浅谈近红外光谱法在药品检验中的应用

浅谈近红外光谱法在药品检验中的应用

卫琳

山西省运城市食品药品检验所044000

摘要：近红外光谱法是有机物质分析中的一个十分有效的新技术，已广泛应用于食品，农作物，药物制品，聚合物和石油化工产品等的分析检验和生产质量控制中。本文针对近红外光谱法在药品检验中的应用进行简要阐述，以期为药品的检验及质量控制提供参考。

关键词：近红外光谱法；药品检验

质量控制包括对物料（包括原料和中间体/半成品）产品的抽样检验和对产品设计过程、生产过程的控制[1]。随着时代的发展，其控制手段及检验技术也获得迅猛发展，很多质量控制原理被自动化及计算机的控制程序所采用，诞生了一些控制软件，在控制方法及原理方面也有所创新。近红外光谱法是有机物质分析中的一个十分有效的新技术，其在药品的质量控制中发挥了巨大作用。

1设备组成及检验原理

1.1近红外光谱法分析仪器的组成

1.1.1能够提供波长范围为780～2500nm的滤光器、光栅或干涉仪。

1.1.2用于收集透射和反射光的光纤探头（耦合适当的检测器）。

1.1.3光谱数据的数学处理软件。

1.2检验原理

780～2500nm的波长范围是光谱的近红外吸收区，含有C-H，N-H，O-H和S-H化合键的物质在这一光谱区域会产生近红外吸收，它们通常会在1450～2050nm之间产生主谐波，在1050～1700nm和780～1050nm谱带内产生副谐波[2]。这些谐波的组合就构成了被测物质在近红外光谱带内的特征吸收谱图。其吸收强度一般比在中红外的吸收强度弱10～100倍，并且受物质颗粒大小、多态、残留试剂和湿度等多种因素的影响。

物质近红外吸收的这种弱强度和多影响因素的特征，使得近红外技术无法像中红外技术那样通过直接比较样品和标准品的图谱来定性鉴别物质成分，但它却提供了物质的整体特征信息，包括化学组成、物质结构、粒度、晶型、水分和纯度等理化参数的信息。

利用计算机系统和相关的化学计量软件对物质的近红外吸收图谱进行数学处理，可以区分、识别、判断和获取相关信息。分析人员首先将日常的测试样品作近红外扫描，再用传统的化学或物理的分析手段（如HPLC，GC，KF滴定等），准确测定出样品的数值，具有不同指标的被测样品在近红外光谱中将产生不同强度的吸收峰[3]。利用专用的化学计量软件处理，便可获取由实验室传统分析数据与近红外吸收数据所构成的校正曲线，并建立校正曲线的数据库。分析人员利用数据库便可方便快捷地通过测定未知样品的近红外吸收谱图得知其被测指标的数据。

2近红外光谱法的优点

近红外光谱法的优点主要表现为：样品无需研片、稀释等预处理（这能够使分析人员避免接触有害的试剂），快速的测试结果，节省产品的发放时间，在线近红外光谱仪适用于生产的线上监控等。将该方法用于医药工业分析和监控的研究在国外已广泛开展，并在许多方面取得生产上的实际应用。欧洲药典委员会和英国药典委员会已将该方法作为药物鉴定的通则，分别列入欧洲药典（1997版）和英国药典（1999版）[4]。

3在药品检验中的应用

3.1对药物生产过程的实时监控

3.1.1利用光纤探头插入玻璃瓶对其内容物进行扫描，直接检测产品残留水分，确定其是否达到干燥的终点，来实施对冷冻干燥过程和微波真空干燥过程的监控。

3.1.2近红外系统可对包衣成分乙基纤维素或羟丙基纤维素进行无损害测定，并可结合随后进行的溶出度的检测，以考察其与包衣厚度的相关性，并据此进行生产工艺的监控。

3.1.3利用近红外反射式技术，在线近红外分析仪在生化制药工业中可监控反应过程及发酵中的营养素贫化情况。

3.2检查在线产品的混合均匀度

近红外光谱仪能够直接检测固体样品，因此能够直接检测产品混料。并且它的图谱反映的是混料的整体特征，利用它来确定混料的混合均一度比传统的利用检测活性成分含量来确定混合均一度更具代表性。建立完善的数据库，选择特定波长范围，利用近红外法检查产品的混合均一度已在方法学上得到验证[5]。

3.3分析制剂溶出度的影响因素

溶出度是药品质量的重要指标，药物混合的均匀程度是影响溶出度指标的因素之一。通过对药物混料进行近红外扫描，获取各组成成分的近红外吸收值，并将其投点到二维空间图上，得到混料的近红外二维空间图，从而直观地显示原辅料的聚堆情况，从中可以找出可能影响溶出度的主要成分。

3.4用于片剂的分析

近红外透射光谱通过适当的数学处理，建立相应的数学图形，因厚度效应和硬度效应的影响，超规格的片剂和正常片剂在图中分属不同的区域，不同的工艺生产的片剂也有不同的分布区，借此可以定性检查生产中正确的片剂厚度，识别不同工艺生产的片剂，进而也可以用以鉴别产品的真伪。

3.5用于赋形剂的产地和来源的考察

微晶纤维素是片剂、胶囊剂等剂型的重要赋形剂，其理化性质的差异直接影响制剂的溶出度等质量指标。不同产地和来源的微晶纤维素因合成工艺的不同在水分，颗粒大小，解聚（depolymerization）程度等方面可能存在差异。近红外漫反射光谱包括了被测物质精确，详尽的物理和结构特征，化学纯度等方面的信息，通过合理的数学处理可单独识别这些特征，是辨识不同来源物质的理想方法。

3.6分析药品原料

原料药及辅料的物理性状，如结晶程度、粒度及密度在制剂生产及活性成分的控制中十分重要。因此，这些性质也是原料质量控制中的重要标准。利用近红外光谱仪获取谱图，采用特定的数学判别分析方法（如线性判别法）处理，获取判别参数，可以对药物原料的诸多物理性质包括晶粒大小，晶型，结晶度，表观密度和旋光度等进行全面的分析。

3.7用于包装材料的分析

利用近红外法可以对药用包装材料的高分子进行鉴别。药用包装材料有高密度聚乙烯（HDPE），聚氯乙烯（PVC），聚偏二氯乙烯（PVDC）和锡箔，铝塑板等。近红外反射率测定方式对这些物质的氢键有十分高的灵敏度，可用于测定包装材料的交联度、密度、结晶度等性质。

4结束语

近红外光谱仪（NearInfraredSpectrumInstrument，NIRS）是介于可见光（Vis）和中红外（MIR）之间的电磁辐射波，美国材料检测协会（ASTM）将近红外光谱区定义为780-2526nm的区域，是人们在吸收光谱中发现的第一个非可见光区[6]。近红外光谱区与有机分子中含氢基团（O-H、N-H、C-H）振动的合频和各级倍频的吸收区一致，通过扫描样品的近红外光谱，可以得到样品中有机分子含氢基团的特征信息，而且利用近红外光谱技术分析样品具有方便、快速、高效、准确和成本较低，不破坏样品，不消耗化学试剂，不污染环境等优点。近红外光谱法已经在诸多领域的应用上取得进展，如原料，成品的生产或实验室的定性鉴别和定量分析；药品质量辅助指标，如药品的溶出度等的分析；原料药工艺过程中反应程度及反应终点判断；制剂过程中的参数测定；真伪药品的鉴别；包装材料的分析等，因此该技术受到越来越多人的青睐。

但由于近红外技术是一门结合分析化学和计量化学的分析技术，是一门二级分析方法，其定量分析需依赖一套标准样品和标准分析方法，并且需要复杂的化学统计学的数据处理。因此，在实际应用之前必需收集大量的光谱数据，比较传统的分析结果，利用计算机的专家和智能系统，训练计算机建立和储存标准方程；发展和灵活使用适当的数学判别模型，开发适合的辅助测试设备等，才能够保证在实际应用中获得满意的分析结果。随着标准数据库的建立和完善，数学判别模型软件的开发，相应辅助测试设备的设计，近红外技术将会有更加广泛的应用。近红外光谱法还在注射剂的无菌分装过程的在线监控，制剂稳定性的测定，药品生产过程的全面质量控制等领域展现了广泛的应用前景。

参考文献：

[1]黄礼丽.近红外光谱分析技术的应用研究[J].科技创新与应用，2013，（24）：19.

[2]余道宏.近红外光谱技术对上市药品质量控制的应用研究[J].湖北中医药大学，2014.

[3]臧恒昌，臧立轩，张惠，王金凤，杨海龙，姜玮，柳东明，王斐，胡甜.近红外光谱分析技[J].药学研究，2014，33（3）：125-128.

[4]宋志铭，于海龙，吴昊，张久彬.浅析近红外光谱分析在食品药品检测中的应用[J].科学技术创新，2016，（31）：1.

[5]范丽娟.红外光谱在毒药物检验中的应用[J].科技尚品，2016，（10）.

[6]黄洁，单敏，王苑桃，陈德妙.近红外光谱技术在药品质量控制中的应用与研究进展[J].中国药房，2017，28（33）：4744-4748.