化学药中放射性及其他检测方案(激光拉曼光谱)

HORIBAScientific 2透射拉曼在药物领域的应用 RamanSpectroscopy 透射拉曼光谱应用综述 Vincent Larat， HORIBA Scientific， 213 rue de Lille， 59650 Villeneuve d'Ascq， France 摘要 透射拉曼模式相对于传统的背反射方式，为材料分析尤其是块状样品的平均信息采集带来了更多灵活性。 关键词 使用透射模式测试样品可以解决传统背反射显微拉曼所无法实现的问题。尽管透射拉曼并不是新兴技术，但是随着与高功率近红外激光器和精细附件联用的实现，人们对透射拉曼的研究热情与日俱增。 透射拉曼要求材料是可以实现漫散射的，比如药片、胶囊或其他漫散射或透明材料等需要获取整体信息的样品。它的应用不单单局限于医药领域，其他比如生物材料(组织、食物)或聚合物也可进行透射拉曼分析。透射拉曼的优势是可以穿透包装材料实现样品检测。 透射拉曼光谱 近几十年来，拉曼光谱仪的硬件技术已得到巨大的改进。如今借助显微镜，拉曼光谱仪可分析小至亚微米级的样品。然而，由于显微拉曼只能聚焦在样品表面的微小区域，所获取的信息有时会比较局限，因此难以给出非均相样品的完整信息。 透射拉曼则可以提供非均相样品的整体信息。如图1所示，通过采集激光照射对侧的透射拉曼信号，可以获取整个样品的平均光谱，表征样品的整体信息。相反的，背散射测试，尤其是与显微镜耦合的显微拉曼测试，可能只测到样品的部分信息。比如药片经常包覆糖衣，背 图1.透射拉曼测试(右)和显微背散射测试(左)的区别 散射测量主要获取的是糖衣的成分。图2显示了透射和背散射方式得到的消炎药布洛芬片剂的拉曼图谱：背散射(蓝色)曲线显示样品含大量的锐钛矿 TiO(主要峰位145cm)和糖(包衣的主要成分)。透射图谱(绿色)则显示更丰富的信息，除了来自包衣的锐钛矿拉曼峰之外，还测到内部药物主成分(布洛芬)的拉曼峰。 图2.消炎药布洛芬的背散射(蓝)和透射(绿)拉曼图谱 定量分析和校准方法 监控药物组分中的有效成分 API是保证药剂成分准确的重要方式。由于药片或胶囊的透射拉曼图谱可以表征样品的整体信息，而不随局部成分的均匀性而变化，因此可以对不同含量的样品进行定量分析。 图3.不同API含量的两种药片的透射拉曼图谱(分别为标准含量的85%和115%) 图4.对不同API含量的药片光谱进行 PLS定量分析后建立的标准曲线和交互验证结果 通过透射拉曼分析已知含量的标准参考样品，并应用合适的化学计量学算法(如PLS-偏最小二乘法)，可以建立标准曲线。然后将标准曲线应用于未知药片，从而获得定量信息。图3显示API成分在标准含量的85%-115%(相当于总重量的21.2-28.7%)之间的透射图谱差异。图4显示相应样品的标准曲线，交互验证结果说明该方法可给出合理的定量结果。 很多活性成分有多种晶型，但可能只有其中一种是有效晶型，可以用于药剂生产。因此必须控制药物混合物中所使用的晶型。拉曼光谱是一种无损、非接触的分析方法，且对多晶型的鉴别非常灵敏，因此可以很好地用于鉴别药片或胶囊中药物的晶型。 图5.含有晶型1和晶型2胶囊的一阶导光谱 从上图可以看出两种晶型的图谱具有显著的区别，这表明透射拉曼可以识别制剂中的不同晶型。此外，透射拉曼还可以定量分析出混合晶型中含量极低的无效晶型(比如此例中，可从晶型1中鉴别出含量低至2%的晶型2)。 无需制样即可分析食物中的脂肪组成 食物中的脂肪酸组成可从多个方面反映食物的质量，比如摄入反式脂肪会增加健康问题的风险，因此其含量已写入很多国家的法规中。 脂肪组织不同脂肪层(外层和内层)之间的脂肪酸组成是变化的，因此如果需要了解样品的完整信息，就有必要获取整块样品的平均图谱。 透射拉曼即可提供这样的平均信息。示例给出出羊、小牛和猪的脂肪组织的透射拉曼光谱。不同尺寸和厚度的样品在分析时不需要任何前处理即可用于透射拉曼分析。 拉曼图谱可给出样品组分的多种信息。比如，图谱中清晰可见反式脂肪酸 (1668cm°与反式脂肪酸的 C=C键结构对应)。 图6.不同物种(羔羊、猪、小小牛)的透射拉曼图谱，激发波长： 785 nm 类似地，拉曼图谱可以获得脂肪酸的定量信息，也可以根据脂肪组织的拉曼指纹图谱对不同物种进行分类，如图7所示。 图7.羔羊、猪和小牛脂肪组织的主成分分析结果 透射拉曼光谱的新应用 聚合物 虽然透射拉曼特别适用于药物应用，但是事实证明，它在其他各类样品中也可以获得类似的成功结果。 比如聚合物样品：图8是双层 PE/PP 的透射拉曼测试结果，图谱可见两者的光谱特征。 图8.聚合物材料PE、PP，和双层 PP (1.5 mm)/PE (0.75 mm)的透射图谱 因此透射拉曼技术可以用于聚合物样品的质量控制：包括定量分析不同层和/或组分。 透过包装测试 如前所示，透射拉曼适合于块状样品的整体分析。此外，，它也可以在不破坏包装材料的前提下直接分析包装内的样品。图9是透过 PET包装材料获得的沐浴乳的拉曼图谱。从图上可以看出：包装材料 PET 对结果的影响很小，因此透射拉曼非常适合于包装内产品的质量控制。 图9.沐浴乳的透射图谱：纯沐浴乳、包装内的沐浴乳和PET装材料 由于透射拉曼分析无须对样品包装进行破坏，且无需将样品转移到其他容器，以免在转移过程中引入其他污染或干扰因素，因此适合于直接对包装内的产品进行稳定性研究。 透射拉曼是分析块状材料的最佳选择。事实证明透射拉曼在药物分析，如药片、粉料混合物分析中都是不二选择。透射拉曼也被成功地应用在其他样品中，比如聚合物、生物组织或透明材料，也可以透过包装评估内部产品的成分。除此之外，透射拉曼提供样品的整体平均信息，.是混合物定量分析的有效工具。 HORIBA Scientific 北京 北京市海淀区海淀东三街2号欧美汇大厦12层(100080) T：010-8567 9966上海 上海市长宁区天山西路1068号联强国际广场A栋一层D单元(200335) T：021-22139150/6289 6060广州 广州市天河区体育东路138号金利来数码网络大厦1612室 (510620) T：020-3878 1883成都 成都市青羊区人民南路一段86号城市之心大厦17层C1(610016) T：028-86202663/8620 2662西安 西安市高新区锦业一路56号研祥城市广场B栋Win国际2306室 T：029-88868480 ( √K. B u ckley， P. M atousek， J. P harm. Biomed. A n al. 55， 645-652 (201 1 ). ) ( √J. J o hansson， A. Sparen， O. Svensson， S. Folestad， M. Claybourn， Appl.Spectrosc. 61， 1211-8(2007). ) ( √ H e idi Najbjerg， N i ls Kristian A fseth， Jette F . Young， H anne C. Bertram，Mona E. Pedersen， Stine Grimmer， Gjermund Vogt and Achim K ohler，Monitoring cellular responses upon fatty acid exposure by Fo u riertransform i nfrared spectroscopy and Raman spectroscopy， Analyst， 136，1649-1658，2011. ) ( √ B e attie， J. R. et al.， 2006， Prediction of Adipose Tissu e CompositionUsing Raman Spectroscopy： Average Properties and Individual FattyAcids， Lipids， v. 41， n°3， p.287-294 ) ( √ Afseth， N . K .， V. H. Segtnan， B. J . Marquardt， and J. P. Wold ， 2005， Raman and near-infrared spectroscopy for qu a ntification o f fat composition in a complex food model system： Applied Spectroscopy， v.59，p.1324-1332. ) ( √ Jonas Johansson， Staffan Folestad， C hristoffer Abrahamsson， Tomas Svensson and Stefan Andersson-Engels， NIR News， 17(4)， 2006 ) F：010-8567 9066 F：021-6289 5553 F：020-38781810 HORIBAExplore the futureAutomotive Test Systems Process & Environmental Medical lSemiconductorl Scientific 使用透射模式测试样品可以解决传统背反射显微拉曼所无法实现的问题。尽管透射拉曼并不是新兴技术，但是随着与高功率近红外激光器和精细附件联用的实现，人们对透射拉曼的研究热情与日俱增。 透射拉曼要求材料是可以实现漫散射的，比如药片、胶囊或其他漫散射或透明材料等需要获取整体信息的样品。它的应用不单单局限于医药领域，其他比如生物材料 (组织、食物)或聚合物也可进行透射拉曼分析。透射拉曼的优势是可以穿透包装材料实现样品检测。