褶合光譜法在藥物分析中的應(yīng)用進(jìn)展

        1. 卷積光譜原理
??卷積光譜法基于格倫的正交函數(shù)法，并結(jié)合了導(dǎo)數(shù)光譜法的新數(shù)學(xué)變換方法。其基本原理是利用卷積變換技術(shù)將化合物的原始吸收光譜轉(zhuǎn)化為卷積光譜，顯示出原始吸收光譜組成的局部細(xì)節(jié)，其本質(zhì)是一種稱(chēng)為“數(shù)學(xué)顯微鏡"的離散小波變換(wavelertransform, WT) 一致的數(shù)學(xué)變換技術(shù)是將頻域函數(shù)以時(shí)域函數(shù)的形式在原始吸收譜上進(jìn)行局部變換，因此可以有效地從信號(hào)中提取信息，并執(zhí)行運(yùn)算函數(shù)如擴(kuò)展和翻譯。信號(hào)經(jīng)過(guò)多尺度細(xì)化分析。卷積光譜上的每個(gè)值都對(duì)應(yīng)著物質(zhì)在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光吸收特性，因此卷積光譜也具有定性和定量的特征。即紫外分光光度法中吸光度與濃度的線性關(guān)系轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)成分與濃度的線性關(guān)系，通過(guò)卷積曲線的差異進(jìn)行量化，為物質(zhì)的定性定量提供了理論依據(jù)。
?? 2.卷積光譜在藥物分析領(lǐng)域的應(yīng)用
??卷積光譜在藥學(xué)中的應(yīng)用主要是對(duì)藥物的定性鑒定（包括雜質(zhì)限度檢查）、定量測(cè)定和藥物穩(wěn)定性等幾個(gè)方面。
?? 2.1 藥品定性鑒定及雜質(zhì)限度檢查
??經(jīng)典的分光光度法是用來(lái)定性物質(zhì)的，主要是根據(jù)吸收光譜的波峰、波谷或者它們的比值的不同來(lái)判斷它們是否是同一種物質(zhì)，因?yàn)樗荒軠y(cè)量吸收光譜它可以反映全波長(zhǎng)范圍，因此不能*反映材料結(jié)構(gòu)的本質(zhì)特征。另外，由于UV-Vis光譜是寬帶吸收，曲線的形狀一般變化不大，不同化合物吸收光譜的細(xì)微差別被同一部分覆蓋。因此，經(jīng)典的分光光度法難以區(qū)分具有相似結(jié)構(gòu)的化合物。卷積譜定性技術(shù)充分利用整個(gè)譜中包含的結(jié)構(gòu)信息對(duì)材料進(jìn)行定性。首先將原始吸收光譜通過(guò)卷積變換基于正交多項(xiàng)式進(jìn)行正交變換和正交分解，將紫外可見(jiàn)吸收光譜分解成數(shù)百個(gè)卷積光譜，然后對(duì)卷積光譜進(jìn)行配對(duì)比較。具體來(lái)說(shuō)就是比較m維（m為測(cè)試點(diǎn)的波長(zhǎng)數(shù)）空間中的兩個(gè)向量是否重疊。如果是同一種物質(zhì)，兩個(gè)向量夾角為零，相關(guān)系數(shù)為1，否則為不同物質(zhì)。卷積光譜的定性系統(tǒng)揭示了物質(zhì)光吸收特性的細(xì)微變化，反映了藥物的內(nèi)在特性。有文獻(xiàn)報(bào)道，卷積光譜定性系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了10種結(jié)構(gòu)相似的甾體激素類(lèi)藥物的鑒定和5種二氫卟酚金屬配合物的鑒定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法對(duì)紫外-可見(jiàn)光吸收光譜非常相似的化合物的鑒別極為有效，可以達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)相似、滿(mǎn)足測(cè)定要求的有機(jī)或無(wú)機(jī)離子進(jìn)行鑒別的目的。卷積光譜的定性功能也可以擴(kuò)展到限制雜質(zhì)的檢查。卷積光譜可以揭示純品和雜質(zhì)有限的不純品在光吸收方面的細(xì)微差別，可以用差譜點(diǎn)的形式定量表示。毛志安等。用該方法檢測(cè)阿司匹林腸溶片中水楊酸的*。通過(guò)純乘積的自訓(xùn)練，得到了具有一定置信度、上下限為界的卷積譜標(biāo)準(zhǔn)。將測(cè)得的含有有限雜質(zhì)的不純產(chǎn)物的卷積光譜進(jìn)行比較，確定有限雜質(zhì)的差異光譜的取值范圍。以此為判別依據(jù)，對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定并與藥典進(jìn)行比較，結(jié)果一致。文獻(xiàn)中還報(bào)道了鄭宏等人。使用該系統(tǒng)限制檢測(cè)DNA樣品中的苯酚、氨基酸和內(nèi)毒素，可用于生化樣品的分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該方法對(duì)*極低或吸收曲線與主藥非常相似的已知雜質(zhì)進(jìn)行*是快速有效的。
?? 2.2 藥物定量
??2.2.1 單分量量化根據(jù)卷積譜的原理，當(dāng)背景干擾卷積譜的某個(gè)數(shù)學(xué)分量沒(méi)有貢獻(xiàn)而待測(cè)分量有貢獻(xiàn)時(shí)，可以認(rèn)為背景干擾已經(jīng)被消除。由于混濁背景（如片劑賦形劑的影響）通常只對(duì)常數(shù)項(xiàng)有貢獻(xiàn)，因此卷積光譜的應(yīng)用可以在不預(yù)先分離樣品的情況下實(shí)現(xiàn)藥物的準(zhǔn)確定量。由于卷積光譜信息量大，并且能夠自動(dòng)選擇最佳波長(zhǎng)和最佳回歸方程計(jì)算藥物濃度，因此比一般方法具有更高的自動(dòng)化程度和更簡(jiǎn)單的操作。高金波等使用卷積光譜法測(cè)定存在干擾成分時(shí)血清中惡丙嗪的濃度；劉世軍等。用該方法測(cè)定胃康膠囊中鹽酸小檗堿的含量；李健等。卷積光譜分析法，不分離樣品，直接測(cè)定復(fù)方鹽酸異丙嗪糖漿中鹽酸異丙嗪的含量。
?? 2.2.2 雙人組卷積光譜的定量應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)光譜重疊的二組分混合物的定量分析。基于卷積光譜可以圍繞數(shù)學(xué)分量值為零的平均波長(zhǎng)軸波動(dòng)的特性，雙組分混合物中每個(gè)分量的卷積曲線都有一個(gè)固定的過(guò)零點(diǎn)。零交叉波長(zhǎng)點(diǎn)量化另一個(gè)分量，反之亦然。與常規(guī)分析方法相比，結(jié)果沒(méi)有顯著差異。同時(shí)，無(wú)需分離的直接定量也避免了各種化學(xué)分離過(guò)程的繁瑣、耗時(shí)和由此產(chǎn)生的錯(cuò)誤。有文獻(xiàn)報(bào)道該方法已用于測(cè)定雙組分復(fù)方制劑的含量。
?? 2.2.3 多組分量化 由于多組分藥物中每種物質(zhì)的過(guò)零點(diǎn)可能不同，因此不能用一個(gè)共同的過(guò)零點(diǎn)進(jìn)行量化。因此，對(duì)于多組分混合物，根據(jù)卷積光譜和吸收光譜，同樣具有線性和可加性的特點(diǎn)，基于卷積光譜，結(jié)合偏最小二乘法求解多組分量化。研究結(jié)果表明，不同數(shù)值計(jì)算方法的舍入誤差對(duì)結(jié)果影響不大，對(duì)結(jié)果誤差影響最大的是待測(cè)元件分析信號(hào)與其分析信號(hào)的重疊程度。它們之間的相關(guān)性越大，分析結(jié)果就越不理想。考慮到卷積光譜可以放大化合物吸收光譜的細(xì)微差別，降低數(shù)學(xué)相關(guān)性，且卷積光譜信息量大，在卷積光譜的基礎(chǔ)上，采用偏最小二乘法進(jìn)行定量分析.篩選出zui好的結(jié)果。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，卷積光譜的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)多組分藥物的定量。
?? 2.3 藥物穩(wěn)定性試驗(yàn) 通過(guò)測(cè)定配伍中各成分的含量變化，可以考察配伍的穩(wěn)定性。卷積光譜用于確定藥物穩(wěn)定性。它從整個(gè)吸收范圍考察吸收曲線的變化，利用卷積光譜“放大"差分函數(shù)來(lái)捕捉其細(xì)微的變化，并以三維卷積光譜差分點(diǎn)的形式進(jìn)行定量表達(dá)，可以同時(shí)反映物質(zhì)在時(shí)域內(nèi)某一波長(zhǎng)處的吸光度值的變化（定量指數(shù)）和在時(shí)域內(nèi)光譜形狀的變化所表現(xiàn)出的物質(zhì)同一性（定性指數(shù)）的變化。傳統(tǒng)的分光光度法和傳統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析只能反映穩(wěn)定性檢驗(yàn)中定量指標(biāo)的不足，克服了藥物穩(wěn)定性測(cè)定中單一紫外吸收峰定量偏局部的缺陷，實(shí)現(xiàn)了定性結(jié)果的定量化。特快列車(chē)。鄭宏等。用此方法測(cè)試頭孢哌酮和舒巴坦溶液的穩(wěn)定性。劉麗麗等。研究了五種臨床靜脈滴劑的化學(xué)穩(wěn)定性；陸峰等。通過(guò)卷積光譜和高效液相色譜研究了氟康唑的穩(wěn)定性及其常用的相容性。結(jié)果表明，兩種方法沒(méi)有顯著差異，驗(yàn)證了卷積光譜替代高效液相色譜對(duì)藥物相容性穩(wěn)定性的可行性。
?? 2.4 其他卷積頻譜分析方法的本質(zhì)是一種信號(hào)處理技術(shù)，任何具有線性和加性特征的信號(hào)都可以通過(guò)卷積變換技術(shù)進(jìn)行處理。所以。卷積光譜不僅適用于紫外-可見(jiàn)吸收光譜，還適用于紅外、熒光、核磁共振、色譜分析儀等分析信號(hào)的處理，在許多學(xué)科中得到了廣泛的應(yīng)用。陸峰等。使用卷積光譜研究紫外線引起的脫氧核糖核酸（DNA）的突變，并以卷積光譜差值的形式量化DNA突變的程度，其靈敏度遠(yuǎn)高于二階導(dǎo)數(shù)光譜。 DNA中加入二甲亞砜后卷積譜差譜的變化與高性能毛細(xì)管電泳指紋圖譜結(jié)果一致。卷積光譜分析過(guò)程簡(jiǎn)單快速，可用于抗紫外線損傷和抗誘變藥物的初步篩選。鄭宏等。用卷積光譜法測(cè)定β-半乳糖苷酶的活性，證實(shí)與吸光度值分析方法相比，該方法不僅簡(jiǎn)單快捷，而且靈敏度和準(zhǔn)確度高。
?? 3. 結(jié)論
??卷積光譜的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的測(cè)定，無(wú)需分離。操作更簡(jiǎn)單。卷積光譜法也有其不足之處。例如，它不能用于確定包含未知成分的復(fù)雜系統(tǒng)。但是，隨著光譜采集器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，相信卷積光譜學(xué)將會(huì)有更廣泛的應(yīng)用。