淺談儀器分析在制藥工程中的應(yīng)用

1、淺談儀器分析在制藥工程中的應(yīng)用（程志全 武漢科技大學(xué)中南分校）摘要：通過(guò)對(duì)嚴(yán)拯宇等人編著的儀器分析(第二版）的解讀，以及結(jié)合相關(guān)書(shū)刊的知識(shí)，對(duì)儀器分析在制藥領(lǐng)域中的應(yīng)用，做了一個(gè)初步而較全面的認(rèn)識(shí)和分析。儀器分析是現(xiàn)代制藥工程中一項(xiàng)必不可少而重要的方法和途徑，通過(guò)這種科學(xué)手段，我們可以全面而系統(tǒng)地建立藥物制劑研發(fā)、生產(chǎn)、治療的質(zhì)量監(jiān)管體系，以保證人民用藥穩(wěn)定、安全和有效。關(guān)鍵詞：儀器分析 應(yīng)用 制藥工程 質(zhì)量 監(jiān)管引言：通過(guò)對(duì)較多文獻(xiàn)的查閱，發(fā)現(xiàn)很少有專門來(lái)談儀器分析在制藥領(lǐng)域中應(yīng)用的文獻(xiàn)。本文正是基于這種原因，也是在這門課程的學(xué)習(xí)中，發(fā)現(xiàn)儀器分析的原理和方法較多，很多同學(xué)學(xué)完之后都難以將它們

2、比較系統(tǒng)的歸納起來(lái)。于是，通過(guò)解讀教材和相關(guān)書(shū)刊，寫(xiě)出這篇綜述。正文：作為制藥工程專業(yè)人才的我們，需要具備藥物分析及檢測(cè)方向的專業(yè)素質(zhì)，學(xué)會(huì)儀器分析藥物、波譜分析、藥物分析和天然藥物分析與分離課程基本理論，熟悉常見(jiàn)藥物檢測(cè)的操作與方法。同時(shí)，我們也要掌握職位工作描述與產(chǎn)品生產(chǎn)、研發(fā)、檢測(cè)、營(yíng)銷、環(huán)境保護(hù)、管理相關(guān)的波譜分析、高級(jí)儀器分析等核心能力與技巧，精通儀器分析常見(jiàn)藥品技術(shù)，能勝任大型藥廠、大型醫(yī)院、藥品檢測(cè)中心等相關(guān)企事業(yè)單位的檢測(cè)、研發(fā)、管理的工作?？梢?jiàn)掌握化學(xué)分析、儀器分析基本理論對(duì)制藥工程的學(xué)習(xí)是非常重要的。 現(xiàn)在，我和大家一起探討一下儀器分析在制藥工程中的應(yīng)用，從而加深對(duì)制藥工程

3、的理解和認(rèn)識(shí)。近年來(lái)，儀器分析飛速發(fā)展，新方法、新技術(shù)、新儀器層出不窮，儀器分析的應(yīng)用也日益普遍。儀器分析逐漸向藥學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域滲透，特別是在新藥研究、藥物分析、臨床檢驗(yàn)、病因研究等方面都大量使用了儀器分析方法，其在藥學(xué)專業(yè)中的重要地位日漸突。下面是我和大家一起探討儀器分析在制藥工程中關(guān)于藥物成分的檢測(cè)、分離和分析等應(yīng)用。儀器分析大致可以分為電化學(xué)分析法、光譜分析法、色譜分析法和核磁共振波譜法。接下來(lái)，我將從這四個(gè)方面描述其應(yīng)用。1. 電化學(xué)分析法 電化學(xué)分析法包括電解法、電導(dǎo)法、電位法、伏安法。其中，電解法在分析中除作為測(cè)定方法外，還作為一種分離方法使。許多電化學(xué)分析法，既能分析有機(jī)

4、物又能分析無(wú)機(jī)物，是儀器分析的一個(gè)重要組成部分，在生產(chǎn)、科研、醫(yī)藥衛(wèi)生各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 今后還會(huì)出現(xiàn)許多新方法，尤其在本身自動(dòng)化和與其他分析方法聯(lián)用技術(shù)方面，將 會(huì)得到更快的發(fā)。·2. 光譜分析法（1） 紫外可見(jiàn)分光光度法（UV-Fri) 紫外可見(jiàn)分光光度法（UV-Vis)在藥學(xué)領(lǐng)域中主要用于有機(jī)化合物的分。多 數(shù)有機(jī)藥物由于其分子中含有一些有共軛的不飽和基團(tuán)，而能吸收紫外可見(jiàn)光，可 以顯示吸收光譜。不同的化合物可有不同的吸收光譜。利用吸收光譜的特點(diǎn)可以進(jìn)行 藥品與制劑的定量分析、純物質(zhì)的鑒別及雜質(zhì)的檢測(cè)。在藥品和制劑生產(chǎn)中，我們可 以用這種方法來(lái)對(duì)藥品成分進(jìn)行分析，以確保藥

5、品質(zhì)量的可靠。中國(guó)藥典（2005版） 中用這種方法對(duì)維生素進(jìn)行鑒定：維生素有3個(gè)吸收峰278nm、361nm及550nm 且 如果被鑒定物的吸收峰和對(duì)照品的相同，且峰處 吸收度或吸光系數(shù)的比值又在規(guī)定范圍之內(nèi)，則可考慮被測(cè)樣品與對(duì)照品分子結(jié)構(gòu)基 本相同。 此方法由于不需要復(fù)雜的分離，所以方法比較簡(jiǎn)便。 （2）熒光分析法 雖然具有天然熒光的物質(zhì)數(shù)量不多，但許多重要的藥物都有熒光現(xiàn)象。而熒光衍生化試劑的使用，又?jǐn)U大了熒光分析法的應(yīng)用范。 熒光分析可作初步鑒別及含量測(cè)定，目前，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥學(xué)，特別適用于藥物在 體液中的濃度測(cè)定及藥物在體內(nèi)代謝過(guò)程的研究。如測(cè)定復(fù)方炔諾酮中炔雌醇含量，我們可以通過(guò)熒

6、光光譜法，與炔雌醇對(duì)照品同法測(cè)定，計(jì)算即得。 （3）紅外光譜法（IR） 紅外分光光度法的用途可概括為定性鑒別、定量分析及結(jié)構(gòu)分析等。因紅外光譜 的高度特征性，在藥物分析中，用于鑒別組分單一、結(jié)構(gòu)明確的原料藥，是首選方。 在藥物分析中，各國(guó)藥典均將紅外光譜法列為藥物的常用鑒別方法并對(duì)晶型和異 構(gòu)體區(qū)分提供有用信。中國(guó)藥典（2005年版）中藥物的紅外光譜鑒別大多采用與 標(biāo)準(zhǔn)圖譜對(duì)比法，標(biāo)準(zhǔn)圖譜為與藥典配套出版的藥品紅外光譜。 在定量分析方面，紅外光譜上可供選擇的波長(zhǎng)較多，但操作比較麻煩，準(zhǔn)確度也 比紫外分光光度法低，除用于測(cè)定異構(gòu)體的相對(duì)含量外，一般較少用于定量分。 （4）原子吸收分光光度法（AA

7、S） 原子吸收分光光度法是測(cè)金屬離子定量測(cè)定的首選方法。有些藥物分子結(jié)構(gòu)中含 有金屬原子，例如，維生素含有鈷原子，可測(cè)定鈷的含量，一以求得維生素含 量；而有些有機(jī)藥物雖然不含金屬離子，但是可以使其與金屬離子生成金屬配合物， 然后用間接法測(cè)定有機(jī)物，如8-羥基喹啉可制成8-羥基喹啉銅，溴丁東莨菪堿可制成 溴丁東莨菪堿硫氰酸鈷，分別測(cè)定銅和鈷的含量，即可分別求得8-羥基喹啉和溴丁 東莨菪堿的含量。 原子吸收分光光度法具有測(cè)定靈敏度高、檢出限低、干擾少、操作簡(jiǎn)單、快速等 優(yōu)，已廣泛應(yīng)用于食品分析和藥物分析等領(lǐng)域中。 3.色譜分析法 （1）薄層色譜法（TLC） 薄層色譜法（TLC）廣泛應(yīng)用于各種天然和

8、合成有機(jī)物的分離和鑒定。在藥品質(zhì)量控 制中，可用于測(cè)定藥物的純度和檢查降解產(chǎn)物，并可對(duì)雜質(zhì)和降解產(chǎn)物進(jìn)行限度試驗(yàn)。在 生產(chǎn)上可用于判斷反應(yīng)的終點(diǎn)，監(jiān)視反應(yīng)歷程。薄層色譜廣泛應(yīng)用于中藥和中成藥的鑒別， 并可進(jìn)一步進(jìn)行含量測(cè)定。 TLC薄層色譜鑒別已成為中藥質(zhì)量控制中鑒別的首選方。 2005年版中國(guó)藥典（一部）新增專屬性TLC鑒別662項(xiàng)。在能增加專屬性強(qiáng)的TLC鑒別的情況下，則刪去原有的化學(xué)反應(yīng)鑒別，如復(fù)方魚(yú)腥草片、復(fù)方丹參滴丸、蘇和香丸等。 （2）氣相色譜法（GC） 氣相色譜法（GC）在藥物分析中的應(yīng)用很廣泛，包括藥物的含量測(cè)定、雜質(zhì)檢查及有機(jī)溶劑的殘留量、中藥成分研究、制劑分析、治療藥物監(jiān)測(cè)

9、和藥物代謝研究。中國(guó)藥典2005年版一部中，氣相色譜被應(yīng)用于中藥中揮發(fā)性成分的含量測(cè)定，如桉油中桉油精、麝香中麝香酮、丁香中丁香酚、肉桂油中桂皮醛等測(cè)定。藥品中殘留有機(jī)溶劑普遍采用氣相色譜法測(cè)定。若樣品中殘留溶劑種類較多，沸點(diǎn)相差較大，可采用程序升溫的毛細(xì)管GC法，色譜分辨率明顯優(yōu)于填充柱。 （3）高效液相色譜法（HPLC）高效液相色譜法（HPLC）主要用于復(fù)雜成分混合物的分離、定性與定量。由于HPLC分析樣品的范圍不受沸點(diǎn)、熱穩(wěn)定性、相對(duì)分子質(zhì)量大小及有機(jī)物與無(wú)機(jī)物的限制，一般說(shuō)來(lái)只要能制成溶液就可分析。因此，HPLC的分析范圍遠(yuǎn)較GC廣泛。2005年版中國(guó)藥典收載的成方制劑及單味制劑564

10、個(gè)品種中，有438個(gè)建立了含量測(cè)定，采用HPLC等儀器分析方法的為412。HPLC正成為藥物制劑含量測(cè)定的首選方法，也是每個(gè)制藥工程專業(yè)畢業(yè)生所應(yīng)該掌握的方法。2000年版中國(guó)藥典采用水蒸汽蒸餾提取丹皮酚水溶液，然后用可見(jiàn)-紫外分光光度法測(cè)定吸收度，以確定含量，方法專屬性不強(qiáng)，現(xiàn)改為HPLC法測(cè)定，方法精確、專屬性。2000年版以前中國(guó)藥典采用TLCS測(cè)定山茱萸中的熊果酸含量，原含量檢測(cè)指標(biāo)專屬性不強(qiáng)、處理方法繁瑣，需要23d的時(shí)間才能處理完，這次改為超聲提取后用HPLC測(cè)定山茱萸的特有成分馬錢苷，方法簡(jiǎn)便、快。連同六味地黃系列中成藥均由熊果酸改測(cè)馬錢苷，從而使長(zhǎng)期困擾經(jīng)典名藥六味地黃系列中成

11、藥的山茱萸假冒問(wèn)題有望得到根本解。HPLC的梯度洗脫，能簡(jiǎn)化分析方法，縮短分析時(shí)間，同時(shí)測(cè)定樣品中的多種成分，提供樣品更多的信息，從而達(dá)到整體控制藥品質(zhì)量的目。此外，由PE公司PerSeptive Biosystems蛋白質(zhì)研究中心于1989年推出的生物大分子高效液相色譜分離的方法貫流色譜（PC），由于其特殊的兩套孔系統(tǒng)（在這一色譜基質(zhì)中的對(duì)流孔直徑比高分子棒小，而其擴(kuò)散孔直徑要比硅膠棒的直徑大約5-40倍），使得其在蛋白質(zhì)、多肽和核苷酸從分析到制備范圍內(nèi)有很大的改進(jìn)。貫流色譜填料非常適合于生物大分子制備和分離，被PE公司認(rèn)為是生化分離技術(shù)的革命性進(jìn)展，大大增強(qiáng)了工作效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低了

12、下游成本，大大縮短了新藥研發(fā)時(shí)。（4） 微柱液相色譜法 近十幾年來(lái)，有關(guān)微柱液相色譜的研究十分活躍。與普通液相色譜相比，微柱液相色譜由于用微柱代替了常規(guī)色譜柱，分析所需樣品量以及流動(dòng)相消耗大大下降，而且樣品柱內(nèi)擴(kuò)散成幾何級(jí)數(shù)降低，從而提高了檢測(cè)器靈敏度，使檢測(cè)效果更為理想。因此，它也廣泛用于藥物領(lǐng)。 它可以進(jìn)行快速藥物分析，尤其是對(duì)復(fù)方制劑分析和治療藥物監(jiān)測(cè)非常適用。利用色譜法分離分析成分復(fù)雜中藥的有效成分時(shí)，色譜柱的壽命會(huì)大大縮短，而微柱價(jià)廉有只需少量的填料即可獲得較高的柱效。用微柱可以成功分離紫花洋地黃葉中的洋地黃A、B和葡萄糖吉托洛苷等成分。 4. 核磁共振波譜法（NMR） 核磁共振波譜

13、與紫外可見(jiàn)光譜及紅外光譜的主要不同點(diǎn)是由于照射波長(zhǎng)不同而引起的躍遷類型不同。氫譜和碳譜是有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)測(cè)定最重要的兩種核磁共振波譜，兩者可互為補(bǔ)充。氮15NMR用于研究含氮有機(jī)物的結(jié)構(gòu)信息，是生命科學(xué)研究的有力工。核磁共振波譜可測(cè)定有機(jī)物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)及立體結(jié)構(gòu)，研究互變現(xiàn)象，對(duì)新藥研發(fā)和構(gòu)效研究是很重要的手段；還可以測(cè)定某些藥物的含量及純度檢查，如英國(guó)藥典1988奶奶版規(guī)定慶大霉素用NMR法鑒定；而且，由于這種方法具有能深入物體內(nèi)部而不破壞樣品的特點(diǎn)，對(duì)生物化學(xué)藥品有廣泛應(yīng)用，如藥物與受體間的作用機(jī)制研。此外，質(zhì)譜法（MS）常與UV、IR和NMR聯(lián)合使用，是有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)分析的重要工具之一；它

14、與色譜聯(lián)用后，可用于多組分的定性和定量：采用選擇離子檢測(cè)（SIM）技術(shù)可獲得非常高的靈敏度和選擇性，是目前痕量有機(jī)分析最有效的手段之。各類分析儀器的聯(lián)用，特別是分離儀器和檢測(cè)器的聯(lián)用，如色譜儀和各種分析儀器的聯(lián)用，使前者的分離功能和后者識(shí)別功能很好地結(jié)，這是儀器分析的發(fā)展方向，也將是儀器分析在制藥領(lǐng)域中應(yīng)用的趨勢(shì)。結(jié)論：通過(guò)對(duì)課本和相關(guān)書(shū)刊的解讀，并結(jié)合中國(guó)藥典，本文從較全面的角度初步闡述了儀器分析在制藥工程中的應(yīng)用。本文談到儀器分析的五個(gè)方面，這五個(gè)方面是儀器分析的基本組成部分。通過(guò)各項(xiàng)方法的認(rèn)識(shí)和區(qū)別，我們知道每一種方法在制藥領(lǐng)域中的應(yīng)用也有所不同。此外，本文加深了對(duì)儀器分析這門課程的認(rèn)識(shí)

15、，更結(jié)合了制藥專業(yè)特點(diǎn)，對(duì)各種方法做了大致的論述。致謝：感謝薛永萍老師和劉陽(yáng)老師的指導(dǎo)！參考文獻(xiàn)：1王志群，嚴(yán)拯宇，杜迎翔，肖瑩，何華，沈衛(wèi)陽(yáng)，鐘文英，倪坤儀. 前言M. 儀器分析(第二版）, 2009.2、3王志群，嚴(yán)拯宇，杜迎翔，肖瑩，何華，沈衛(wèi)陽(yáng)，鐘文英，倪坤儀 電化學(xué)分析概述M 儀器分析(第二版）2009：1-24王志群，嚴(yán)拯宇，杜迎翔，肖瑩，何華，沈衛(wèi)陽(yáng)，鐘文英，倪坤儀 紫外可見(jiàn)分光光度法 定性與定量分析方法M 儀器分析(第二版）2009：405王志群，嚴(yán)拯宇，杜迎翔，肖瑩，何華，沈衛(wèi)陽(yáng)，鐘文英，倪坤儀 熒光分析法概述 M 儀器分析(第二版） 2009：616、7、8王志群，嚴(yán)拯宇，

16、杜迎翔，肖瑩，何華，沈衛(wèi)陽(yáng)，鐘文英，倪坤儀 紅外分光光度法應(yīng)用與示例 M 儀器分析(第二版） 2009：1021079王志群，嚴(yán)拯宇，杜迎翔，肖瑩，何華，沈衛(wèi)陽(yáng)，鐘文英，倪坤儀 原子吸收分光光度法應(yīng)用與示例M儀器分析(第二版） 2009：13110張彤，陶建生，徐蓮英.中藥制劑分析教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新與完善J 中成藥2007,29(3):430. 11王志群，嚴(yán)拯宇，杜迎翔，肖瑩，何華，沈衛(wèi)陽(yáng)，鐘文英，倪坤儀 氣象色譜法應(yīng)用與示例M儀器分析(第二版） 2009：258-26012、15、16錢忠直.2005年版中國(guó)藥典中藥標(biāo)準(zhǔn)的變化J.中藥研究與信息，2005，7（7）：5. 13陳鋼，陳桂良，潘維

17、芳.中國(guó)藥典2005年版增修訂情況簡(jiǎn)介J.上海醫(yī)藥，2005，26（8）：34514、17張彤，陶建生，徐蓮英.中藥制劑分析教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新與完善J中成藥2007,29(3):43218 喻昕，趙睿，喻格書(shū) 多肽及蛋白質(zhì)類藥物的分離M生物藥物分離技術(shù)2008：9810319 王志群，嚴(yán)拯宇，杜迎翔，肖瑩，何華，沈衛(wèi)陽(yáng)，鐘文英，倪坤儀 微柱液相色譜法M 儀器分析(第二版） 2009：28520、21 王志群，嚴(yán)拯宇，杜迎翔，肖瑩，何華，沈衛(wèi)陽(yáng)，鐘文英，倪坤儀 核磁共振波譜法概述M 儀器分析(第二版） 2009：138-14022 王志群，嚴(yán)拯宇，杜迎翔，肖瑩，何華，沈衛(wèi)陽(yáng)，鐘文英，倪坤儀 質(zhì)譜法概

18、述M 儀器分析(第二版） 2009：175-17623楊秀梅 儀器分析方法與分析儀器主要特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀綜述J生命科學(xué)儀器 2010，8（5）：43英文摘要：Abstract:Based on YanZhengYu person such as the book of instrument analysis (second edition), and the interpretation of knowledge according to relevant books,a preliminary and comprehensively understanding and analysis of instrument analysis applications in the field of pharmaceutical engineering was made. Instrument analysis is one of the indispensable modern pharmaceutical engineering and important methods and ways.Through this scientific methods,a