拉曼光譜在制藥及藥檢中的應用
拉曼光譜技術是一種非接觸,無損的快速檢測技術,能方便地給出物質的結構、組分等指紋信息,并且能從分子層面上識別各類物質及晶型結構,非常適合用于制藥過程及藥品檢測。
雖然紅外吸收光譜技術已經廣泛地應用于制藥行業(yè),但其具有一定的局限性。與紅外吸收光譜相比,拉曼光譜具有如下明顯的技術優(yōu)勢:
1:光譜分辨率更高,能給出更多的光譜細節(jié),信息更加豐富;
2:拉曼測試簡單,不需要制樣。紅外需要制樣,對于某些硬度高的樣品,制樣尤其困難;
3:具有更好的共焦顯微性能,空間分辨率達到亞微米級,可給出樣品的精細化學組分分布圖像;
4:可在線原位分析;
5:可更加直接的與多變量校正、回歸分析結合,從而進行定量分析。
以上特點決定了拉曼光譜在制藥的各個環(huán)節(jié)中都具有巨大的應用潛力,如:原料篩查;過程監(jiān)控,包括反應、晶化、配藥、干燥、混合等;晶型識別;有效成分和賦形劑的表征等。
拉曼光譜典型應用
1. 成份鑒別
拉曼光譜給出物質的結構、組分及官能團等信息,是物質的指紋圖譜,可方便地鑒別、區(qū)分各類藥品的成分。
下圖為咖啡X、阿斯匹林、撲熱息痛等藥品組分的拉曼光譜。由指紋圖譜可清晰地對各物質進行識別和指認。
2. 晶型研究:多晶型、偽多晶現(xiàn)象識別
多晶型是藥品中非常常見的重要現(xiàn)象,它直接影響到藥品的生物利用度、藥效、毒副作用、制劑工藝及穩(wěn)定性等。晶型的控制是衡量藥品質量和效果的一個重要標準。
目前常用來研究晶型的方法有:X射線衍射、紅外光譜及熱臺顯微方法等;這些方法都有各自的限制:X射線衍射通常樣品量要求較大,不利于分析混合物中各組分,操作復雜且整機價格昂貴。紅外光譜方法需要樣品制備,尤其是在研磨過程中可能導致晶型轉換,而且光譜分辨率不高。與這些方法相比,拉曼光譜技術有以下優(yōu)點:對樣品的要求量比較少、無損、無接觸、不需要樣品制備、可進行1~2μm的微區(qū)分析,且精度和光譜分辨率高,適合用于藥品的快速分析。如:多晶型諾氟沙星、無定形和晶型灰黃霉素、無定形和晶型非諾貝特。下圖中,拉曼光譜技術能清晰地分辨出這三種物質狀態(tài)。
3. 藥片上的成分分布
藥品有效成分的分布是衡量藥品質量的重要指標之一。有效成分含量不均勻,不僅會直接影響到藥品劑量的準確性,同時也會直接影響治病的療效,嚴重的還會危及生命。
下圖為泰諾藥片表面的拉曼光譜成像。由于樣品是多元混合物,拉曼光譜成像利用不同的顏色表示各成分在樣品表面的位置分布。這對于研究和改進制藥的工藝過程,有效成分的生物利用等起到重要作用。
4. 假藥的甄別
假藥給社會及患者帶來巨大危害。隨著技術的發(fā)展,藥品造假的手段越來越高,傳統(tǒng)檢測技術很難進行甄別。作為物質的指紋光譜技術,拉曼光譜是一種先進的甄別藥品真?zhèn)蔚募夹g手段。
a) 純中藥中加入化學成分作為有效成份
藥品中規(guī)定純中藥制品中不能加入化學組分作為有效成分。下例中,是市場上的一種藥品,其成分說明其為純中藥制品,但使用拉曼光譜檢測,并與標準物質拉曼光譜對比發(fā)現(xiàn),樣品中含有西地那非這種西藥有效成分,表明該樣品并非純中藥制品。
b) 仿造
人血白蛋白(Human Albumin)為人血液制品,通常用于失血創(chuàng)傷、腦水腫、肝硬化等重癥病人,其價格昂貴。造假者利用其性狀呈略粘稠黃棕色液體這一特點,在水中加入相應著色劑冒充此藥。此類假藥在使用中沒有明顯的負作用,具有隱蔽性,難以被患者發(fā)現(xiàn)。
拉曼光譜技術可以快速地區(qū)別真假人血白蛋白,這對于檢驗檢疫環(huán)節(jié)有重要的意義。以往使用化學方法快速檢查此類藥品的原理是利用人血白蛋白中含有氨基酸的特性,向樣品中加入水氨酸或硫酸等,反應生成沉淀,因此,可以通過有無沉淀判斷真?zhèn)?。這種方法給造假者以可趁之機--造假時如果加入氨基酸,則可以順利通過檢查。使用拉曼指紋圖譜可進行快速檢測人血白蛋白,并徹底排除類似檢測中的漏洞。
c) 成分分布
拉曼成像給出的有效成分及賦形劑等在藥片上的分布也可作為藥品真?zhèn)蔚呐袚簭S家在同一成熟生產工藝條件生產的藥片,其有效成分及賦形劑等在藥片上有相對穩(wěn)定的分布形式;假藥在粗糙、簡陋的生產工藝下進行,藥片上各成份的分布形式完全不同,因而可將其作為甄別真假藥品的重要判據。
總之,作為一種功能強大的新型快速分析手段,拉曼光譜正逐漸成為藥品制造和檢驗行業(yè)中必不可少的工具之一?!吨袊幍洹纷鳛橹袊a、供應、使用和管理部門檢驗藥品的權威法典,已經在2010年版的附錄中增加了拉曼光譜法的指導原則,今后勢必會有越來越多的研究單位和企業(yè)關注拉曼在制藥和藥檢方面的應用,我們也會不斷拓展拉曼在該領域的表征方法,提供拉曼在藥品成分定量研究、相態(tài)測定、藥品結晶過程研究、生產過程實時監(jiān)測以及藥理研究等方面的信息。