pH相关的SERS光谱结合化学计量学方法在药品快检中的应用

发布时间：2020-06-29 20:19

【摘要】：中药掺杂化学药品的现象屡见不鲜,且掺杂手段更加隐蔽和高明。不法商贩为了躲避现有的检测方法,开始向中药中同时添加多种结构类似、药效相似的化学药品。常规的气相色谱、液相色谱及质谱联用技术可以有效地对复杂样品进行定性、定量分析。但是药品监管部门往往需要能在药品销售场所进行快速检测的技术,以迅速得到定性结果。而色谱技术由于操作复杂、分析时间长、仪器庞大不适宜用于现场药品快检。本研究利用pH依赖的动态表面增强拉曼光谱技术,结合光谱条形码和二维相关光谱两种化学计量学方法来简化复杂的光谱信息、分析光谱的动态变化规律、解析重叠的谱峰,以期通过原位检测就能快速、准确地鉴别中药掺杂的化学药品。本研究分为以下两个部分:1)针对12种常见被用于中药掺杂的化学药品,考察不同pH条件下其表面增强拉曼光谱的变化,依据分类结果建立pH相关的光谱条形码谱库,最终实现对结构类似的三元混合物的分析和鉴别。2)利用动态表面增强拉曼光谱技术(DSERS)自身的特性,能够自发的对待测体系施加pH微扰,并实时监测化合物的SERS光谱随pH变化而产生的变化。再二维相关分析技术相结合,建立pH依赖-DSERS-2DCOS方法,并对DSERS检测的初始pH条件等检测参数进行优化,最后实现对中药中同时添加茶碱、咖啡因、可可碱,三种结构类似物的检测。本研究的结果如下:1)12种化学药品的SERS光谱对检测环境敏感的化合物有:咖啡因、茶碱、可可碱、二甲双胍、马来酸罗格列酮、二羟丙茶碱、对氨基水杨酸钠共7种物质;属于pH不敏感的化合物有普萘洛尔、烟酸、苯乙双胍、甲磺酸酚妥拉明5种物质。大部分化学药品的SERS光谱均呈现pH依赖性。以相似度0.9为阈值,建立了不同pH条件下的光谱条形码。利用所建条形码标准谱库,实现了在酸性条件下对咖啡因、茶碱、可可碱三元混合物的鉴别。2)采用密度泛函理论计算,对三种结构类似物进行结构优化和振动分析,并对三种物质的拉曼光谱、酸性及中性至碱性条件下不同形式的光谱进行了振动归属。3)建立DSERS-2DCOS联用技术,并对检测条件进行优化。所得优化结果为:银胶浓缩倍数为5倍、激光功率为150 mW;最佳检测位置在样品液滴的边缘;样品与银胶混合后最佳的检测初始pH为5.0;4)分析所得二维相关图谱,总结得到三种物质受pH变化的影响在二维相关图谱上产生的特征交叉峰,分别是茶碱:Ψ(686,678)、Ψ(1324,1293);咖啡因:Ψ(648,640)、Ψ(1327,1311);可可碱:Ψ(640,617)、Ψ(1319,1311);5)根据二维相关异步谱也能够将三种物质之间以及物质与中药基质之间的重叠峰解析出来。该方法对三种物质在中药中掺杂的检测限分别为茶碱0.05%、咖啡因0.05%、可可碱0.01%。6)最后实现了对二元以及三元混合体系的鉴别,并且对两种掺杂茶碱的真实样品进行了成功的鉴定,鉴定结果与UPLC-QTOF/MS验证一致,表明建立的方法准确可靠。本研究首次建立了12种化学药物pH相关的光谱条形码谱库,同时首次建立了pH依赖-DSERS-2DCOS联用技术,该方法简单快速、具有较高的灵敏度和特异性,且无需样品分离,可以实现中成药中非法掺杂多种结构类似化学药品的检测。本研究为药品快速检测提供了新的解决方法。
【学位授予单位】：第二军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O657.37;R284
【图文】：

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第一章概述拉曼光谱技术曼光谱技术简介印度物理学家拉曼（C.V. Raman）实验发现，当光穿过液体苯率的变化，这种现象被称为拉曼散射[14; 15]。光照射到物质上射。弹性散射又名瑞利散射，其散射光是与激发光波长相同的拉曼散射，分子吸收频率为 υ0的光子，发射 υ0-υ1的光子（频分子从低能态跃迁到高能态，称为斯托克斯线；相反的，分发射 υ0+υ1的光子（频率大于入射光频率），同时分子从高能斯托克斯线（图 1-1）。受激虚态

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图 1-2 动态表面增强拉曼光谱原理图[44]二）动态表面增强拉曼光谱的优点与应用态表面增强拉曼光谱与常规的干态以及液-液 SERS 检测相比有诸多的优表面增强拉曼光谱无需复杂的基底组装制备过程，只需普通的纳米溶胶玻璃片做衬底，在连续检测过程中，纳米颗粒可以自行浓集组装，但又不此，不仅提高了灵敏度、又有较好的重现性。2.相比液-液 SERS 检测，只品。3.由于整个检测过程受溶剂的保护，避免了激光烧灼破坏样品和纳米致漂白。因此，由于 DSERS 法检测过程简单快速、样品需求量少、可以备便携仪器，因此特别适合于现场快速检测。目前，已有一些报道将 D品检测、食品安全、药物检测等实际应用领域。

【参考文献】