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药物分析研究方法的进展、应用与展望张正行(中国药科大学药物分析教研室,南京  210009)
关键词:药物分析;进展;展望
中图分类号:R917 文献标识码:A 文章编号:1001-2494(2009)19-1454-06智能母线
药物是用于预防、、诊断人的疾病,有目的地调
节人的生理机能并规定有适应证和用法、用量的物质,药品
质量的优劣直接影响到药品的安全性和有效性,关系到用药
者的健康与生命安危。因此,必须运用各种有效手段,包括
物理、化学、物理化学、生物学以及微生物学等方法,通过
各个环节全面检测药品的真伪、纯度和品质,以使其安全、有效、稳定、可控。传统的药物分析,大多是应用化学方法
分析药物分子,控制药品质量。随着分析化学的进步,特别
是近年仪器分析和计算机技术的发展,为药物分析的进展提
供了坚实的基础,药物分析学从静态发展到动态分析,从体
外发展到体内分析,从品质分析发展到生物活性分析,从单
一技术发展到联用技术,从小样本分析发展到高通量分析,从人工分析发展到计算机辅助分析,使得药物分析从20世
纪初的一种专门技术,逐步发展成为一门日臻成熟的科学——药物分析学。药物分析学涉及的研究范围包括药物质
量控制、临床药学、中药与天然药物分析、药物代谢分析、法医毒物分析、兴奋剂检测和药物制剂分析、创新药物研究,以及药品上市后的再评价等,哪里有药物,哪里就有药物分
析[1]。为此,笔者和同仁曾撰文就现代药物分析方法其研究
对象进行阐述[2-4],本文在此基础上,重点就与药物质量控
制和新药研发关系密切药物分析方法的研究进展及其应用
并结合建国后出版的历版中国药典收载的质量标准和方法,进行了介绍,以此在庆祝中国成立60年之际,展示我们分
析化学和药物分析进展及其工作者对现代药物分析方法研
究和应用在国际和国内的作用和贡献。
1现代药物分析方法的研究和应用进展
1.1分子结构鉴定方法
目前,“四大光谱”(UV、IR、MS和NMR)和X射线
衍射(单晶及粉末)仍是化合物分子结构鉴定的主要方法,但在各光谱的测定技术上有较大发展,特别是2D-NMR的应用,1H-1HCOSY,DEPT,HMQC,HMBC和NOESY等
光谱已成为分子结构鉴定常规和必需的手段,而质谱中软电
离技术的应用,如电喷雾电离质谱(electrospray ionization mass spectrometry,ESI-MS)、基质辅助激光解吸电离质谱(matrix assisted laser desorption ionization mass spectrometry,MALDI-MS),使其对高极性、难挥发和热不
稳定样品的分析成为可能,在蛋白质、核酸和多糖等结构分
析中已有大量应用报道。
1.2  近红外光谱(near infrared,NIR)
用电磁波范围在0.75~2.5 µm(13 300~4 000 cm-1)测得的振动光谱称近红外光谱,主要是分子振动的倍频吸收和合频吸收光谱,其特点为吸收强度弱、谱带复杂、重叠多,从其直接获取物质化学信息较为困难,但随着计算机技术和数学应用于化学,为近红外光谱带来了生机。近红外光谱技术与计算机和光导纤维技术相结合,采用透射、散射、漫反射等光学检测方法,可不使用化学试剂、不进行样品预处理,直接对颗粒状、固体状、糊状等不透明的样品进行分析,目前,近红外光谱仪器的发展分为5个阶段:滤光片型、光栅扫描型、傅立叶变换型、二极管阵列和电感耦合器件型以及声光可调滤光器型(AOTF),其中以AOTF作为分光元件的NIR仪具有明显的优越性,在世界500强的企业中已经应用AOTF近红外光谱仪的客户有100多家。近红外光谱技术在制药工业中的应用日趋广泛,从药物的定性、定量分析,到生产过程各个阶段(包括合成、制剂、包装等过程) 的在线监控都体现出近红外光谱的巨大潜力,发达国家已经将近红外方法作为质量控制、品质分析和在线分析等快速、无损分析的主要手段,美国药典25版第2增补本就已经将近红外光谱法列为新的参考性方法,2005年版《中国药典》将“近红外分光光度法指导原则”列入附录[5]。此外,近红外作为一种快速扫描技术,在假药劣药的识别鉴定方面得到很好的应用,中国药品生物制品检定所牵头的近红外研究课题组已经建立了多个药物的定性定量模型,已在快检车上得到很好的应用,模型传输的准确性问题也已得到较好地解决,
使通过互联网,各基层使用单位直接从国家假药鉴别模型中心数据库中调用所需的鉴别模型,国家近红外假药鉴别中心则负责对进入数据库的模型的评价与更新[6]。
1.3拉曼光谱
自1928年发现拉曼现象和随之建立拉曼光谱法以来,经过近八十年来科学工作者的不懈努力,拉曼光谱已经得到了很大的发展,特别是20世纪90年代之后,随着光纤样品探头、组合光学设计、计算机以及数据获取、处理、分析等技术的发展,解决了仪器的一些局限,从而使拉曼光谱仪的性能得到很大提高,使其更具有实际应用的价值,20世纪末,随着拉曼光谱许多新测定技术的出现,如新的激光器、共振拉曼光谱、表面增强拉曼光谱(SERS)、傅立叶变换表面增强拉曼光谱(FT-SERS)相继而出,拉曼光谱又成为分析化学领域研究热点。其中傅立叶变换拉曼光谱在原料药的水分分析、溶剂残留、晶型鉴定、晶型与结晶度的定量分析,药物制剂中各组分解析及药物与机体作用后的结构信息等方面均有应用,也用于中药材鉴定与药材中有效成分的分析,混淆品的鉴别等;而表面增强拉曼光谱因其具有极高的
作者简介:张正行,男,教授研究方向:分析化学Tel:(025)83271256    E-mail:zhangzxcpu@sina
灵敏度,在药物分析中多数应用于痕量药物的定性和定量分析以及一些分子异构方面的研究,Vankeir
sbilck等[7]和王玉等[8]分别对拉曼光谱的原理、优缺点及在药物分析方面的应用进行了综述,2010年版《中国药典》附录中首次收载了拉曼光谱法指导原则,对拉曼光谱的原理、特点、仪器、在药物分析中常用方法以及定性定量方法建立的一些要求进行了说明,对建立拉曼光谱法具有指导意义。
1.4褶合光谱法[9-10]
褶合光谱法是一种以Glenn正交函数法为基础,并包容了导数光谱法的一种新的数学变换方法,它改变了传统分光光度法只能利用其有限的几个峰(或谷)值进行定性定量的限制,如传统分光光度法不能区分鉴定官能团相似、分子结构不同的物质,在混合组分吸收光谱相互干扰时,影响各自准确的含量测定。通过对紫外光谱进行褶合变换成成百上千条褶合曲线(褶合光谱),它揭示了化合物紫外吸收光谱的精细结构,使光谱差异量化,更具可操作性。由于褶合光谱法具有信息量大、高信噪比和高分辨率、能不经分离即可对混合物进行分析等优点,在药物的定性鉴别、杂质限量检查、复方制剂不经分离定量、建立重要指纹图谱、药物配伍稳定性考察等诸多方面均获得成功应用。我国吴玉田教授是褶合光谱理论创导者和应用实践者,发表这方面研究论文近百篇。可喜的是,他还研制了具有我国自主知识产权的新一代智能型、多功能分光光度计UV/Vis-W(褶合光谱仪)。“多功能”包括适用于定性鉴别、特殊杂质限量(纯度)检查、单组分定量、双组分定量、多组分定量、稳定性(动力学)试验等;“智能”表现为:它不仅能像常规分光光度计那样提供信息,而且能自动选择、优化和设置测定参数,直接提供实验结果;在这里,常规分光光度计已成为真正意义上的“化学传感器”或称“采样器”。
其意义使分析仪器的主体由“硬”变“软”,实现了化学计量学所期望的“使分析仪器由提供信息到提供结果的飞跃”。
1.5谱-光谱联用技术
广义上谱-光谱联用技术内涵很宽泛,应用报道很多,但在药物分析中更为常用的是液相谱-光谱联用技术,它使高分离性能的液相谱技术与能够获取丰富化学结构信息的光谱技术相结合,成为药物微量杂质、药物降解产物、药物生物转化产物(代谢产物)的分析鉴定、组合化学产物的高通量分析以及天然产物的化学筛选等在内的现代药学研究领域中最强有力的分析工具之一,现今研究应用热点主要以HPLC/MS、HPLC/NMR以及HPLC/MS/NMR为主。
1.5.1与质谱联用(HPLC/MS)由于MS对高真空度、高温、气相操作等要求,与HPLC的液相操作、高压、高流速和相对低温等实际特点之间存在矛盾,限制了HPLC与MS的联用,随着质谱仪及其接口技术的不断发展,大气压离子化(API)的出现,成功地解决了液相谱和质谱联用的接口问题,它包括大气压化学电离(APCI)和电喷雾电离(ESI),前者在分析中、低极性的相对小分子化合物非常有效,ESI则是一种很温和的离子化技术,多用于极性、不挥发性、质量数较大、热不稳定的化合物,尤其适用于生物大分子聚合物的分析。此外,各种多级质谱技术又大大提高了质谱仪的功能,使HPLC/MS联用技术日益成熟并逐渐被人们接受。MS是迄今为止在分子分析方面最灵敏的检测手段,
HPLC/MS对许多有机化合物的检测限为ng级,有时能检测到pg级。MS能够同时获得被测物的相对分子质量和丰富的化学结构信息,由于MS的质量分辨能力强,MS具有极佳的分析专属性,与HPLC联用时对谱分离的要求相对不高,多数情况下不需要将待测物进行完全的谱分离,即可实施定性及定量分析,刘福艳等[11]对该联用技术在药物分析中应用报道进行了综述。
1.5.2与核磁共振波谱联用(HPLC/NMR)  HPLC/MS在获取化合物分子结构的基团连接位置和立体构型等信息缺乏证据,20世纪90年代后期出现的HPLC/NMR联用分析技术,弥补了HPLC/MS提供结构信息的不足,本法对谱分离条件的要求不高,使用普通谱柱,一般建议仍使用重水,其余使用甲醇、乙腈、四氢呋喃等有机溶剂,也可以向流动相加入酸、碱和各种缓冲盐及离子对试剂等,NMR基本操作模式有连续流操作(on-flow)、停流操作(stop-flow)和峰存贮操作(peak parking or loop-collection)。停留操作在分析较多组分时,由于多次暂停LC分离而带来峰形扩散现象,此时可采用峰存贮操作模式,即在正常谱分离时,当UV检测到谱峰时,将流出物收集并暂时贮存到不同的毛细管回路内,由NMR谱仪逐一测定各流分。HPLC/NMR 联用是一种具有高度的通用性和强大的结构解析能力且不破坏样品的重要分析手段。Lindona等[12]于1996年曾对LC-NMR的原理、操作模式、实际应用等方面进行了详细介绍。此外,更可喜的是近来一些仪器公司推出了技术较成熟的液相谱与核磁共振和质谱联用技术(HPLC/NMR/MS),无疑将成为更具吸引力的分析工具,Elipe[13]在2003年撰文对LC/MS/NMR的优缺点进行了全面的综述,Corcoran等[14]对其在发现新药方面、Yang[15]对LC/NMR/MS联用技术在天然药物和体内代谢产物结构鉴定方面的应用分别进行了综述报道。
燃煤烤箱1.6  毛细管电泳(capillary electrophoresis,CE)
毛细管电泳是近年来发展最快的分析化学研究领域之一,已被多国药典收载。毛细管电泳兼有电泳和谱技术的双重优点,且具有高效、高速、高灵敏度、高自动化以及样品和试剂耗用量少等特点,不仅适用于生物大分子的分离分析,而且也能用于氨基酸、手物、维生素、农药、无机离子、有机酸、染料、表面活性剂、肽和蛋白质、糖类、低聚核苷和DNA片断,甚至于整个细胞和病毒粒子的分离分析,在手物拆分、中成药制剂、西药复方制剂及中草药等药物和制剂的分离、鉴定和分析中,均能显示出其独特的优势,因而越来越受到人们的重视。在手性拆分中,应用最为广泛的仍是毛细管区带电泳,通常只需要在缓冲溶液中加入手性选择剂,即可完成手性分离,手性选择剂种类有了较大的发展,祝宝福等[16]综述了近年来各类手性选择剂的发展现状,除最早使用的环糊精类化合物及其衍生物外,冠醚、蛋白质、大环内酯类抗生素、氨基糖苷类抗生素、多糖类化合物及离子络合物在手物分离中均有应用。在毛细管电泳联用的检测方法中,除常用的紫外检测器外,还有激光诱导荧光检测器(LIF)、电化学检测器和质谱检测器。在非水介质中也可以进行毛细管电泳分析[17-18]。
1.7芯片毛细管电泳技术
在几平方厘米的石英或玻璃基片上刻蚀几十甚至上百条电泳通道(芯片,chip)。将毛细管电泳移植
到芯片上进行,通常以电渗流为驱动力,用激光诱导荧光法检测,称芯片毛细管电泳,在此基础上发展了微全分析系统(micro-total analysis system,MTAS),使毛细管电泳单纯的分离功能得到了新的扩展,包括样品前处理以及样品的进样、分离和检测均可在芯片上集成化和自动化的完成,从而大大提高了芯片上的样品信息量和分析结果的重现性,缩短了分析时间,降低了样品消耗量[2]。近年来,随着芯片技术的发展,新的微流路芯片毛细管电泳和有关的联用技术及其在生物技术和生命科学领域中的应用更有了新的进展,陈执中[19]综述了这方面的研究进展。
1.8  生物谱法(biochromatography)
生物谱法于20世纪80年代中后期出现,是由生命科学与谱分离技术交叉形成的一种极具发展潜力的新兴谱技术,已成功应用于活性成分的筛选、药物作用机制的研究,该技术尽管目前尚存在一些不足之处,但其独特的优点为其展示了光明的发展前景[20],目前,生物谱法主要采用活性生物大分子、活性细胞膜(或仿生物膜) 、活细胞等固着在谱载体上,因此,根据固定相的不同,生物谱法的相应种类有分子生物谱法、生物膜谱法(或仿生物膜谱法) 、细胞生物谱法等。孔亮等[21]报道以人血清白蛋白为固定相的分子生物谱(molecular biochromatography,MBC)分析中药活性成分,张典等[22]用血管内皮细胞膜谱模型研究9种药物的生物亲和作用,近年出现的类生物膜的评价系统,如:脂质体/水系统、磷脂膜谱( IAMC) 、微乳液谱、胶束谱等亦是生物谱法的扩展。
1.9  分子印迹技术(molecular imprinting technique,MIT)
分子印迹技术是用于识别特定目标分子的技术,也是近年来应用领域迅速扩展的研究方向之一。Wulff等[23]提出并发展了分子印迹技术,特别是1993年Vlatakis等[24]在Nature 上发表有关茶碱分子印迹聚合物聚合物(molecular imprinted polymer,MIP)的报道后,每年发表论文数呈直线上升。分子印迹技术是将待分离的目标分子(印迹分子)与交联剂在聚合物单体溶液中进行聚合,制备得到固体介质,然后通过物理或化学手段除去介质中的目标分子,便得到“印迹”有目标分子空间结构和结合位点的分子印迹聚合物,它同印迹分子在化学基团及空间结构上的相互匹配,使之具有抗原与抗体间同样识别性能,加之,MIP具有选择性高、稳定性好、应用范围广等优点,具有较强的分离和富集能力,MIT逐渐发展成一个研究热点,因此,它在许多领域,如药物分离,固相萃取,化学仿生传感器、模拟酶催化、临床药物分析、膜分离技术等领域展现了良好的应用前景。近些年来,MIT在药物分析方面的应用也得到了迅速的发展,张成丽等[25]对MIT的基本原理、MIP的制备方法、MIP在药物分析中的应用进行了综述,并讨论了MIT在发展中遇到的问题及其发展方向。
1.10  DNA分子标记技术[26-27]
随着分子生物学技术的迅速发展,用DNA序列分析的方法进行中药材DNA分子标记鉴别技术,已广泛地应用于中药材鉴别的研究,目前用于中草药鉴定的分子标记技术主要有直接扩增片断长度多态性(dir
绝缘阻抗测试ect amp lification of length polymorphism,DALP)、简单重复序列间多态性( inter-simple sequence repeat,ISSR)技术、随机扩增多态性DNA ( random amplified polymer-phic DNA,RAPD or arbitrarily primed polymerase chain reaction,AP-PCR)、DNA测序法、扩增片段长度多态性(amplified fragment length polymorphism,AFLP)、位点特异性鉴别PCR(allele-specific diagnostic PCR)等。DNA分子标记技术直接分析遗传物质DNA在不同生物个体间的差异,使植物分类和资源的研究更加科学化,因此从分子水平提高鉴定技术,对于保证中药质量,促进中药材标准化、国际化具有重要的科学意义和应用价值。
1.11传感器技术的应用
21世纪化学发展趋向是仿生化和进一步信息智能化,对药物分析提出新的挑战,深入研究药理学和毒理学,必须了解药物进入体内的动态过程,而获取在体(in vivo)、原位(in situ)、实时(real time)、在线(on line)的药物在体内动态过程信息是基础,可用于在体分析的微型传感器技术的发展和应用使这一目标的实现成为可能。传感器种类很多,但是能直接用于药物分析主要有电化学传感器、生物传感器和光纤化学传感器。
电化学传感器具有灵敏度高、响应快、仪器简单以及无须复杂的前处理过程等特点,微型传感器可对生物体进行实时、在体、无损测量,所以,将两者结合起来便可成为理想的痕量电化学活性物质的在
体研究方法。生物传感器是一种能与生物活性成分结合并进行换能的传感装置,用以识别一种或几种分析物,这两类传感器在体内药物分析中的应用较多,陈胜利等[28]和蔡晓辉等[29]分别进行了综述。
光纤化学传感器使得分析测试的过程分析将逐步取代取样分析成为可能,李莉等[30]利用自行研制的光纤药物在位溶出度/释放度监测仪监测萘普生钠胶囊的溶出情况,吕文旭等[31]人报道用光纤化学传感器在线检测家兔体内阿霉素血药浓度。
1.12“代谢组学”研究
早在1999年Nicholson博士首次提出代谢物组学(metabonomics)概念,把其定义为通过分析生物的体液、组织中内源性代谢产物的变化来研究整体的生物学状况和基因功能调节,是现代生物医学的一个分支学科[32]。代谢组学的研究主要应用核磁共振、液相谱-质谱以及气相谱-质谱等现代仪器分析手段,定性定量检测生物体液(包括尿液、唾液、血浆等)中尽可能多的内源性代谢物,即代谢组,并借助于模式识别等化学计量学方法对测得的代谢物图谱加以分析,以期了解和反映机体的整体状态。根据研究对象和研究目的不同,代谢组学的研究又可分为几个不同的层次:①代谢靶标分析,针对某一种或某一组具有相似化学性质的特定代谢物进行分析,研究其在代谢应答中的变化,并与已知的代谢途径相关联,得出疾病或外源性物质的刺激对该代谢途径的效应;②代谢轮廓分析,着眼于整个代谢网络中的一些关键信息节点,对某一代谢途径的特定代谢物或某一类结构和性质相关的代谢物进行定量分析;③代谢指纹分析,不关注特定的组分,对代谢物进行高通量的定性分析,
实现样品的快速筛选分类;④代谢组学分析,对所有小分子代谢物进行综合分析,是在前三者基础上的进一步深化与整合[33]。作为应用驱动的新兴科学,代谢组学已在药物毒性和机制研究、微生物和植物研究、疾病诊断和动物模型、基因功能的阐明等领域获得了较广泛地应用。近来,代谢组学又在中药成分的安全性评价、药物代谢的分析、毒性基因组学、营养基因组、药理代谢组学、整合药物代谢和系统毒理学等研究方面取得了新的突破和进展[34]。
2我国历版药典中分析方法的沿革[35]
药典是记载药品标准和规格的国家法典,药典中列出许多分析方法,分别用于不同药物的检验,通常药典中所提出的方法必须成熟,容易推广和掌握,尽管药典中收载的方法往往并不是越新、越高级越好,但这些方法还是可以体现药物分析发展总体水平,同时也能反映该国药物分析能力。建国以来,我国先后颁布了8版药典,我国药典收载的常用方法也在随着学科的发展而不断增加与改进的。
1953年版只有重量法、容量法(酸碱滴定法、氧化还原法、银量法)、旋光法、比法及紫外吸收系数测定法,1963年版就增加了络合滴定法、非水溶液滴定法、费休式水分测定法、分光光度法、极谱分析法(1977年版取消),其后出版1977、1985、1990、1995年版的药典又陆续增加了亚硝酸钠重氮化滴定法、电位及永停滴定法、氧瓶燃烧法、原子吸收光谱法、荧光分析法、红外光谱法、谱法(柱谱、纸谱、薄层谱、薄层扫描法、气相谱、高效液相谱)、电泳法(纸电泳、凝胶电泳、醋酸
纤维素薄膜电泳)等方法。2000年版增加了有机氯农药残留量检查法、注射剂有关物质检查法,多糖的相对分子质量与相对分子质量分布检查法、毛细管电泳法、粒度测定法、渗透压摩尔浓度测定法、热分析法、X射线衍射法、片剂脆碎度检查法等,注射剂不溶性微粒中增加了光阻法,溶液颜中增加了差计的方法,并首次采用分子排阻谱法测定部分β-内酰胺类抗生素中的高分子聚合物,在国际上是一个创新,随药物研发的要求,二部附录中首次收载了药物标准分析方法验证要求、药物稳定性试验等六项指导原则,尽管这些指导原则不作为法定要求,但对考察药品质量、规范和统一药品标准具有指导意义。
2005年版通用方法中新增了制药用水中总有机碳测定法、可见异物检查法、质谱法、贴剂黏附力测定法、过敏反应检查法、降钙素生物测定法和生长激素生物测定法等,结合现代分析技术和现实情况,对原有分析方法的要求也在不断提高,如薄层谱中增加了系统适应性要求、高效液相谱的系统适应性要求中更强调分离度的要求、部分有关物质测定采用梯度洗脱方法等等,随着β-内酰胺类抗生素中高聚物检查方法的不断改进和完善,专用检测仪器的研制成功和标准化,2005年版中已经扩大到对11个β内酰胺类抗生素21个品种都对其中的高聚物进行了控制,创新性地采用HPLC-ELSD控制仅有末端紫外吸收的部分氨基糖苷类抗生素的组分以及含量;附录首次收载了浊度法,并将庆大霉素的效价测定改用浊度法测定,微生物限度检查法中增加了方法验证试验等,指导原则中增加了药物引湿性指导原则、近红外分光光度指导原则、药物杂质分析指导原则、正电子类和[99m Tc]放射物质量控
制指导原则等,一部中引入电感耦合等离子体质谱法测定重金属和有害元素,并增加了中药注射剂安全性指导原则,首次将《中国生物制品规程》并入药典,将生物制品收载在三部,并在三部附录中增订逆转录酶活性检查法、人血白蛋白铝残留检查法等。
2010年版药典在明年发行,新版药典积极采用新技术、新方法,有所突破、创新,有诸多亮点。在广泛吸取国内外先进技术和实验方法的基础上,附录内容与目前国际上对药品质量控制的方法和技术力求一致,通用方法中增加了核磁共振波谱法、离子谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法,对原有的多个通用方法进行了完善,指导原则中增加了拉曼光谱法指导原则、化学药注射剂安全性检查法应用指导原则、抑菌剂效力检查法指导原则、药品微生物实验室规范指导原则等,在新版药典中,现代分析技术在质量标准中得到进一步扩大应用,例如,HPLC-ELSD方法在更多氨基糖类抗生素品种的含量、组分中得到应用,并首次应用到有关物质检查中,新型的谱柱填料如耐水柱、宽pH范围谱柱在标准中均有体现,采用毛细管电泳-间接UV法测定头孢类抗生素中杂质吡咯烷等,药典一部品种中某些动物药如蛇类采用了PCR方法,除此,LC-MS和其他生物测定方法亦用于质量控制中。我国药典中无论质控方法和质量标准都是与时俱进的,尤其是即将出版的2010年版新药典已与国际先进水平接轨,且在中药和民族药的质量控制上有我国的特。
3药物分析研究展望
目前药物质量控制中尚存在以下主要问题,有的虽有文献报道,但未获圆满解决,有待建立一个简便可行的法定方法,这是药物分析家面临的新挑战任务。
3.1药物晶型研究
同一种元素或化合物在不同条件下生成结构、形态、物性完全不同的晶体的现象称为多晶现象,晶型影响药物的稳定性、生物利用度及疗效的发挥,新药研究中必须给予重视。对多晶型研究过程及其分析技术已有相应文献综述[36]。
3.2手物分离分析
手物进入人(或生物)体,受体内受体、酶、核酸、蛋白以及多糖等手性物质的选择性控制,其代谢途径和药理作用常不相同,药效、毒副作用往往存在着显著的差异。生产高疗效、低毒副作用的单一光学异构体新药已成为制药工业重要趋势。手物纯度和质量控制是药物分析面临的新课题。
滚动车轮3.3生物大分子结构研究
生命科学研究中有关生物活性物质的分析,如蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的结构测定是21世纪分析科学的热点和前沿。2002年二位诺贝尔化学奖获得者均与分析生物大分子有关。John B. Fenn(美国人)和Koichi Tanaka (日本人)用解吸离子化软电离质谱分析生物大分子。Kurt Wüthrich(瑞
士人)研究了现代核磁共振光谱技术测定生物大分子的二维机构,如用NMR测定朊病毒(prion protein)的分子空间结构,研究生物大分子结构测定方法学过程中,
逐步发展形成了生物质谱和现代NMR光谱技术。有关生物质谱和现代NMR光谱技术可参考文献[1-2]中的有关章节,本文中不再赘述。
3.4基因工程药物质量研究
随着人类基因组项目的进展,已迅速推动人类疾病的DNA诊断及基因的研究,基因作为药物的时代也已来临。我国在20世纪80年代已开发研制了基因工程药物,基因工程药物质量控制已是当务之急,需建立系列现代仪器分析方法,用于生物大分子(基因工程药物)的相对分子质量、纯度、肽图谱、氨基酸序列和核酸中的核苷酸(DNA)序列等测定的分析平台。
3.5药物代谢研究
药物代谢研究药物在体内的过程,药物在体内的整个过程通常用四个英文字母表示,即ADME:A表示吸收(absorption),为药物被生物体的吸收;D为分布(distribution),为药物在生物体内的分布;M为代谢(metabolism),即药物在体内的代谢转化;E为排泄(excretion),即药物及其代谢产物自体内的排除。此外,还有临床验证生物等效性的药动学研究。药物代谢研究的样本特点:组成
复杂,含量低(微量到超微量)、样本数多。虽进行了预处理和浓集,但仍需要求灵敏、专属、快速的测定方法,HPLC常用于药物及其代谢产物的同时分离与检测。用液相谱-电喷雾离子化质谱法(HPLC-ESI- MS),选择离子检测(SIM),可测定样本浓度范围每毫升ng级乃至pg级,为低浓度生物样本测定提供了新方法。
3.6中药质量控制
中药材、中成药本身就是一个多组分的复杂体系,是当今分析化学中一个难题,而且还要考虑其组成与疗效关系,中药的质量控制已成为实现中药现代化技术关键,是中药走向世界与国际接轨的基础。新中国成立初,受科学技术条件的限制,中药无质量标准,依靠原料药材的地道性和药工制作经验性予以保证。直到20世纪60年代,徐国钧院士提出粉末纤维鉴别方法,使传统的以粉末入药的中成药有了相应的判断药品真伪方法。此后,打破了经药材饮片粉末为制剂原料的传统工艺,开始采用提取工艺研制中药新药,中药的质量必须通过检验予以控制,特别是运用了上述的谱、光谱现代分离分析先进手段,对中药与中药制剂化学成分进行深入研究。现行的中药质量控制模式基本上是在中药化学前期研究的基础上,借鉴文献报道选定某一中药(重点对君药和臣药)的“有效成分”或“指标性成分”建立以光谱、谱为主的鉴别和含量测定的质量标准。这种质量控制模式的科学性,可控性虽有很大进步,但从中医药理论观点看,中医辨证论治用的中药药味而非某个化学成分,中药功效是药材或制剂所含物质整体作用的结果,对指标性成分的控制,难以真正控制中药功效。中药组成分的特征图谱
是目前能够为国内外广泛接受的一种中药质量控制模式。它具有整体、宏观和模糊分析的特点,特别适合于中医药理论研究的需要。它是使用多学科交叉、综合技术手段对复杂物质组成体系质量稳定性进行评价的检测方法,但本法受供试品来源等多种因素影响,方法的稳定性不甚理想,有待进一步研究。“代谢组学”法可定量描述中药的整体综合效应,建立中药药效科学评价体系,是中药质量研究新思路、新方法。
综上所述,药物分析学科发展到今天已越来越清晰地反映出它在现代药学科学中的地位和作用,正如国内著名药物分析专家安登魁教授在他主编的《现代药物分析选论》书中预期的那样:哪里对现代药物分析的方法和技术运用得及时恰当,哪里就可能对新药的研究与开发以及药物的合理应用打开一个可喜而崭新的局面。
致谢:本文在文献查阅方面得到江苏省药品检验所袁耀佐博士的帮助,特表感谢。
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