便携式拉曼光谱仪用于降糖药品快速检测的研究

罗 娅 ,柳 艳,胡茜茜,陆 峰

(1.解放军第169医院， 湖南 衡阳 421002；2.第二军医大学药学院，上海 200433)

便携式拉曼光谱仪用于降糖药品快速检测的研究

罗 娅1,柳 艳2,胡茜茜2,陆 峰2

(1.解放军第169医院， 湖南 衡阳 421002；2.第二军医大学药学院，上海 200433)

目的考察便携式拉曼光谱仪对降糖类药品的识别能力。方法采用TruScan便携式拉曼光谱仪，建立部分降糖药主药成分对照品光谱库，并测定相应制剂的拉曼光谱，然后运用改进的局部直线筛选法计算光谱信息，根据计算结果识别真假药片。结果对4种降糖药片(包括阳性样品和阴性样品)和7种常规的辅料(阴性样品)进行识别，灵敏度达到100.00%，专属性达到94.44%，准确度达到96.36%。结论本法结合便携式拉曼光谱仪与改进的局部直线筛选法，分析样品具有样品非接触性、非破坏性、时间短、样品所需量小及样品无需制备等优点，可为假药现场判别提供一种新的手段，具有良好的应用前景。

拉曼光谱法；局部直线筛选法；降糖药

假药现象时有发生，严重影响人们的健康和生命安全。目前假药已占全球药品市场的10%，在发展中国家甚至高达50%。打假的技术瓶颈之一是假药的快速检测，光谱法因其快速、简单、成本低等多个优势，在假药快检领域占有一席之地。笔者运用便携式拉曼光谱仪，结合改进的局部直线筛选算法，对降糖药进行快速检测，主要考察以非药品冒充药品、低价药冒充高价药等两种情况的检测效果。

1 原理

局部直线筛选法(local straight-line screening, LSLS)是本课题组基于中药非法添加化学药物的检测[1]而提出一种创新算法[2]，并已成功地改进、移植到基于拉曼光谱法对假药的判别中[3]。

改进的LSLS模块在原始LSLS基础上，引入了小波去噪、插值、峰位校正、含量区间加权、含量区间平移等改进。用改进的LSLS计算，若计算结果Zp≤ 0，直接被判定为假药。图1为改进的LSLS的流程图，其中‘*’为在原始LSLS基础上改进的步骤。

图1 改进的LSLS模块流程图

注：图中P为药品主药成分含量,r为局部直线的回归系数, Smax为所有含量区间加和的最大值,Zp为预测的含量因子。

2 实验

2.1仪器 使用Ahura Scientific Inc公司的TruScan便携式拉曼光谱仪[4]采集光谱。该拉曼光谱仪采用半导体致冷型CCD检测器，激光源：785 nm，采样光束直径：2 mm，光谱分辨率：10 cm，波数范围：250～2 875 cm-1。

2.2样品 格列本脲、格列齐特、格列美脲、那格列奈对照品购自中国药品生物制品检定所；7种辅料(滑石粉、HPMC、L-HPC、预胶化淀粉、PVPK30、糊精、乳糖)由山东省药检所提供；22批降糖药片(6种格列本脲片、8种格列齐特片、5种格列美脲片、3种那格列奈片)均为市售品(厂家及批次信息略)。

2.3采样 采用TruScan型拉曼光谱仪，分别测定4种对照品和22种药片以及7种制剂辅料的拉曼光谱(药片刮除表面或去除包衣，粉末状对照品和辅料直接采集)。

2.4数据处理 本文数据处理软件为OPUS5.0，MATLAB7.0，程序由课题组自行编制。分别以药品、辅料为待测样品，用自编程序计算其中是否分别含有上述4种主药对照品，若Zp(预测的含量因子)为正，则为阳性样品(真药)；若Zp为负，则为阴性样品(假药)。

图2 四种降糖药片(格列本脲-1, 格列齐特-2,格列美脲-3,那格列奈-4)的拉曼光谱图

3 结果和讨论

本实验判别了两种假药形式：①以辅料冒充药片；②以低价药冒充高价药(其主药成分为同系物)。

3.1辅料冒充药片的结果 以辅料冒充药片的情况，按7种常用辅料分别冒充4种降糖药片进行计算。因为主药成分含量P在此算法中是一个非常重要的参数，所以当一种辅料冒充n种标示含量的同种药片时，会出现n个阴性样品，这样交叉、累计计算，共得到49个阴性样品(即假药)。计算结果显示，47个阴性样品被准确判别，2个出现误判。表1列出了其中的一个误判(预胶化淀粉冒充格列本脲出现误判)，22个阳性样品(即真药)判别均正确。

表1 辅料冒充药片的改进LSLS算法计算结果(部分)

3.2低价药冒充高价药的结果 以低价药冒充高价药的情况，在本文所选的降糖药片中，格列本脲、格列齐特较为便宜，而那格列奈和格列美脲价格略高。因此选用格列本脲冒充那格列奈或格列美脲、格列齐特冒充那格列奈、那格列奈冒充格列美脲作为研究对象(见表2)。因为这4种药片的主药成分的结构非常相似，所以它们的拉曼光谱也很相似(见图2)，尤其是一些药表2结果显示，只有2个格列本脲片被判定为阳性(可疑)样品，结果准确率为94.87%。

表2 低价药冒充高价药的改进LSLS算法计算结果

表3 两种假药形式计算的总体结果

注：①表中的数字代表的是计算的次数，而非样品数。

②TOTAL：即计算次数总量；N-TOTAL：计算结果中的实际阴性结果数；P-TOTAL：实际阳性结果数；TN：true negative，真阴性结果数；TP：true positive，真阳性结果数；FN：false negative，假阴性结果数；FP：false positive，假阳性结果数；Sensitivity=TP/(TP+FN)；Specificity=TN/(TN+FP)；Accuracy=TN/(TN+FN)。

综合两种假药形式计算结果的统计分析来看(表3)，72个阴性样品出现了4个误判，未出现漏判，总的灵敏度、专属性和准确率分别达到了100.00%、94.44%、96.36%。

4 结论

本文采用便携式拉曼光谱法与改进的LSLS相结合的方法对4种降糖药的22个样品和7种常见的辅料进行判别，其灵敏度、专属性、准确度已达到药品现场快速检测[5]的要求，可为假药的快检提供一种新的方法和手段，具有良好的应用前景。

[1] 陆 峰, 乐 健, 陈桂良, 等. 中药掺杂化学药物的分析及其对策[J]. 中国中药杂志, 2007, 32(1): 6.

[2] 陈艳华, 陆 峰, 尹利辉, 等. 局部直线筛选法的建立及其改进研究[J]. 中国科学B辑, 2010, 40(8):1142.

[3] 翁欣欣. 分子光谱学在食品与药品分析中的研究[D]. 第二军医大学硕士学位论文, 2010.

[4] 刘可滇. 便携式拉曼光谱仪的设计[J]. 分析仪器, 2009, 4: 22.

[5] 胡昌勤, 冯艳春, 薛 晶, 等. 药品快速检测系统的构想及研究进展[J]. 药物分析杂志, 2008, 28(4): 647.

2010-09-06

[修回日期]2010-12-08

FastdetectionofhypoglycemicdrugsbyportableRamanspectrometer

LUO Ya1,LIU Yan2,HU Xi-xi2,LU Feng2

(1.The 169th hospital of PLA，Hengyang 421002,China；2. School of Pharmaey Second Military Medical University, Shanghai 200433 ,China)

ObjectiveTo investigate the identification capability of portable Raman spectrometer for hypoglycemic drugs.MethodsThe Raman spectra of the standard substance of active pharmaceutical ingredient of the hypoglycemic drugs and their corresponding preparations were obtained by the TruScan portable Raman spectrometer respectively, followed by the modified Local Straight-Line Screening (LSLS) treatment to decide whether the sample is counterfeited or not.ResultsFour kinds of hypoglycemic tablets and seven general pharmaceutical excipients were analyzed. The sensitivity, specificity and accuracy reach 100.00%, 94.44% and 96.36%, respectively.ConclusionCombined the portable Raman spectroscopy with the modified Local Straight-Line Screening algorithm, which was non-contact, non-destructive and could rapid analyze the counterfeit drugs on the spot.

Raman spectroscopy； Local Straight-Line Screening； hypoglycemic drugs

国家科技支撑计划重点项目(2008BA155B06).

罗 娅(1960-)，女，本科，副主任护师.Tel:13037343466.

陆 峰.Tel:(021)81871260,E-mail:fenglufeng@hotmail.com.

R972

A

1006-0111(2011)01-0035-03