拉曼光谱在药学中的应用

王 玮，蔡源源，曹 倩，程 黎，李 奎

（1.河南大学 药学院，河南 开封 475004；2.河南中医学院 科研处，河南 郑州 450008）

拉曼光谱在药学中的应用

王 玮1，蔡源源2，曹 倩1，程 黎1，李 奎1

（1.河南大学 药学院，河南 开封 475004；2.河南中医学院 科研处，河南 郑州 450008）

本文简述了拉曼光谱的分类及其各自的特点，介绍了共焦显微拉曼光谱、傅里叶变换拉曼光谱、表面增强拉曼光谱、激光共振拉曼光谱的原理及其在药物鉴别、制剂研究的应用，以及拉曼光谱和红外光谱联合应用技术。

拉曼光谱，药学，应用

一束单色光入射于试样后有三个可能去向：一部分光被透射；一部分光被吸收；还有一部分光则被散射。散射光中的大部分波长与入射光相同，而一小部分由于试样中分子振动和分子转动的作用波长发生偏移。这种波长发生偏移的光的光谱就是拉曼光谱。通常将获得和分析拉曼光谱以及与其应用有关的方法和技术称为拉曼光谱术（Raman Spectroscopy）。拉曼光谱术作为分析测试物质结构的一个强有力的工具，被广泛应用到材料、化工、生物、药学等领域，尤其是在分析测试方面，利用拉曼光谱技术可对样品进行无损分析，具有测试样品非接触性、非破坏性、检测灵敏度高、时间短、样品所需量小及样品无需制备等特点。同时，在分析过程中也不会对样品造成化学的、机械的、光化学的分解，是分析科学领域的研究热点之一，在医学、药物、文物考古、宝石鉴定等方面有着广泛的应用。我们将着重介绍近几年来拉曼光谱技术在药物中的应用。

1 拉曼光谱的分类及其应用

随着激光技术和检测器技术的发展，拉曼光谱仪以激光为光源，光的单色性和强度都大大提高，拉曼散射仪的信号强度因而大大提高，拉曼光谱技术得到迅速发展，出现了一些新的拉曼散射光谱技术和方法。目前已经发展了共振拉曼光谱、表面增强拉曼光谱以及傅里叶变换拉曼光谱技术等，使得拉曼光谱技术在灵敏度、抗干扰等方面得到了很大的提高，已经广泛应用于生物样品测定分析、痕量分析、界面及高分子和聚合物材料的研究等方面［1］。另外，将拉曼光谱和红外光谱相配合使用可以更加全面地研究分子的振动状态，提供更多的分子结构方面的信息。

1.1 几种常见的拉曼光谱技术

1.1.1 显微拉曼光谱技术 近年来，显微拉曼技术成为检测分析领域里一种颇受青睐的手段。显微拉曼光谱能给出物质结构的深层次信息，反映出不同环境状况下物质的内部结构变化。在药物分析方面，显微拉曼光谱法有其独特的优势，能够快速、直接且对样品无损伤，是一种新的理想的分析药物图谱的研究方法。王玮等［2－6］通过显微拉曼光谱法分别对黄芩苷、对乙酰氨基酚、布洛芬、阿司匹林及恩诺沙星的固体分散体进行了拉曼图谱研究并与红外图谱进行对比分析。实验结果显示，拉曼光谱法不仅反映了药物在固体分散体中是以无定形态存在，而且在分析药物分子结构信息方面要比红外光谱更加全面和方便，可作为首选。施玉珍等［7］利用共焦显微拉曼光谱对宁夏枸杞和北方枸杞进行了快速、无损的分析测定，结果表明，宁夏枸杞和北方枸杞拉曼光谱有明显的差别，可作为鉴别的依据。

1.1.2 傅里叶变换拉曼光谱技术 傅立叶变换拉曼光谱（FT－Raman）是20世纪90年代以后发展起来的最新技术，采用傅立叶变换技术对信号进行收集，多次累加来提高信噪比，并用1064mm的近红外激光照射样品，大大减弱了荧光背景产生的可能，具有测量波段宽、热效应小、检测精度及灵敏度高等优点。因此，FT－Raman在化学、生物学和生物医学样品的非破坏性结构分析方面显示出了巨大的生命力。

文献报道［8］，FT－Raman可用于各种药材的鉴别。刘蓬勃等［9］首次应用FT－Raman无损快速鉴别了八角茴香及其伪品，结果表明，根据其在拉曼图谱中各自特征峰的不同，很容易将它们区别开来。FTRaman方法快速准确，操作简单，不需处理样品，使药品鉴别更具科学性和实用性。曲晓波等［10］采用拉曼光谱对人参皂苷Rg3的两种异构体20－（R）－Rg3和20－（S）－Rg3进行了测量和分析，从拉曼光谱图中可以得知，1674，772，640cm－1等拉曼振动峰在人参皂苷20－（R）－Rg3和20－（S）－Rg3中有明显的差异，归属于C＝C振动的1674cm－1峰的强度明显降低。对比拉曼光谱还发现，2种异构体拉曼光谱的明显差异，使得拉曼光谱技术成为鉴别人参皂苷Rg3异构体的一种快速、简便的分析方法。

1.1.3 表面增强拉曼光谱技术 在金属胶粒或粗糙金属表面作用下，材料的拉曼横截面可能增大107倍，增大只发生在直接吸附在金属表面上的物质。这种效应称为表面增强拉曼散射［11］。表面增强拉曼光谱术（SERS）有效地弥补了拉曼信号灵敏度低的弱点，可以获得常规拉曼光谱难以得到的信息，目前已经成为拉曼光谱研究中一个活跃的领域［12］。

任毅华等［13］报道了诺氟沙星的FT－Raman光谱和在银胶基底上的表面增强拉曼光谱（SERS），研究了诺氟沙星与DNA的相互作用后的SERS，通过分析拉曼图谱结果表明：诺氟沙星胶囊的辅料对拉曼光谱无实质影响，可建立拉曼光谱法检测诺氟沙星药物的分析方法；诺氟沙星可以在没有金属离子的存在下与DNA直接相互作用，其主要键合模式是插入作用，诺氟沙星分子中的平面结构插入DNA的双螺旋碱基平面，为深入了解喹诺酮类抗生素的抗菌机理提供了可靠依据。张进治等［14］将薄层色谱（TLC）与傅里叶变换表面增强拉曼散射（FT－SERS）联用，获得了中草药吴茱萸中6种生物碱分子光谱研究的新方法。王玉等［15］提出利用溶胶液中银颗粒对化合物的吸附性质，直接进行拉曼光谱测定的方法。并研究了阿司匹林、水杨酸和维生素A酸药物的表面增强拉曼光谱，讨论了化合物吸附的取向及其和结构的关系，探讨了表面增强拉曼光谱用于微量药物定量分析的可能性。

2 拉曼光谱和红外光谱技术的联用

红外光谱法被广泛的应用于有机化合物的结构鉴定，根据红外吸收光谱的峰位、峰强及峰形可以判断化合物的类别，推测某种基团的存在，进而推断未知化合物的化学结构。但分子的对称性振动和非极性基团的振动是不具有红外活性的，不过这样的振动能够引起分子的变形，极性率随之变化，而具有拉曼活性。所以，为了更好更全面的分析化合物分子的化学结构，可以应用拉曼光谱来弥补红外光谱上不显示的吸收峰或很弱的峰［16］。拉曼光谱能够提供分子结构的信息，可用来对分子的化学官能团进行鉴定，拉曼谱线的数目、拉曼位移和谱线强度等参量提供了被散射分子及晶体结构的有关信息，揭示原子的空间排列和相互作用，与红外光谱互为补充，并具有峰形窄、分辨率高等优点。

陈晓红等［18］采用傅里叶变换红外光谱和显微激光拉曼光谱对碳青霉烯药物亚胺培南进行光谱检测，并对其分子振动光谱与结构特征进行分析和探讨，分析了亚胺培南在固相状态下的结构形式，从而为药物合成及质量控制提供了重要的参考价值。王玮等［19－20］采用拉曼光谱仪和傅里叶红外光谱仪分别测得氯霉素、维生素C及其相应的包合物固体粉末的拉曼图谱和红外图谱，对其进行对照分析得到，两者都可以通过峰强的变化提供关于客体分子是否进入空腔来验证药物与β－环糊精是否形成包合物。但是，拉曼光谱较红外谱峰尖锐且清楚，便于解析，能够提供更丰富的包合物结构信息，并且固体粉末样品可以直接测定，不必通过溴化钾压片法制备样品。最为重要的是不受水干扰，对称结构在拉曼光谱中为强吸收，是一种简单、灵敏的光谱分析技术，可作为研究包合物是否形成的一种新的光谱分析方法。

3 结 语

拉曼光谱技术由于其快速、简单、无需制样、无损、可重复、干扰少、分辨率较高等独特的优点，在激光、检测和其他技术的发展带动下得到广泛应用，成为近年来发展最快、最有潜力、最引人瞩目的光谱分析技术之一。与红外、近红外、紫外荧光等光谱分析手段相比，拉曼光谱有着突出的优势，检测范围广，检测灵敏度较高，分析过程快速，重现性好。同时结合发达的计算机分析和管理技术，完全可能实现药物实时分析和在线监测功能。另外，在USP 28版中＜851＞SPECTROPHOTOMETRY AND LIGHTSCATTERING已收录了拉曼分光光度法，并用于盐酸林可霉素胶囊（Lincomycin Hydrochloride Capsules）溶出度的测定。《中国药典》2010版也增加了拉曼光谱法指导原则（附录ⅩⅨ），相信拉曼光谱法以其独特的优势，在药学中的应用会逐步得到推广，有望成为药物分析中一种有效的鉴别手段。

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［责任编辑 段金卯］

Application of Raman spectroscopy in the pharmaceutical

WANG Wei 1，CAO Yuan－yuan2，CAO Qian1，CHENG Li 1，LI Kui 1（1.Pharmaceutical College of Henan University，Kaifeng，Henan475004，China；2.Henan University of Traditional Chinese Medicine，Zhengzhou 450008，China））

This paper summarizes the classification of raman spectroscopy and their respective characteristics，discusses the application of raman spectroscopy in pharmaceutical identification，pharmaceutics research.Introduces the principle of confocal raman microscopy，Fourier transform raman spectroscopy，surface－enhanced raman spectroscopy，and laser resonance raman spectroscopy and the combined application of raman spectroscopy and infrared spectrometry.

Raman spectroscopy；pharmacy；application

TQ460.72

A

1672－7606（2012）02－0142－03

2012－01－19

王玮（1964－），男，河南 开封 人，博士，硕士生导师，从事拉曼光谱法在药学中的应用。