分析技术新进展.doc

药品质量是药品安全性和有效性的基础，全面有效地控制药品质量是药物分析学的基本内容。由于药物分析学科发展依赖于分析技术的进步。近年来以色谱分析技术为代表在解决药物研究、开发和生产过程中的质量问题中，发挥了重要作用。笔者重点对过去一年多药物分析领域的进展状况、存在问题和发展方向等进行简要综述。 1分析技术新进展 在过去的2年中，发表在国际著名学术期刊如美国An- alytical Chemistry、Journal of Chromatography A和Journal of Chromatography B，德国Electrophoresis和Chroma- tographia等有关药物分析的论文有近300篇，涉及的分析方法和技术主要有高效液相色谱法（HPLC）、气相色谱（GC）、高效毛细管电泳（HPCE）、色谱质谱联用技术以及化学计量学（Chemometrics，Chemo）。 1.1色谱联用技术 随着科学技术的发展，药物分析新技术也在不断涌现。联用技术如SPME-GC，HS-GC/MS、PT（吹扫捕集）-GC- MS、热裂解-GC-MS和LPME（液相微萃取）-HPLC等可使样品制备与分析一体化，而HPLC-DAD、LC-MS、LC-NMR、多柱色谱（柱切换技术）和二维色谱（二维气相色谱、二维液相色谱及二维电泳）等大大提高了对被分析物的分离分析与鉴定能力，这些技术的应用促进了药物分析方法向自动化、智能化和微量化发展。 其中多柱色谱是采用柱切换技术即利用一个或多个切换阀（switching valve）将两根或两根以上的色谱柱联结，构成一定的色谱网络系统，从而在特定时间内使两种或两种以上流动相以不同流路或走向洗脱不同柱子，以达到多种不同分离目的技术。其主要目的是：增加色谱的分辨率及选择性；富集微量组分；在一个色谱网络中达到多个分离目标；在线衍生化，提高检测灵敏度及衍生化重现性；在线净化样品，使前处理自动化。此技术对于分析复杂样品如中药成分和体内药物具有广阔的应用前景。 二维色谱则能够显著提高峰容量以适应复杂样品的分离分析。二维色谱最早应用于纸色谱和薄层色谱，即使用不同溶剂进行双向展开，分离效率大大提高。实际上，全二维气相色谱（GCGC）和全二维液相色谱（LCLC）的出现，使二维色谱分离技术进入了一个崭新的天地。全二维色谱联用时，接口不仅承担将前一级色谱的组分传递到后一级色谱中，而且还要对前一级色谱的某些组分发挥收集式聚集作用。目前，二维色谱尤其是二维电泳在蛋白组学研究中极为活跃，可检测具有差异化的蛋白，联用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）及电喷雾串联质谱（ESI- Q-TOF）技术鉴定目标蛋白。而色谱聚焦一无孔硅胶反相分离和强阳离子交换（SCX）-反相（RP）分离等二维液相色谱技术弥补了二维电泳不能很好显示低丰度、疏水性、偏碱性、极大和极小蛋白、费时、费力、难以自动化等不足，有望成为蛋白组学及大分子化合物分析的有力手段之一。 1.2光谱分析技术 在药物分析中，光谱法作为经典的定性、定量分析方法得到了长足的发展。近年来，更被广泛应用于植物药、动物药、矿物药的鉴别研究中。其中近红外光谱（NIR）鉴别法将中药材复杂的化学组分作为整体，对其有效成分进行质量控制，是一种专属性强，重现性好的鉴别方法，利用其对中药进行整体质量评价，具有不破坏样品，无化学处理，方法快速、有效等优点。近红外方法常用于易混淆、真伪中药材的鉴别研究，也可用于定量分析。它能够反映样品的综合信息，易于在线应用，加之各种解析复杂红外光谱软件的推广应用，近红外光谱法将会成为中药鉴别的有力手段。 核磁共振技术（NMR）及仪器在结构生物学中具有重要的影响，它的应用也已延伸到药物分析学科中，许多种类的蛋白和蛋白与配体的相互作用研究都可依赖NMR技术完成。 1.3化学计量学方法 化学计量学作为一门新兴的化学分支学科，综合运用数学、统计学、计算机科学以及其他相关学科的理论与方法，优化化学量测过程，并从化学量测数据中最大限度地提取有用的化学信息。化学计量学方法在药物分析中应用日渐广泛，主要有聚类分析（CA）、主成分分析（PCA）、偏最小二乘法（PLS）、人工神经网络、主成分回归法（PCR）-偏最小二乘法（PLS）、主成分分析（PCA）-人工神经网络、小波变换-人工神经网络以及运用于色谱峰定性的直观框导式演进特征投影等分辨方法进行药物成分的定性定量评价。 2中药分析 中药作为防治疾病的有效药物，在过去10年中已取得了长足的发展。在刚刚召开的全国中医药科技工作会议上，已对中医药科技工作进行了全面回顾和总结，提出“十一五” 期间将以中医药事业发展“十一五”规划为指导，大力加强中医药的基础和临床研究工作。其中在中药研究方面要开展：中药物质基础和作用机制研究；中药鉴别技术研究；常用中药材、饮片质量标准和质量控制研究；中药现代分离提取技术应用研究；以及有效中药新药的开发研究等。可见，将现代分析方法和技术应用于中药的研究、开发和生产过程中，以保障中药质量，提高中药疗效，加快中药现代化和国际化进程，将成为“十一五”期间药物分析工作者的迫切任务之一。以下就目前中药分析研究进展作一简要概述。 2.1中药复杂体系物质基础分析 中药的组成是复杂的，但是其物质成分是有限的，应用现代技术是可以分析清楚的。在此基础上，结合化学和数学的方法进行辨析与处理，为中药分析奠定模式基础。化学计量学可作为中药复杂体系中有效成分分析的有效方法，如因子分析是化学计量学中一种多元统计分析方法，在解决复杂体系的化学问题中具有强大的生命力，中药复杂体系中药效物质问题本质上仍属于化学物质问题，所以利用准确的仪器分析方法尤其是分离与分析联用技术，并结合计算机技术，通过因子分析方法则可对中药复杂体系进行定性定量评价。 中药有效组分是中药发挥作用的主要物质基础，将现代药理学的研究方法、技术与模型，应用于中药有效组分的筛选发现之中，提高中药分析的科学水平。如应用仿生学、基因组学等学科的理论和进展，发现新的药物靶标，从分子、基因、受体、组织和整体水平系统准确地确定中药复杂体系中的药效物质。 2.2中药分离提取方法 分析样品的制备是药物分析的重要环节，有统计显示： 70%80%的分析时间是用于样品制备，且60%以上的分析误差源自非规范化的样品前处理。近年来，虽然简便、高效、重现好，自动化程度高的样品处理技术如加压溶剂提取、微波辅助提取等在国外已有较多应用，但水蒸汽蒸馏、回流提取、索氏提取等操作费时、溶剂耗用量大的样品处理方法仍是国内药物分析特别是中药成分气相色谱分析常用的样品制备方法。 另外，虽然超声波提取具有简便、快速等特点，但其技术参数如功率与频率的规范化已是亟需解决的问题。而通过 30多年的发展，SFE作为一种新的提取技术已经为人们所公认；尤其对高附加值、热敏性、难分离物质的回收和微量杂质的脱除有其优越性，此技术在中药成分分析中已得到了较广泛的应用。总体来说，被分析物的性质差异决定其最佳的样品处理方法也不尽相同，西药因成分相对单一，样品前处理方法以直接溶解和液液萃取为主；而中药样品制备方法就要复杂得多，不同成分的最佳提取方法各异。因此，应加强中药成分分析的样品制备方法比较研究，尤其需要注意被分析物与基质具有明显相互作用的样品处理，此时的回收率实验可能并不能真实反映方法对被分析物的提取效率，而不同样品提取方法的比较有助于发现此问题。此外，未来药物分析的样品处理方法应加强加压溶剂提取、微波提取、顶空进样和固相微萃取技术的应用研究，以提高样品制备方法的自动化程度。 3体内药物分析 3.1药动学分析 随着临床药学、药动学和生物药剂学等研究领域的迅猛发展，以人或动物体液及各种组织器官中药物及其代谢物浓度测定为基础的体内药物分析已成为国内外药学研究领域引人注目的前沿技术之一，也是国内药物分析的热点，中药药动学的研究更是方兴未艾。但值得注意的是，中药药动学是一门新兴学科，加之中药及其复方应用的特殊性与复杂性，常规化学药动学研究方法显然难以客观反映含有该成分的中药及其方剂的药动学特点。因此，探索与建立适合中药临床实际的药动学研究方法是当务之急。 3.2手性药物分析 手性是自然界存在的一种普遍现象，在药物化学领域尤为突出，已知药物中有3040是手性的，而手性药物的不同对映体常显示出不同的药理学、毒理学和药动学特性如 -受体阻断剂普萘洛尔（propranolol）的两个对映异构体的体外活性相差98倍。因此，手性分离对于研究手性药物对映体的药动学、药效学和手性药物质量控制就显得尤为重要。手性色谱学，尤其是手性高效液相色谱法、手性气相色谱法和手性毛细管电泳法等的发展，为手性药物对映体的分离提供了有效的手段。色谱法分离药物对映体的方法主要有间接法（手性衍生化试剂法）和直接法（手性流动相添加剂法和手性固定相法），手性萃取的发展使简便、快速、经济地大量制备手性对映体成为可能。 4药物分析学科重点发展方向 用现代化分析方法科学、有效和全面地控制药物的质量，了解药物复杂体系的作用过程规律，一直是药物分析界努力探索和研究的重大课题。今后重点发展方向具体包括以下几个方面。 系统的中药物质基础研究；中药物质基础与药理作用相关性研究；中药有效组分与中药方剂的体内过程比较研究；化学计量学在复杂体系药物分析中的应用研究； 药物代谢组学研究；手性药物的高效拆分介质与分析技术研究；药物与靶体相互作用研究；适用于低剂量药物体内分析的高灵敏分析方法研究。(一)体内药物分析在新药评价和新药开发中的意义随着医药工业的迅速发展，人们在长期的医疗实践和药品生产中认识到，要达到药物使用的安全、合理、有效，首先耍从管理上、生产技术上对药品进行全面质量管理，从而从物质上充分保证药品质量。但仅仅做到这一点是不够的，大量事实证明，如无保人的临床药理学和临床药学研究给新药以确切的评价，要做到临床安全、合理、有效地用药将会遇到许多困难。因此，加强药物在机体内作用机理的研究，包括药物的药代动力学研究和制剂的生物利用度研究，以了解和阐明药物结构、理化性质、剂型及生产工艺与药物疗效、血药掖度、药理作用、体内转化等关系，己成为评价药品质量的重要内容和依据。我国于1985年7月颁布了新药审批办法，规定申报新药必须提供有关药代动力学研究资料。通过分析测定人体或动物体内各种体掖、组织中药物及其代谢物的掖度和服药后两者掖度随时间的变化情况。经数学处理，求出各种动力学参数，如血药浓度的峰值、达峰掖度的时间、药时曲线下而积、表观分布容积、消除速率常数、半衰期、生物利用度等，定量地说明体内药物掖度与生物效应、临床疗效的关系，药物结构与药理作用的关系，以及药物代谢途径和作用机理等。同时，药物代谢研究的结果，又往往为设计和发现新药提供新的信息，有部分药物，其生物转化后的代谢产物较原型药物活性更高，因此，可利用药物代谢的知识来设计新药或对原有药物进行结构改造，从面产生具有新的作用特点的药物，或作用更强、疗效更好、毒副作用更小的新药，以满足临床需要。例如，保泰松是一种具有抗风湿、退热、止痛等活性的药物，也能阻止肾小管重新吸收尿酸。人们在研究其代谢时发现，代谢物之一经基保泰松比保泰松作用还强，但对肠胃道的刺激作用比保泰松小；另一代谢物保泰松醉虽没有抗风湿作用，但保留了排尿酸的作用。在处理保泰松醉的侧链时，发现台琉的衍生物有虽著的排尿酸作用。其中之一，保泰松的4-苯硫乙基类似物，通过亚矾生成反应被代谢产生更有效的排尿酸作用的药物亚碳酸保泰松。根据代谢的反应规律和活性产物结构，还可以反推设计生物前体，以获得新的化合物。对药物及其制剂的体内药代动力学研究，往往也是设计新剂型的基础，如各种缓释剂、肠溶剂、微囊剂、皮肤剂、控释剂等。显然，要开展药物代谢动力学研究、首先要解决的问题就是体内微量药物及其代谢物的分离分析方法。因此，体内药物分析已成为新药研究中不可缺少的重要组成部分。 (二)体内药物分析在临床合理用药中的意义医药界在很长一段时间内，曾错误地认为随着药物剂量的增加，血药浓度也会按比例升高，并与药理作用强度直接相关。因此，当临床上未达到预期疗效时，医生常是加大服药剂量，但有时会出现意想不到的后果，导致药物中毒反应。事实上，当药物进人体内后，大多数药物借助血液分布到作用部位或受体部位，当血药浓度达到一定水平时，才能产生相应的药理效应。药物在体内的药理作用强度和类型取决于药物与特异受体的相互作用。这种作用服从质量作用定律。根据“占领假说”，药物(X)与受体部位(R)结合形成络合物(RX)后，所发生的作用强度(A)与RX量(或浓度)成比例。药理作用的强度与到达作用部位或受体部位的药物浓度及受体数量有关，并且与受体药物间的亲和性有关。一般情况下受体的数量与其对药物的亲和性是相对稳定的，只有在少数情况下才会发生变化，如疾病、预先使用的其他药物等。因此可以认为，作用部位活性药物浓度直接与药物的药理作用强度有关。直接测定作用部位的药物浓度是很困难的，由于药物可以从细胞外液进入作用部位与受体结合，而细胞外液中的药物浓度又与血浆中药物浓度处于平衡状态，所以血浆中药物浓度可以间接地作为药物作用部位浓度的指标。虽然近年的研究发现有一些例外，但就大多数药物而言，药物的药理作用强度取决于血药浓度。综上所述，影响血药浓度的而轰很多，同一种给药方案难以对每一个病人都达到理想的治疗效果。因此，为达到用药安全、合理、有效，必须设计个体化给药方案，这就需要进行治疗药物监测(TDM)，以血药浓度为指标，达到个体化用药。要开展上述药物的体内研究和临床实际工作，首先要解决的问题也是建立体内微量药物及其代谢物的分离分析方法。早在20世纪70年代国外就有学者提出，“体液中药物测定已成为药物分析工作者的一种重要任务”、“历史必将证明体液中药物浓度的定量技术是药理学中是大进展之一”“药物动力学的成熟，同样依赖于体液中灵敏及合适的分析方法的发展”。可以认为，临床药学和临床药理学的发展，给药物分析学科提出了新的要求；同样，体内药物分析方法学的完善与提高成为上述学科的实验手段和赖以建立的技术基础。此外，药物滥用、吸毒、运动员服用兴奋剂以及公安司法部门进行的法医毒物分析，均涉及到体内药物(毒物)分析。例如，安眠镇痛药中的巴比妥类、盼噬嚎类、苯骈二氮革类药物，生物碱类中的阿片、颠茄、鸟头、马钱子等、还有异烟脱等，这些物质既是药物，也是毒物，监测的对象也是以生物体液为主，所以体内药物的分离分析方法，对滥用药物病人的求治，中毒病人的抢救，公安部门的破案均起到了重要作用。2011上半年食品安全事件回顾:瘦肉精猪肉险些拖垮中国最大肉类企业双汇的“瘦肉精事件”,几乎置整个中国于猪肉安全恐慌中。事件的罪魁祸首河南省孟州市等地养猪场,采用违禁动物药品“瘦肉精”饲养生猪,案件虽然最终告破,但该事件暴露出我国食品安全监管的缺失。据了解,“瘦肉精”是一种非常廉价的药品,对于减少脂肪增加瘦肉作用非常好。瘦肉精让养猪的单位经济价值提升不少,但它有很危险的副作用,轻则导致心律不整,严重一点就会导致心脏病。新华网染色馒头染色馒头是通过回收馒头再加上着色剂做出来的,如加入柠檬黄色素做成玉米面馒头,加入黑色素、工业石蜡做成红薯面馒头(俗称杂粮馒头)。“染色馒头”对人体最大的危害来源于其中添加的染色剂,这些染色剂可导致多种疾病。如果长期或一次性大量食用柠檬黄、日落黄等色素含量超标的食品,可能会引起过敏、腹泻等症状。当摄入量过大,超过肝脏负荷时,会在体内蓄积,对肾脏、肝脏产生一定伤害。齐鲁晚报膨大剂西瓜5月8日开始,江苏镇江丹徒区延陵镇大吕村40多亩西瓜大棚,就像布下了“地雷阵”,已结满瓜藤的大小西瓜,还没有成熟就一个个炸裂开来,有的炸得四分五裂,有的炸得像一朵花。其他瓜农的数十亩西瓜同样开始满地“开花”。有瓜农和专家指出,瓜农施用的“膨大增甜剂”是造成爆瓜的原因。膨大剂,化学名称叫细胞集动素,属于激素类化学物质,对植物可产生助长、速长作用,对人体的危害主要是神经系统的危险,能造成儿童脑炎,发育不良,痴呆等。此外,使用膨大剂后的果蔬味道变淡,吃起来口感不好,也不利于长时间储藏。吉林大学军需科技学院食品质量与安全专业教授徐克成认为:膨大剂按规范使用是无毒害作用的,但是如果滥用、大剂量使用膨大剂,是有潜在风险的。我国自引进以来,没有明确的规范剂量。很多农户为了利益大量施用膨大剂。农产品检验机构不会检测这项指标。激素黄瓜2011年5月,据媒体披露,有销售黄瓜的小贩自曝,不少头顶黄花身上带刺的黄瓜,都是抹过激素和避孕药的,以此保持黄花不败,并让黄瓜看着新鲜,这种黄瓜被称为“激素黄瓜”。然而,这种顶花带刺的黄瓜真的是涂抹了避孕药的结果吗？西北农林科技大学园艺学院教师孟焕文在接受记者采访时表示,顶花带刺的黄瓜肯定是用植物激素处理过了,而不是避孕药。正常情况下,黄瓜成熟后,顶部的小黄花会自然枯萎、掉落。而使用了生长素类激素的黄瓜,它的成熟期也会变短,成熟时顶部还留有鲜艳的黄花。据悉,植物生长激素