紅外光(guang)譜“指紋”:中藥快速(su)識別的“武器
——訪清華大學分析中(zhong)心(xin)副主任(ren)孫(sun)素琴
2003年12月31日
將(jiang)中(zhong)(zhong)藥(yao)材地(di)黃的(de)樣品(pin)研磨成粉(fen)末(mo),取(qu)1~2毫(hao)克(ke),加(jia)入(ru)溴化鉀,在(zai)(zai)(zai)研缽中(zhong)(zhong)研磨、混勻(yun),然后(hou)轉移到模(mo)具中(zhong)(zhong),在(zai)(zai)(zai)低真空環境中(zhong)(zhong)壓成透明的(de)薄片,放入(ru)紅外分光(guang)光(guang)譜儀,并啟(qi)動電(dian)腦上的(de)相關程序,一條(tiao)上下起(qi)伏的(de)曲線(xian)便呈現在(zai)(zai)(zai)屏幕(mu)上。通過與標(biao)準圖的(de)對比,孫素琴教授告訴記者:受檢的(de)地(di)黃還不“熟”,屬于早期采收的(de)產品(pin)。
整(zheng)個(ge)檢測過程用了不(bu)到(dao)5分鐘(zhong)。這(zhe)是記者近日(ri)在清華大學分析中心見到(dao)的一幕。“這(zhe)種檢測方法特點是快(kuai)捷、簡單、易于操作(zuo),且準確率高,我(wo)們叫(jiao)它‘傻瓜檢測法’。”孫(sun)教授不(bu)無自豪地(di)說。
走出實驗室,記(ji)者就利用紅(hong)外光譜“指(zhi)紋(wen)”快速識別中藥的(de)有關(guan)問題采訪了孫教授。
記者(zhe):作為國家中(zhong)醫藥管理(li)局重大科技項目(mu)“中(zhong)藥材光譜法快(kuai)速檢測系統”的第一承擔人,您能談談紅外光譜“指紋(wen)”在識別中(zhong)藥方(fang)面有哪些優點(dian)嗎?
孫素琴(qin):利用(yong)紅外光譜(pu)(pu)“指紋(wen)”特性(xing)作為(wei)(wei)藥(yao)(yao)物(wu)鑒定依據的(de)(de)紅外光譜(pu)(pu)法(fa)(fa)已(yi)(yi)成為(wei)(wei)各國藥(yao)(yao)典普遍(bian)采用(yong)的(de)(de)分析方法(fa)(fa)。但是(shi),中(zhong)(zhong)藥(yao)(yao)材、中(zhong)(zhong)藥(yao)(yao)飲片(pian)和中(zhong)(zhong)成藥(yao)(yao)是(shi)遠比(bi)西藥(yao)(yao)復雜得多的(de)(de)混合物(wu)體(ti)系,圖譜(pu)(pu)的(de)(de)解析困難,因此,常規的(de)(de)紅外光譜(pu)(pu)法(fa)(fa)在較長時期內未能在中(zhong)(zhong)藥(yao)(yao)質量控制(zhi)和管理(li)中(zhong)(zhong)發揮其(qi)應有的(de)(de)作用(yong)。在國家中(zhong)(zhong)醫藥(yao)(yao)管理(li)局的(de)(de)支持下,我(wo)們將紅外光譜(pu)(pu)法(fa)(fa)與計算機輔助解析技術(二維相關紅外光譜(pu)(pu)法(fa)(fa)、化學計量學、模式識別和人工神經網絡等)應用(yong)于中(zhong)(zhong)藥(yao)(yao)的(de)(de)鑒定,通過(guo)多年的(de)(de)研究(jiu),目前這項技術已(yi)(yi)通過(guo)國家中(zhong)(zhong)醫藥(yao)(yao)管理(li)局專家組的(de)(de)驗收(shou)。
采用這種方法(fa)無(wu)需對中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)藥(yao)(yao)進行提(ti)取、分離等繁雜的(de)(de)(de)(de)化(hua)學處理(li),而(er)是直接進行紅外光(guang)譜檢測,因而(er),強調中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)藥(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)整(zheng)體性,不喪失其(qi)(qi)原本(ben)性和(he)(he)配(pei)伍性,符合中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)藥(yao)(yao)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)醫辨證施治的(de)(de)(de)(de)原則,以綜合、宏(hong)觀、非線性的(de)(de)(de)(de)分析理(li)念(nian)和(he)(he)質量控制模式來評(ping)價中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)藥(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)真(zhen)偽優劣,以一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)量化(hua)指(zhi)標(biao)評(ping)價中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)藥(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)穩定性和(he)(he)一(yi)(yi)致性,基本(ben)解決了質量標(biao)準化(hua)的(de)(de)(de)(de)問題。它不僅能快速、準確地區(qu)分中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)藥(yao)(yao)材(cai)及(ji)其(qi)(qi)制劑的(de)(de)(de)(de)真(zhen)偽,在(zai)相對保(bao)證藥(yao)(yao)材(cai)真(zhen)實性、道地性和(he)(he)代表性的(de)(de)(de)(de)前(qian)提(ti)下,還可區(qu)分中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)藥(yao)(yao)材(cai)是栽培或野生,是個體或商品,及(ji)其(qi)(qi)不同的(de)(de)(de)(de)生長環境、采收期、部位和(he)(he)等級。應該說,這是中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)藥(yao)(yao)研究方法(fa)學的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個重大突破。
記(ji)者:紅(hong)外(wai)光譜“指紋”識(shi)別中藥在(zai)理論與應用方(fang)面,目前的進展如何?
孫素琴:近年來(lai),我們測(ce)試了280種(zhong)對照藥(yao)(yao)(yao)材、20種(zhong)偽(wei)品藥(yao)(yao)(yao)材、4種(zhong)不(bu)同產地的(de)藥(yao)(yao)(yao)材、400多(duo)種(zhong)中(zhong)藥(yao)(yao)(yao)配方顆粒(li)(其中(zhong)包括同一廠家不(bu)同批次的(de)配方顆粒(li))和(he)20多(duo)種(zhong)不(bu)同廠家生(sheng)產的(de)中(zhong)藥(yao)(yao)(yao)注(zhu)射劑,共計2000多(duo)張紅外光譜、二級(ji)導數譜和(he)幾百(bai)張二維相(xiang)(xiang)關(guan)紅外譜,結合(he)化學計量學方法(fa)對譜圖(tu)進(jin)行了分(fen)析。實驗表(biao)明,差異較(jiao)大的(de)不(bu)同種(zhong)中(zhong)藥(yao)(yao)(yao)僅用一般的(de)紅外譜圖(tu)就(jiu)可以(yi)簡單做出判定(ding),差異較(jiao)小的(de)不(bu)同種(zhong)中(zhong)藥(yao)(yao)(yao)材(包括不(bu)同產地的(de)中(zhong)藥(yao)(yao)(yao)材)采用紅外譜圖(tu)和(he)二級(ji)導數譜圖(tu)相(xiang)(xiang)結合(he)作(zuo)為判定(ding)的(de)依據較(jiao)為合(he)適,紅外譜圖(tu)和(he)二級(ji)導數差異較(jiao)小時則可憑借二維相(xiang)(xiang)關(guan)紅外光譜判定(ding)。這三級(ji)鑒(jian)定(ding)可以(yi)相(xiang)(xiang)互補充(chong)和(he)相(xiang)(xiang)互佐(zuo)證。
研究表(biao)明,紅外(wai)(wai)光譜“指紋”有(you)幾種用途:中藥(yao)材及其制(zhi)劑的真偽鑒定(ding)(ding);野生(sheng)和栽培藥(yao)材的聚類分析和識別(bie)(bie);藥(yao)材品(pin)種的分類與鑒定(ding)(ding);判(pan)定(ding)(ding)輔料的用量;制(zhi)藥(yao)工(gong)藝的穩定(ding)(ding)性檢查等(deng)(deng)。我們知(zhi)道(dao),因中藥(yao)材成分復雜,且生(sheng)長(chang)環(huan)境(如地(di)(di)質、氣(qi)候條(tiao)件(jian)和地(di)(di)形等(deng)(deng))、栽培期不(bu)(bu)同(tong),其功效也有(you)明顯區別(bie)(bie),如:野生(sheng)和栽培丹參從外(wai)(wai)觀(guan)形態(tai)不(bu)(bu)易辨認,但對(dui)比兩者的中紅外(wai)(wai)和遠紅外(wai)(wai)譜,則能(neng)很好地(di)(di)將兩者區分開來;另外(wai)(wai),通過比較產(chan)品(pin)的二維相關紅外(wai)(wai)光譜圖,還(huan)可推斷產(chan)品(pin)在生(sheng)產(chan)過程(cheng)中是否發生(sheng)氧(yang)化,從而監控(kong)生(sheng)產(chan)過程(cheng)和生(sheng)產(chan)工(gong)藝。
記(ji)者(zhe):紅(hong)外(wai)光譜“指紋(wen)”在系統化和標(biao)準化方面,還有哪(na)些急需開展的工作?
孫(sun)素琴(qin):一是盡快建(jian)立(li)具有我國自主知識產(chan)權(quan)的(de)“中藥(yao)(yao)紅外光譜(pu)數據庫(ku)”。大量采集不同(tong)的(de)中藥(yao)(yao)材,包括同(tong)科同(tong)屬不同(tong)種、真偽藥(yao)(yao)材,在相對標準(zhun)的(de)測定(ding)條(tiao)件下,獲得各種中藥(yao)(yao)材的(de)標準(zhun)譜(pu)圖,根據譜(pu)圖的(de)特征性建(jian)立(li)數據庫(ku)。這(zhe)是中藥(yao)(yao)國際化(hua)和(he)標準(zhun)化(hua)最(zui)關鍵的(de)一步。
二(er)是建立完整的(de)(de)紅外(wai)光譜——模(mo)(mo)式(shi)識別系(xi)統。根(gen)據獲得(de)的(de)(de)標(biao)準譜圖,建立可識別的(de)(de)模(mo)(mo)型(xing)系(xi)統。該系(xi)統能將(jiang)復雜的(de)(de)混合物(wu)體系(xi)簡(jian)單化,既(ji)突出中藥的(de)(de)整體性(xing),又強調檢(jian)測儀器的(de)(de)價廉易得(de)、便于操作,同(tong)時(shi)具有數據可靠、速度快的(de)(de)特(te)點。這是通(tong)用質(zhi)量標(biao)準普(pu)遍(bian)推廣(guang)的(de)(de)必要條件。
三是盡快(kuai)確(que)定(ding)中藥制(zhi)劑(ji)的紅外對照參(can)考(kao)譜圖。以(yi)此與(yu)相(xiang)應的產品做比較,可(ke)以(yi)很快(kuai)確(que)定(ding)產品的真偽優劣及批次。這是保證中藥制(zhi)劑(ji)相(xiang)對可(ke)控(kong)性的關鍵。
四(si)是建議(yi)國家藥(yao)(yao)典納(na)入紅(hong)外(wai)指(zhi)(zhi)紋(wen)圖譜。采用紅(hong)外(wai)光譜“指(zhi)(zhi)紋(wen)”觀測(ce)中(zhong)藥(yao)(yao)材及其制劑的(de)整體效應,以每種中(zhong)藥(yao)(yao)的(de)紅(hong)外(wai)“指(zhi)(zhi)紋(wen)”鎖定“全貌”,進(jin)行中(zhong)藥(yao)(yao)的(de)宏(hong)觀質量控制并結(jie)合色(se)譜技術(shu),測(ce)定中(zhong)藥(yao)(yao)的(de)指(zhi)(zhi)標成分(fen)或有效成分(fen),從而(er)實現對中(zhong)藥(yao)(yao)微觀質量的(de)控制。
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