表面增强拉曼光谱在药物分析中的应用

田三萍 蒋屏 陈传品

摘 要：表面增强拉曼光谱法作为一种新兴的分析方法，因其高灵敏度、高光谱分辨率、不受水分干扰、能进行无损检测等独特的技术优势已被广泛用于医学、材料、化学等领域。本文综合论述了SERS的原理及发展历程，重点介绍了其在药物的非法添加，药物的含量检测两个方面的运用现状，并对其发展做了展望。

关键词： 表面增强拉曼光谱；药物检测；应用进展

1 绪论

拉曼光谱是一种分子振动光谱，反映分子振动、转动信息，人们利用拉曼谱线的频率、强度和偏振度的不同，进行物质结构与性质的研究。拉曼光谱分析法基于1928年C.V拉曼发现的拉曼散射效应。拉曼散射效应很弱，其散射光强度约为入射光强度的1010，因此，在实际应用中，常需要用到一定的增强手段，如SERS。表面增强拉曼散射，简称SERS，是指当分子吸附在粗糙贵金属表面或纳米表面上，通过一定增强原理使其拉曼散射信号强度成指数倍数增长的一种光谱现象，常为103106倍，共振时可达10141015。表面增强拉曼光谱法是指用常规的拉曼光谱法测定这些吸附分子。1974年Fleischmann等 将银电极粗糙化后测定吸附在其上的单层吡啶分子。

SERS作为一种新兴的检测手段，不管是极性分子还是非极性分子均可以产生特定拉曼光谱，现已广泛用于材料、电化学、分析化学、医学等方面。与IR，NMR及质谱等光学分析方法相比，SERS具有很高的灵敏度可用于单分子检测；水的拉曼响应很弱，可用于含水样本检测。与HPLC等比，对样本需求量少且纯度要求低，能减少样品的前处理过程节省时间且实现对样本的快速无损检测。本文将从药物的非法添加及药物的定量分析两方面介绍SERS在药物中的使用。

2 在药物分析中的应用

药物指能影响机体生理、生化和病理过程，用以预防、诊断、治疗疾病的物质。毒胶囊等事件的发生源于对药物缺乏有效检测，进行合理有效检测能保证用药安全，对人类健康有着重要的意义。SERS作为一种新兴的检测手段，能快速、无损、准确的测定果蔬中的农药含量，批量分析药物，量化药物晶型、药物活性成分与辅料。本文从以下几个方面来阐明SERS在药物中的运用。

2.1 SERS用于检测药物的非法添加

随着对中药的日益重视，中成药与复方药也得到了很大发展。但在检测过程中面临样品前处理过程复杂，耗时等问题。缺乏评价标准与市场监治，市场上以次充好，各种非法添加的现象时有发生，严重危害人类健康，对其进行合理有效的检测具有一定现实意义。虽然SERS在非法添加方面的运用较少，但有用于鉴别药物的能力，已成功识别青霉素及其降解产物，5氟尿嘧啶等药物分子。再者SERS对样本纯度要求低，能从复杂基质中获得目标分子结构信息，可用于药物非法添加检测。利用SERS提供的药物分子指纹图谱，对药物的质量标准建立有一定指导意义。主要检测方法有SERS直接检测法和SERS分离技术联用法。

直接法是指中成药经过简单的前处理（如：粉碎、清洗），于适宜条件（一定酸堿性）下增强基底与待测物混合后测定并获得相应图谱，与同等条件下测定的疑添加药物的SERS光谱比较，根据两者特征峰重叠情况来判断非法添加与否。我们课题组已成功检测中成药降糖宁等的非法添加检测，据称这是SERS用于中成药的非法添加检测无需任何前处理的首例。

联用法指先用分离技术将药物进行分离后再测定，能大幅度减少背景干扰，增加结果的准确性。TLCSERS是最常见的技术联用，已被用于水中取代芳烃污染，艺术品中染料检测等方面。TLC结合SERS已被用于检测减肥药与植物膳食补充剂中的非法添加检测。Qi等采用50%甘油银胶作为活性基质，利用TCLDSERS法成功检测出BDS（植物膳食补充剂）样品中掺杂有药品磷酸苯丙哌啉。SERS与其他技术的联用是SERS发展方向之一。

2.2药物含量测定

检测体内毒品时，唾液样本与尿液样本易获得且干扰较小，对测试者损伤小，常被选为检测样本。采用直接检测法，操作简便，快捷，灵敏度高。Han等用便携式拉曼光谱仪测出尿液中安非他命，甲卡西酮与冰毒等毒品，对安非他命的检测限低至0.1ppm。Dong等用DSERS结合建立的SVM模型能快速的读出体液中是否含有特定药物，无需分析光谱，在含摇头丸尿液中验证，不足之处是无法检测SVM模型外的药物。当选用血液样本时，需结合其他的分离手段减少背景干扰。

血药浓度检测能指导临床个性化用药，减少副反应及耐药性发生。常采用SERS结合其他分离技术或新型SERS基质来检测血药浓度。McLaughlin C等采用SERS结合微控流装检测血样中米托蒽醌，检测限低至0.02 ng/mL，与HPLC测定结果无多大差异。

3 总结与展望

作为一种新兴的检测方法，SERS检测具有高灵敏度，操作简便，不受水干扰能进行无损检测等优点，现主要用于物质的定性分析。因SERS的基质再现性差，不能产生稳定均一的信号，一定程度上限制了其运用。SERS与其他技术联用（如：TLCSERS，微流控与SERS结合）能减少样本（如：血样）的背景干扰，提高准确性，为当前发展方向之一。现有的复合基底和有序纳米阵列等基质虽具有一定的再现性，但因高成本主要用于实验室阶段。构建新型SERS活性基底能有效的解决以上问题，同时也是SERS研究的热点与重点所在，定量分析是今后的发展目标。随着人们对材料方面研究的不断深入与科学技术发展，新型SERS 活性基底的构建，多种技术的联用及拉曼光谱图库的建立，将在疾病早期诊断、生化检测、食品质量与新药发现等领域发挥越来越重要的作用。SERS也将成为一种常规检测手段来定性定量物质。

参考文献：

[1]郭淑霞.表面增强拉曼光谱信息处理技术的研究与应用[D].厦门大学，2014.

[2]类成存.基于表面增强拉曼光谱的生物传感器研制[D].青岛科技大学， 2014.

[3]王玉，李忠红，张正行，安登魁.拉曼光谱在药物分析中的应用[J].药学学报， 2004（09）.

作者简介：田三萍（1992），女，土家族，硕士，从事拉曼光谱检测的研究；蒋屏（1993），女，汉族，硕士，从事微流控芯片的研究。

*通讯作者： 陈传品（1978），男，汉族，教授，从事微流控芯片及拉曼检测的研究。