有一个关键问题就是拉曼光谱在药品检验中还缺乏“法定地位”,没有成为行业、企业公认的标准。
图2. 丙二醇及其类似物的拉曼光谱图比较。
然而,近年来,随着对拉曼研究的不断深入,拉曼的独特应用也逐渐为人们所认知。作为一位涉及拉曼光谱研究领域较早的药物分析工作者,王玉老师多年来一直从事拉曼光谱应用基础以及药物分析中新方法、新技术的应用研究,始终致力于通过自己的实验、研究,为药物分析工作者提供更多、更好的可选方法,并将其推广普及到企业、日常的药品检验工作中去。所以,除了日常繁重的行政工作,王老师更是潜心于一些药物检验方法的研究。根据自己多年的研究经验和体会,王老师列举了拉曼光谱在药品检验中几类可具有前景的典型应用:
溶出度测定
溶出度是衡量固体药物制剂质量的重要指标,药典中大多采用紫外光谱法或液相色谱方法来测定药物溶出量,但是有相当多种类的药品没有紫外吸收,而液相色谱方法又没有光谱方法简便,省时。因此,寻找准确、简便、快速的溶出度测定方法一直是药品检验工作的重要内容之一。而由于拉曼光谱可在水中测定,光谱比较简单直观,技术多样化,这些优点都使拉曼光谱可望成为溶出度测定的可选方法之一。初步研究表明,这一预想是完全可行的。如前所述,美国药典中已收录了将林可霉素溶出度的拉曼方法。
图3. 常用药用辅料苯甲酸(A)和水杨酸(B)的拉曼光谱比较。
晶型检验
药品的晶型对药理活性、毒性、体内吸收程度具有显著影响,近年来,对晶型的研究日益受到重视。药品晶型鉴别的方法主要有X射线衍射法、热分析法、显微镜法和红外光谱法等,其中X射线衍射法是晶型研究、晶体测定的首选方法,但X射线衍射仪的价格较高,且操作不及其他方法简便。此外,药典中有关晶型检测的品种和方法也少有收载。许多研究结果已表明,拉曼光谱也是晶型研究和检测的很好方法之一,且具有其他晶型检验方法所没有的简便、快速的优势。
图4. 不同拉曼光谱仪采集的Bis-methyl Styrybenzene的拉曼光谱图。
原料药、辅料鉴别
原料药的鉴别方法很多,有化学法、色谱法,光谱法(主要是红外法、紫外法)等,目前药典中很多品种的原料药都建有红外鉴别项目,然而,事实上有些品种红外鉴别较困难,因为获得良好的红外光谱常需要复杂、繁琐的样品前处理和制样过程。由于前述优点,拉曼在药品鉴别试验中将有更多的应用。我们已建立了多种化学原料药和辅料的鉴别方法,取得了不错的效果。另外,拉曼光谱在含水性辅料的鉴别方面也有着独特的应用,如果其没有紫外吸收,无法用紫外光谱法鉴别;使用红外方法也非常复杂,需要烘干压片等,而使用拉曼方法可以直接进样鉴别,而且不破坏样品。
假药鉴别
药品安全关系到国计民生,而除了药品本身的质量问题之外,假药对人们身体健康造成的危害更大,其中掺假原、辅料就是假药的重要来源。原料采购是药品生产的第一个环节,也是药品质量的第一关,但事实上,很多药品质量问题往往在出现原、辅料上。如2006年中国发生了令人痛心的“齐二药”事件,用二甘醇代替医用丙二醇生产药品,造成多位患者的死亡。而如果能够使用拉曼光谱,就可以非常简单地鉴别出药品原辅料的真假。
快速检测
拉曼光谱分析法无需样品制备,操作简单,这也使其在快速检测中的应用提供了无限可能,如原、辅料的快速检测,生产中的在线控制,与目前呼声很高的近红外仪器相比有着自身的优势,而快速检测、在线分析也是未来分析仪器的发展趋势。
图5. 扑热息痛药片的拉曼光谱分析。
王老师还告诉记者,他本人正在撰写一本书籍,其中涉及红外和拉曼光谱结合使用的论述,通过比较,发现拉曼方法在实际应用中确实有不可比拟的优点。
“法定地位”的赋予
王老师也提到,一种新的药品检验方法要得到普及,除了方法本身的准确、可靠科学、实用外,还应有一定的“法定地位”,最好能成为药典收载或认可的方法,否则药品生产企业和药品研究单位不会在药品标准中应用该方法。
药典是评价药品质量的重要法典,收录了控制药品质量的一些检验方法,如含量测定、相度测定、成分鉴别、溶出度、晶型检验等。中国药典2005年版在凡例、品种的标准要求、附录的制剂通则和检验方法等方面都有了较大的变化和进步,在广泛吸取国内外先进技术和实验方法的基础上,附录内容与目前国际药品质量控制的先进方法和技术力求基本一致。
图6. 感冒糖浆的拉曼光谱分析。
作为药典委员会的委员,王老师始终致力于推进药品标准中检验方法的不断完善和修订,目前他们已经通过大量实验,证明了拉曼光谱在药物分析检测方面有着许多独特的应用,而为了让更多的企业、分析人员认识拉曼,使用拉曼,希望能赋予拉曼光谱“法定地位”,即能被收录到新版药典附录中,为药品检验方法增添更多新的方法。
王老师透露给记者一个好消息,目前正在修订中的中国药典2010年第9版,极有希望将拉曼方法收载其中。尽管最终的结果如何还需等待一些时日,但这个消息仍然是令人振奋的。
王老师谈到对拉曼光谱的研究时,也提到了江苏药检所与海洋光学的合作,王老师说道:“我们与海洋光学的合作已经1年有余,当时我已经在进行拉曼方法的研究。但之前我印象中的拉曼光谱仪,体积大、操作复杂、价格贵,当时看到海洋光学的拉曼光谱仪,便觉得眼前一亮,但坦白讲,对于这样一台小仪器的功能,我们当时是持有怀疑态度的,毕竟跟传统的拉曼仪器差异太大。但经过一段时间的试用,这台仪器给了我很大的惊喜,‘麻雀虽小,五脏俱全’。另外,这台仪器价位更加适中,这一点对于仪器在企业、药品检测机构的普及是有好处的。还有,由于仪器体积小,便携性很强,所以在快速检测、在线分析方面,相信也会有很好的使用空间。”
采访结束了,而王老师对于拉曼光谱的研究则会更加深入,作为行业媒体,笔者也希望更多的新型分析、检测方法能够得到实际应用,发挥自身的独特作用,为分析工作者提供更多的选择。
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