常用药物检测仪器的原理和使用

常用药物检测仪器的原理及使用青岛大学医学院附属医院药物分析的任务青岛大学医学院附属医院

药品是关系人民生命健康的特殊商品，药品的用法用量是药品使用的重要组成部分。

需要有效控制药品的性状、真伪、均一性、纯度、安全性和有效成分含量。

检测体内药物浓度可以用于研究药物代谢产生毒性的可能性，指导临床更加合理的用药。分析化学（仪器分析）的发展青岛大学医学院附属医院19世纪末，分析化学基本上由鉴定物质组成的定性手段和定量技术所组成，是一种技术手段。进入20世纪，化学分析法迅速发展，使分析化学成为一门科学，但分析化学以化

学分析为主。随着物理学和电子学的发展，

涌现了各种物理分析方法，出现了一些简便、快速的仪器分析方法，改变了经典分析化学

以化学分析为主的局面，使分析化学发展到

以仪器分析为主的现代分析化学。分析化学（仪器分析）的发展青岛大学医学院附属医院从20世纪70年代末开始，以计算机应用为主要标志的信息时代的来临，给科学技术的发展带来巨大的冲击。各学科的现代理论和技术的发展，尤其

是以计算机为代表的新技术的迅速发展，为建立高灵敏度、高选择性、高准确性、自动化或智能化的新方法创造了条件。

生物学、信息科学、计算机技术的引入，促使了仪器分析方法的蓬勃发展，也使

分析化学进入了一个崭新的时代。仪器分析的特点青岛大学医学院附属医院

仪器分析是利用各种学科的基本原理，采用电学、光学、精密仪器制造、真空、计算机等先进技术，探知物质化学特性

的分析方法。

仪器分析方法种类很多，所用分析仪器也各有特点，各种仪器分析方法都有其独立的原理及理论基础。仪器分析的发展青岛大学医学院附属医院药物的分析方法青岛大学医学院附属医院

化学分析重量分析法、酸碱滴定法、氧化还原滴定法、非水溶液滴定法、沉淀滴定法、配位滴定法等

仪器分析旋光计、折光计、pH计、紫外—可见分光光度计、红外分光光度计、气相色谱仪和液相色谱仪等仪器分析的特点青岛大学医学院附属医院灵敏度高：

大多数仪器分析法适用于微量、痕量分析。原子吸收光谱法：

10-4～10-15g ，吸光光度法:10-5～10-8g ，气相色谱法：10-9g取样量少：化学分析法需用10－1～10－4g；仪器分析试样常在

10－2～10-8g。在低浓度下的分析准确度较高：

含量在10-5％～10-9％范围内的杂质测定，相对误差低达1％～10％。快速、方便：省去了繁多化学操作过程。随自动化、程序化程度的提高操作将更趋于简化。可进行无损分析：或试样可回收。仪器分析的发展趋势青岛大学医学院附属医院

更的灵敏度高/更低的检测限

更好的选择性/更少的基体干扰

更高的准确度/更好的精密度

更高的分析速度

更高的自动化程度

更小的样品量要求，并且实现微损或无损分析

原位的、活体内、实时分析药物测定方法的标准青岛大学医学院附属医院

准确性

精密度

专属性

检测限

定量限

线性

范围

耐用性常用药物检测仪器青岛大学医学院附属医院一、分析天平

分析天平是定量分析中最重要的精密衡量仪器之一。常量分析天平一般可称准至0.0001g，最大载重为200g

。

电子天平的特点：快捷、准确、简便青岛大学医学院附属医院电子分析天平水平仪水平支脚青岛大学医学院附属医院电子分析天平的使用青岛大学医学院附属医院

校准：调整水平,按下开／关“键,显示稳定后，如不为零则按“TARE”键，稳定地显示“0.0000g

”后,按一下校准键(CAL),天平将自动进行校准，屏幕显示出“CAL”,表示正在进行校准。“CAL”消失后，表示校准完毕,应显示出

"0.0000g",如果显示不正好为零,可按一下"TARE"键,然后即可进行称量。电子分析天平的使用青岛大学医学院附属医院

接通电源并预热（约25分钟）使天平处于备用状态。

TARE键去皮

称量：打开电子天平侧门，将被称物轻轻放在称盘上,关闭侧门，待显示屏上的数字稳定并出现质量单位“g”后,即可读数(最好再等几秒钟)并记录称量结果。

称量完毕后，关闭电源，盖好天平罩。称取中的重要概念青岛大学医学院附属医院

称取0.1g（0.04-0.06），2g（1.5-2.5），2.0g（1.95-2.05），2.00g（1.995-2.005）

称定（精确到百分之一）与精密称定（精确到千分之一）

约（不得超过规定量的10%）分析天平的应用青岛大学医学院附属医院

药品称量是药物分析的基础，也是实施药物分析中的第一步。

准确的药品计量决定了各种药物检测的准确度与可信度。二、紫外-可见光分光光度计青岛大学医学院附属医院青岛大学医学院附属医院基本原理青岛大学医学院附属医院

当分子中的电子吸收能量后会从基态跃迁到激发态，然后放出能量（辐射出特征谱线）回到基态

。

光线依次照一定浓度的被测样品溶液时,就会发现部分波长的光被吸收。如果以波长λ为横坐标(单位nm),吸收度

(absorbance)A为纵坐标作图,即得到紫外光谱(ultra

violet

spectra，简称UV).紫外光谱吸收图青岛大学医学院附属医院原理青岛大学医学院附属医院

原子或分子的能级E1、E2、E3、E4

△E=E激发态—E基态=hγ=hc/λ

原子或分子吸收特定波长的能力，实现能级跃迁，因而产生光的吸收现象。

紫外光波长200-400nm，可见光波长400-760nm。原子和分子的能级跃迁E4E3E2青岛大学医学院附属医院E!电磁波的波长和能量核跃迁 分子电子跃迁 分子振动 分子转动内层电子跃迁 分子在磁场内自转X射线紫外可见红外微波 无线电波远紫外近紫外近红外中红外远红外108

107青岛大学医学院附属医院5*1042.5*104

1.25*104

4000波数（cm-1）666

400

25 4*10-2物质的颜色和对光的选择吸收

(1)、光吸收程度最大处的波长，称为最大吸收波长，常用λmax表示.

(2)、光吸收曲线与物质特性有关，这些特性客作为物质定性鉴定的依据.

(3)、组成量度不同的同种物质的溶液，在一定波长处吸光度随溶液的组成量度增加而增大，这个特性可作为物质定量分析的依据.IoItIaIo=

Ia

+

It+

IrIr青岛大学医学院附属医院

设入射光，吸收光，透射光和反射光的强度依次为Io，I

a，It，Ir，则他们之间的关系为:光吸收的基本定律原理青岛大学医学院附属医院

Lambert-Beer定律

Lambert定律

——吸收与液层厚度（b）间的关系

Beer

定律

——

吸收与物质的浓度（c）间的关系

A

=

-lgT

=

K

·

b

·c

吸光度A与溶液的浓度C和吸收池的浓度成正比。基本结构光源

可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在320～2500 nm。

紫外区：氢、氘灯。发射185～400nm的连续光谱。单色器（将混合光分成单色光的光栅）光源单色器青岛大学医学院附属医院样品室检测器显示3.

样品室样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。检测器利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍增管。结果显示记录系统检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理青岛大学医学院附属医院比色皿使用前校正青岛大学医学院附属医院使用

指定波长鉴别

全波段扫描

测定吸光度A青岛大学医学院附属医院定量公式

A=E*C*L

A吸光度，E吸收系数，C为被测物质溶液的浓度，L为液层厚度。

E1%1cm青岛大学医学院附属医院应用青岛大学医学院附属医院

乙胺嘧啶的鉴别供试品溶液在272nm处有最大吸收，在216nm处有最小吸收。

盐酸氯丙嗪的鉴别盐酸（9→100）溶液，254nm和306nm处有最大吸收，且306nm处的吸光度约为0.46.三、红外分光光度计青岛大学医学院附属医院红外光谱青岛大学医学院附属医院基本原理青岛大学医学院附属医院基本原理青岛大学医学院附属医院红外吸收峰的位置取决于各化学键的振动频率。键的振动频率与组成化学键的原子的质量和化学键的性质有关。成键原子的质量越小，吸收峰的波数就越高键长越短，键能越高，吸收峰所在的波数也越高理论原理青岛大学医学院附属医院

E

=

E➓✚

E转＋

E振✚

E电

E电子（如UV图谱）

E➓不引起偶极距的变化，不能与外加电磁波相互作用，不产生红外吸收。

红外可以起震动能级的跃迁，震动能级的跃迁同时包含转动能级的跃迁，因此又称振-转光谱。

分子发生震动能级跃迁需要吸收一定的能量，对应相应的波数。伸缩震动丙酮C=O伸缩振动1716cm-1青岛大学医学院附属医院甲基丙烯酸C=C伸缩振动1637cm-1弯曲振动青岛大学医学院附属医院傅里叶变换红外光谱仪结构框图光源干涉仪

样品室检测器计算机干涉图光谱图青岛大学医学院附属医院红外光谱图：4000-1333cm-1为特征谱带区，1333-400cm-1为指纹区纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ(μm)或波数1/λ

(cm-1)应用：有机化合物的结构解析。定性：基团的特征吸收频率；定量：特征峰的强度；红外光谱与有机化合物结构特征谱带区青岛大学医学院附属医院

不同分子中相同基团的某种振动模式，有相当强的红外吸收强度，且与其它振动频率分得开，这种振动频率称为基团频率。

基团频率受分子中其余部分影响较小，具有特征性，用于鉴定该基团的存在。

大多数特征基团频率出现在4000－1330cm-1之间。指纹区青岛大学医学院附属医院

1330－400cm-1区间称为指纹区。

指纹频率不是某个基团的振动频率，而是整个分子或分子的一部分振动产生的。分子结构的微小变化会引起指纹频率的变化。指纹频率没有特征性，但对特定分子是特征的。

不能企图将全部指纹频率进行指认。红外光谱8个重要区段青岛大学医学院附属医院波数（cm-1）振动类型3750～3000O━H伸缩N━H伸缩3300～3010≡C━H伸缩=C━H伸缩3000～2800C━H伸缩2400～2100C≡C伸缩C≡N伸缩━N=C=O

伸缩━O=C=O

伸缩波数（cm-1）振动类型1900～1630C=O伸缩1675～1500C=C伸缩C=N伸缩N=N伸缩1475～1300C━H面内弯曲1000～650=C━H

面外弯曲≡C━H

面外外弯曲位移的因素外部因素青岛大学医学院附属医院内部因素电效应氢键振动的偶合立体障碍影响峰位置变化的因素化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部结构和外部因素影响。相同基团的特征吸收并不总在一个固定频率上。苯衍生物的

C=C苯衍生物在1650

~

2000

cm-1出现C-H和C=C键的面内变形振动的泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位置。2000

1600红外吸收及红外光谱图芳香环伸缩振动（1600-1430cm-1之间）甲基的C-H伸缩震动（3000cm-1附近出现多个峰）指纹区为C-H的面内、面外弯曲震动青岛大学医学院附属医院红外光谱的应用青岛大学医学院附属医院

鉴定是否为某已知成分

鉴定未知结构的官能团

区别分子的几何构型、立体构象。应用（主要用于定性分析）青岛大学医学院附属医院

甲苯咪唑（驱肠虫药）

A晶型（低效晶型）640cm-1处有强吸收、662cm-1处吸收很弱

C晶型（有效晶型）

640cm-1处吸收弱、

662cm-1处吸收强

取供试品与含A晶型10%的甲苯咪唑对照品各约25mg，分别加液状石蜡研磨，制成厚度约0.15mm的糊片，分别测定两个片子在640和662处的校正吸收值

之比，供试品的吸收值比值应小于对照品。四、高效液相色谱仪青岛大学医学院附属医院简介青岛大学医学院附属医院

高效液相色谱法（HPLC）是20世纪60年代末70年代初发展起来的一种新型分离分析技术，随着不断改进与发展，目前已成为应用极为广泛的化学分离分析的重要手段。它是在经典液相色谱基础上，引入了气相色谱的理论，在技术上采用了高压泵、高效固定相和高灵敏度检测器，因而具备速度快、效率高、灵敏度高、操作自动化的特点。

20世纪初：俄国植物学家茨维特提出经典液相色谱法。经典液相色谱法包括柱色谱、薄层色谱、纸色谱。

20世纪60年代末：随着色谱理论的发展、高效细微固定相的开发、高压恒流泵及高灵敏度检测器的应用，高效液相色谱法得到了突破性的发展。青岛大学医学院附属医院色谱的基本原理青岛大学医学院附属医院

色谱过程是物质分子在相对运动的两相（固定相和流动相）间分配平衡的过程，混合物中，若干两个组分的分配系数（K）或容量因子（k)不等，则被流动相携带移动的速度不等——差速迁移，从而被分离。色谱的基本原理青岛大学医学院附属医院极性与非极性青岛大学医学院附属医院

分子是否极性取决于分子中电荷的分布情况

电荷在分子中呈中心对称分布时，该分子就是非极性的，否则分子就有极性。

极性分子易溶于极性溶剂，反之，非极性分子易溶于非极性溶剂

常见的极性溶剂（水、乙醇、甲醇、乙腈）

常见的非极性溶剂（正己烷、煤油）水分子青岛大学医学院附属医院环己烷高效液相色谱仪的构造青岛大学医学院附属医院高效液相色谱仪的特点青岛大学医学院附属医院

高压（

150～350×105Pa

）

高速（一般可达1～10ml/min）

高效（使用不同固定相，分离效率高）

高灵敏度

适应范围广。对于高沸点、热稳定性差、相对分子量大（大于

400 以上）的有机物（这些物质几乎占有机物总数的

75%

～

80% ）原则上都可应用高效液相色谱法来进行分离、分析。 据统计，在已知化合物中，能用气相色谱分析的约占20%，而能用液相色谱分析的约占70～80%。色谱柱简介青岛大学医学院附属医院

正相柱------固定相通常为硅胶以及其他具有极性官能团胺基团，如（NH2）和氰基团（CN）的键合相填料。由于硅胶表面的硅羟基（SiOH）或其他极性基团极性较强，因此，分离的次序是依据样品中各组分的极性大小，即极性较弱的组份最先被冲洗出色谱柱。正相色谱使用的流动相极性相对比固定相低，如正已烷，氯仿，二氯甲烷等。

反相柱------固定相通常是以硅胶为基质，表面键合有极性相对较弱官能团的键合相。反向色谱所使用的流动相极性较强，通常为水、缓冲液与甲醇、乙腈等的混合物。样品流出色谱柱的顺序是极性较强的组分最先被冲洗出，而极性弱的组分会在色谱柱上有更强的保留。常用的反向填料有：C18（ODS）、C8（MOS）、C4（Butyl）、C6H5（Phenyl）等。分析方法的建立青岛大学医学院附属医院色谱柱的选择：疏水性的样品——反相键合色谱；亲水性的样品——正相键合色谱；生物大分子——体积排阻色谱；无机离子化合物——离子对色谱；高分子聚合

——凝胶色谱；同系物的分离——吸附、分配和键合色谱；同分异构体对映异构体——双键或取代基异构用吸附色谱；——多环芳烃异构选用反相键合；——流动相加入手性选择剂或具有光学活性的固定相。色谱图青岛大学医学院附属医院色谱系统适用性试验分离度R=2(tR2-tR1)/(W1+W2)R》=1.5青岛大学医学院附属医院色谱系统适用性试验

理论板数n=5.54（tR/Wh/2)2

分离度R=2(tR2-tR1)/(W1+W2)青岛大学医学院附属医院色谱系统适用性试验

重复性

连续进样5次，除另有规定外相对标准偏差不大于2.0%

拖尾因子T=W0.05h/2d1（0.95-1.05）青岛大学医学院附属医院HPLC色谱图实例青岛大学医学院附属医院青岛大学医学院附属医院常用方法

内标法

外标法

自身对照法（计算杂质与成分峰面积比）

面积归一法（适用于粗略考察杂质）青岛大学医学院附属医院内标法S为内标物质f为校正因子R为对照品X为供试品样品与对照品同时进样青岛大学医学院附属医院外标法样品与对照品分别进样（两次进样）R为对照品X为供试品青岛大学医学院附属医院色谱方法的建立青岛大学医学院附属医院

线性

精密度

准确度进样针青岛大学医学院附属医院色谱柱流动相过滤器青岛大学医学院附属医院样品过滤器高效液相色谱的应用

中药指纹图谱甘草的HPLC指纹图青岛大学医学院附属医院高效液相色谱的应用青岛大学医学院附属医院

药物鉴别

杂质检查

含量测定示例青岛大学医学院附属医院

诺氟沙星的含量测定十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂，

0.025mol/L磷酸溶液—乙腈（87:13）为流动相；流速每分钟0.8ml；检测波长278nm。理论塔板数不低于2000.取本品约25mg，精密称定，置100ml量瓶中，加0.1mol/L盐酸溶解，加水稀释，精密量取5ml，置50ml量瓶中，加流动相稀释至刻度，精密量取20μl注入液相色谱仪，记录色谱图，另取诺氟沙星对照品，同法测定。按外标法以峰面积计算。药物的含量测定示例青岛大学医学院附属医院

诺氟沙星

氯丙嗪

地西泮原料药软膏和乳膏胶囊和滴眼液HPLC法UV法HPLC法原料药片剂注射液非水滴定法UV法（254nm）UV法（306nm）原料药片剂注射液非水滴定法UV法（吸收系数）PHLC法（内标萘）五、质谱仪青岛大学医学院附属医院工作原理青岛大学医学院附属医院

把化合物用一定的方式裂解后生成的各种离子，按质量大小排列而生成的图谱

常用量约1mg，最少用量只需几微克。

中性粒子与负离子不出现峰。

强度最大的离子峰作为100%，成为基峰，其它峰与基峰比较，求出相对强度

纵坐标为相对丰度，横坐标为质荷比（M

/Z）170937765[M1+H+]m/z

170m/z

93m/z77m/z

65质谱法是一种按照离子的质荷比（m/z）大小对离子进行分离和测定的方法。质谱法的主要作用是：准确测定物质的分子量根据碎片特征进行化合物的结构分析分析时，首先将分子离子化，然后利用离子在电场或磁场中运动的性质，把离子按质核比大小排列成谱，此即为质谱。青岛大学医学院附属医院质谱分析的原理1、进样化合物通过汽化引入离子化室；2、离子化在离子化室，组分分子被一束加速电子碰撞（能量约70eV），撞击使分子电离形成正离子；M

——

M+

+

e或与电子结合，形成负离子M

+

e

——

M—：4、荷电离子被加速电压加速，产生一定的速度v，与质量、电荷及加速电压有关：3、离子也可因撞击强烈而形成碎片离子5、加速离子进入一个强度为H的磁场，发生偏转，半径为：将（1）（2）合并：当r为仪器设置不变时，改变加速电压或磁场强度，则不同m/z的离子依次通过狭缝到达检测器，形成质量谱，简称质谱。进样系统(inlet

system)离子源(ion

source)质量分析器（mass

analyzer）检测器（detecter）真空系统（Vacuum

system）质谱仪的组成24113410677图3-3对图3-1b中峰3的正离子碎片扫描图应用青岛大学医学院附属医院

测定化合物分子量和结构

气质联用，测定混合物中各组分的化学结构和含量

测定药物代谢的各种产物六、其它常用的药物检测仪器青岛大学医学院附属医院

pH计

旋光计

荧光分光光度计

气相色谱

核磁共振仪血药浓度检测青岛大学医学院附属医院治疗药物监测的定义青岛大学医学院附属医院

治疗药物监测（Therapeutic

Drug

Mornitoring，TDM）是指根据药动学原理，采用现代分析手段，对血液和其他体液中的药物浓度进行测定并取得有关参数，为临床用药科学化、个体化、合理化提供依据，从而提高药物疗效，避免药物中毒反应。——《实验诊断学》

核心是以血药浓度为指标，通过个体化地调整用药方案，实现临床治疗目标。

TDM另一种表述：

Therapeutic

Drug

Management，是对药物治疗实行全程管理。TDM的理论及实践基础青岛大学医学院附属医院

理论上认为，给药剂量与血药浓度有明确的相关性，而血药浓度与治疗作用相关。

实践中发现，给药剂量与血药浓度有关，但不是单纯的线性相关关系。药物疗效的高低主要取决于血液中药物的浓度，并非单纯取决于给药剂量，血药浓度与疗效的关系比药物剂量与疗效的关系更密切。

人体对药物的处置及反应性的差异导致药物对人体的作用存在着相当大的个体差异，按常规剂量给药时，有些人效果很弱或无效，而另一些人则可能出现毒性反应。