1、褶合光譜法原理

 

褶合光譜法(ConvolutionSpectrometry)是以Glenn’S正交函數法為基礎，并包容了導數光譜法的一種新的數學變換方法。其基本原理是利用褶合變換技術將化合物的原始吸收光譜轉變為褶合光譜，顯示出原始吸收光譜在構成上的局部細節特征，其本質是與一種稱為“數學顯微鏡”的離散小波變換(wavelertransform，WT)相一致的數學變換技術，是對以時域函數形式的原始吸收光譜實施頻域函數的局域變換，因而能有效地從信號中提取信息，通過伸縮和平移等運算功能對信號進行多尺度細化分析。褶合光譜上的每一個值，都與一段波長區間內物質的吸光特性相對應，因而褶合光譜同樣具有定性定量的特征。即紫外分光光度法中吸收度與濃度的線性關系轉變成數學分量與濃度的線性關系，利用褶合曲線之間的差異形式來量化，從而為物質的定性定量提供了理論基礎。

 

2、褶合光譜法在藥物分析領域中的應用

 

褶合光譜法在藥學方面的應用，主要是藥物的定性鑒別(包括雜質的限量檢查)和定量測定及檢測藥物的穩定性等幾方面。

 

2.1 藥物的定性鑒別及雜質的限量檢查

 

經典的分光光度法對物質進行定性，主要是根據吸收光譜的峰、谷或者它們比值的差異判斷是否為同一物質，由于它不能對吸收光譜的全波長范圍進行反映，因而不能完全反映物質結構的本質特征。另外，由于紫外可見光譜為寬帶吸收，曲線形狀一般變化不大，不同化合物的吸收光譜的細微差異常被其相同部分所掩蓋，因而經典的分光光度法很難將結構相似的化合物區分開來。而褶合光譜的定性技術充分利用了整條光譜所含的結構信息對物質定性，首先通過褶合變換對原始吸收光譜進行以正交多項式為基的正交變換和正交分解，將紫外可見吸收光譜分解為成百上千條褶合光譜，然后將逐條褶合光譜進行配對比較，具體而言，就是比較m維(m為測試點波長數)空間中兩個矢量是否重合。如果是同一物質，則兩矢量的夾角為零，相關系數為1，否則為不同物質。褶合光譜法的定性系統是揭示物質對光吸收特性的細微變化，是對藥物內在特點的反映。有文獻報道，褶合光譜法的定性系統實現了對10種結構相似的類固醇激素類藥物的鑒別，以及5種二氫卟吩金屬絡合物類物質的鑒別。實驗結果表明，此方法對于紫外可見光吸收光譜非常相似的化合物的鑒別極其有效，對于結構相似且能滿足測定要求的有機物或無機離子，均能達到鑒別的目的。褶合光譜法的定性功能也可擴展到雜質的限量檢查。利用褶合光譜法可揭示純品與含限量雜質的非純品對光吸收的細微差異，并以差譜點的形式加以定量表達。茅志安等應用該方法對阿司匹林腸溶片中水楊酸的限量進行了檢測，通過對純品進行自我訓練處理，得出具有一定置信度、由上下限圈定的褶合光譜標準，與人工制備的含限量雜質的非純品測得的褶合光譜比較，確定限量雜質差譜點值域，以此為判別依據，對樣品進行測定，并與藥典法比較，結果一致。另有文獻報道，鄭紅等用此系統對DNA樣品中苯酚、氨基酸和內毒素進行了限量檢測，可用于生化樣品分析。實驗結果證明，該法對限量極低或者吸收曲線與主藥極其相似的已知雜質的限量檢查快速有效。

 

2.2 藥物的定量

 

2.2.1 單組分定量根據褶合光譜原理可知，當背景干擾褶合光譜的某個數學分量沒有貢獻而待測組分有貢獻時，即可認為背景干擾已被消除。由于渾濁背景(如片劑輔料的影響)通常只有常數項貢獻，因此，應用褶合光譜法可以不對樣品進行預先分離，即可實現對藥物的準確定量。由于褶合光譜信息量大，且能自動選擇最佳波長和最優回歸方程計算藥物濃度，因此較一般方法自動化程度高，操作簡單。高金波等應用褶合光譜法在干擾組分共存的情況下對血清中奧沙普秦的濃度進行了測定；劉世軍等應用該方法測定胃康膠囊中鹽酸小檗堿的含量；李堅等采用褶合光譜分析法，樣品不經分離，直接測定復方鹽酸異丙嗪糖漿中鹽酸異丙嗪的含量。

 

2.2.2 雙組分定量應用褶合光譜法可實現對重疊光譜的雙組分混合物的定量分析。基于褶合光譜具有能夠圍繞數學分量值為零的平均波長軸上下起伏的特性，雙組分混合物中每一種組分的褶合曲線均有固定的過零點，因此，可以其中一組分的過零波長點對另一組分進行定量，反之亦同。與常規分析法比較，結果無顯著性差異。同時，不經分離直接定量也避免了各種化學分離過程的繁瑣、費時，以及由此產生的誤差。有文獻報道，應用該方法測定了雙組分復方制劑的含量。

 

2.2.3 多組分定量由于多組分藥物中各物質的過零點都可能不同，所以不能用共同的過零點來定量，因而對多組分混合物，根據褶合光譜法與吸收光譜同樣具有線性和加合性的特點，以褶合光譜為基礎，結合偏最小二乘法可解決多組分定量。研究結果表明，不同數值計算方法的舍人誤差對結果影響甚小，對結果誤差影響最大的是待測組分的分析信號與其分析信號的重疊程度。當它們相關性越大，分析結果越不理想。考慮到褶合光譜能放大化合物吸收光譜所存在的細微差異，減少數學相關性，加上褶合光譜信息量大，在褶合光譜基礎上應用偏最小二乘法對其進行定量分析，即可從中篩選出最佳結果。據文獻報道，應用褶合光譜法可實現對多組分藥物的定量。

 

2.3 藥物的穩定性試驗通過測定配伍中各組分的含量變化，可以對配伍穩定性進行考察。褶合光譜法應用于藥物穩定性測定，從整個吸收范圍考察吸收曲線的變化，通過褶合光譜法“放大”差異功能，捕捉及其細微的變化，并以三維褶合光譜差譜點的形式加以定量表達，即可同時反映物質在規定時間域內，一定波長處吸收度值的變化(量的指標)和在規定時間域內由光譜形狀變化表現出來的物種同一性變化(質的指標)，彌補了常規分光光度法和傳統動力學分析在穩定性考察時只能反映量指標的不足，克服了單一紫外吸收峰值定量在藥物穩定性測定中以偏蓋全的缺陷，并實現了定性結果的定量表達。鄭紅等應用該方法對頭孢哌酮和舒巴坦溶液的穩定性進行測定；劉荔荔等考察了5種臨床靜滴液的化學穩定性；陸峰等考察了褶合光譜法與高效液相色譜法分析氟康唑及其常用配伍的穩定性。結果表明兩方法間無顯著性差異，驗證了褶合光譜法替代高效液相色譜法用于藥物配伍穩定性考察的可行性。

 

2.4 其它褶合光譜分析法的實質是一種信號處理技術，具有線性和加合性特點的任何信號均可用褶合變換技術處理。因此．褶合光譜分析法不僅適用于紫外-可見吸收光譜，也同樣適用于紅外、熒光、核磁共振及色譜分析儀等分析信號的處理，已被廣泛應用于許多學科領域。陸峰等采用褶合光譜法考察紫外線致脫氧核糖核酸(DNA)突變，以褶合光譜差譜值的形式量化地表達DNA細微突變的程度，其靈敏度遠高于二階導數光譜法。DNA中添加二甲亞砜后表現的褶合光譜差譜變化與高效毛細管電泳指紋圖譜的結果一致。褶合光譜法分析過程簡單快速，可用于抗紫外線損傷、抗突變藥物的初步篩選。鄭紅等應用褶合光譜法對β-半乳糖苷酶的活性進行了測定，證實與吸光度值分析法相比，本法不僅更加簡便、快速，而且靈敏度和精確性也很高。

 

3、結語

 

應用褶合光譜法能夠對復雜體系不經分離即可實現測定。操作更為簡便。而褶合光譜法也有其不足之處。如目前還不能用于含未知成分的復雜體系的測定等，但是隨著光譜采集器和計算機技術的迅猛發展，相信褶合光譜法將會有更廣泛的應用。