近红外光谱在药物技术方面的应用

Applicationofthenear-infraredspectroscopyinthepharmaceuticaltechnology红外光谱三个分区及主要应用领域：①近红外光谱波长范围750~2500nm。NRS是最早为人们发现的非可见光区域，距今两百多年历史主要应用于液体、气体组成和固体物质甚至是每个物质的性质分析。②中红外光谱波长范围2500~25000nm。主要应用于有机化学的分析。③远红外波长范围25000~1000000nm.主要应用于异构体研究及有机金属化合物（包括络合物）、氢键、吸附现象的定量分析原理：由于分子振动的非谐振性使分子从基态向高能级跃迁产生光谱。该谱区主要是C-H、N-H、O-H等含氢基团倍频及合频吸收。即甲基、亚甲基、甲氧基、芳香基、羰基类（C-H）、一级和二级酰胺（N-H）、醇类（一、二、三级N-H）、铵盐（N-H）、醇和水（O-H）、S-H及C=O类。该技术主要包括近红外光谱仪、化学计量学软件和应用模型三个部分近红外光谱属于加工分析技术（API），即可具有测量误差和在较短时间内进行统计分析。特点：⑴可与所有含氢基团理化性质相关。⑵可获取样品内部深处物质信息，对复杂样品进行非破坏性测定、定位分析、在线分析和活体分析。⑶仪器成本低，分析速度快。⑷属于“绿色分析”技术。NRS分析仪组成：光源——分光系统——检测器——测样附件——数据处理。NRS在药物研究中的应用:1、NRS基于一定的风险保证药品的生产质量及对原材料、中间产物、最终产物加工分析技术（PAI）过程控制。2、减少生产过程产生的影响，避免不合格药品的产生。3、因其为非破坏性分析方法，可用于血液中生物制剂的含量测定。4、NRS可用来处理和控制工业/技术方面大量的变量，可在测量过程中被优化。NRS在药品生产过程中的应用NRS在药物化学和物理化学的应用：1、对各种药物参数进行定量分析。（如：硬度、粒径、溶解速度、及水分含量等。）2、药物性能的差别将导致光散射减少，导致平滑面光谱基线向上偏移。可应用于颗粒分布、体积密度的定量和定性分析。3、运用NRS反射光谱测定涂膜厚度。当药片表面有涂层时，内部材料的吸光度会下降。药品涂层降低NRS辐射增加辐射的反射。4、对药物活性成分的鉴别。用于假药的防伪。以标准的药物样本建立指纹图谱库，用于鉴定未知样品。某些高仿的药品如“甲硝唑”只能用化学计量学NRS进行鉴定。5、能鉴别难以用药典推荐的分析方法对特殊药物进行鉴别。如使用FT-NRS（傅里叶红外光谱）测定山梨酸钾、羟基乙酸淀粉钠、抗坏血酸钙、碳酸钙、麦芽糊精等。6、测量粒径大小。7~22um的颗粒吸光度值与粒径大小呈反比关系。粒径减小吸光值增大。傅里叶近红外光谱仪药物技术的发展受控于NRS：1、对药物活性成分API的测定。不仅可直接在配方中进行，还可在原料药或不同生产过程中使用。2、对不稳定剂型进行监测。如阿司匹林栓剂。相比电位滴定法简单易行。3、粉末中含有不同粒径大小的API测定。不同粒径大小的粉末会在制片过程中形成团状物，使用近红外光谱化学成像法可看到团状物结构对粒径大小波频的影响。4、低剂量药物制剂的定量分析，这对于低灵敏度的NRS来说是一大挑战。如对乙酰氨基酚糖浆，含有16~24mg/ml物质5、NRS模型适用于复杂的制药模型。如用于测定直径2.5cm厚度为80um的盐酸苯海拉明药片晶体。近红外辐射穿透样品后，一部分被样品吸收，一部分反射回样品中，使得辐射穿透样品两次。6、近红外化学成像法（NRS-CI）能从一次抽样样品中获取大量信息数据，可定量分析组分及成分的分布。如药片中阿司匹林含量及均匀性分布可用此法进行分析，也常用于碳酸钙颗粒中布洛芬位置分析。7、NRS-CI可观察表面成分的对比效果。可与显微技术媲美。明胶凝冻强度近红外光谱仪NRS在植物药物分析方面的应用：NRS不仅能准确滴分析药物化合物还能分析蛋白质、植物提取物的固形物、许多农产品及植物物料中的碳水化合物含量。①测定一些混合物。如生物碱、生育酚、酚醛树脂和糖苷、配糖体、植物挥发油等。②可综合分析石斛兰属的不同来源及预测其临床疗效③NRS灵敏的变化可用于银杏叶提取物的批次资格审查便携式近红外光谱仪NRS在生物药品方面的应用：1、利用近红外染料可分析DNA及蛋白质分子。通过比较它们的DNA碎片可发现一些转基因生物。2、对共轭蛋白质聚合物分子进行准确的定量分析。（比色法、HPLC不能做到）聚合物分子的近红外波长超出了测定的范围。创新点：①非破坏性和非侵入性②快速光谱测量（＜1min)③成本低、无需化学试剂，一个操作员可以同时分析大量样品④样品需要量少⑤一些成分相同的样品可同时测量⑥能够穿透玻璃容器⑦易使用于不同的环境中启发：NRS应用可有效的对假冒药进行鉴别，在一定程度上打击了不法商人的违法行为。NRS技术的无创性使得检测样品时简单易行，能用于人体血液的血药浓度测量。这是一项先进的分析技术。虽然投资费用高、低灵敏度、需不断更新校准数据库，但这项技术也在很多领域得到了广泛的应用。Therearemanyapplicationsofnear-infraredspectroscopyinthepharmaceuticaltechnology.Inaddition,manydifficulttechnologicalproblemsinthescientificorindustrialfieldmaybesolvedduetothispopularPATtool.NIRspectrabanddependsonthephysicalorchemicalnatureofthesampleandallowsitsidentificationaswellasdeterminationofphysicalorchemicalparametersofthesample.TheadvantagesofNIRspectroscopymethodarenumerous:non-invasiveandnon-destructivetechniques,nopreparationofsample,highfrequencyofspectrumacquisition,aswellaslargenumberofmoleculeswhichcouldbequantified.NIRmethodiscrucialnotonlyinscientific,butalsoinpracticalsense.Itrequirescooperationbetweengoodchemists,pharmaceuticaltechnologistsandmathematicsforchemometriccalculationsandresultsdescription,andthistrendcorrespondstotheinterdisciplinaryofsciencealsoinotherfieldsofmanufacturingpractice.NIRspectroscopywillcertainlyplayakeyroleintheanalysisofmanyindustrialprocessesafterimplementationthismethodintothereal-timeprocessmonitoringduringcontinuouspharmaceuticalproduction.