核磁共振与能谱仪在药物鉴别中的应用

药物常与人的一生息息相关，虽不至于时时相伴，但真的需要它时，希望它是可靠、可信赖的。正规药物从开发到临床应用程序繁杂、耗时甚长、投入巨大，因此对药物活性成分的监测以及对假药与仿冒药的来源追踪都是药厂关注的核心问题，同时也是我们作为使用者非常关心的问题。

核磁共振（NMR）可以提供分子结构信息，因此被广泛应用于药品开发及药物检测中。除了对药物分子的定性结构测定，NMR也可以用于定量分析。NMR定量分析简便、快捷，并且与紫外或液相色谱等方法不同，它不需要使用待测物质的标准品。这对于待测样品是新药，或者由于某些原因难以获得可用标准品的情况，具有极大的帮助和独到的优势。通过选择适当的内标物质，根据谱峰信号的积分强度关系，可以对药物活性成分进行定量。

另一方面，与传统高场核磁相比，低场台式核磁采用稀土永磁体，不需要液氮液氦等制冷剂，操作简单，维护方便，近年来受到了制药行业越来越多的关注。除了能在实验室现场对药物分子结构进行快速表征外，台式核磁在定量检测方面同样有着不俗的表现。

右图为牛津仪器台式宽带核磁共振波谱仪Pulsar

如下表所示，是使用牛津仪器台式核磁设备Pulsar对几种药品中药物活性成分定量检测的结果。序号I药品中的原料药成分氧氟沙星，其实测含量只有厂商标称值的一半，由此可以判断该产品是一款劣药。

能量色散谱仪（Energy Dispersive Spectrometer，EDS）是另一种广泛用于药物分析和检测的有效方法。EDS虽然不能直接测量分子结构，但不需要用户具有丰富的操作经验即可一键获取待测样品中的元素信息。对于药物来说，C, H, O, N是最主要的成分组成，随着大面积低噪音能谱仪的普及，检测到样品中细微差别的C, O, N等分布越来越容易，尤其当药物中存在一种特征元素（如维他命中的Fe, Ca添加等）或某种元素呈现特殊富集时，使用EDS可以快速鉴别药物真假并以此追踪其来源。

图1所示为使用牛津仪器AZtecLive观察的维他命中的Fe, Ca实时分布，用户可以据此帮助判断测试样品是否侵权或判断药片的真伪。AZtecLive是牛津仪器能谱仪的一项新功能，它实现了在移动样品时实时获得电子图像及元素分布，并自动检测停顿时累积信号的功能。大信号量、快处理速度及准确的实时元素标定保证了AZtecLive在分析实际样品时的可靠性及便捷性。

图1 牛津仪器AZtecLive观察的维他命中的Fe, Ca实时面分布图

更细节的分析需要进行元素面分布扫描，采用牛津仪器2020年初发布的Xplore电制冷能谱探测器采集，该设备使用了低噪音电路，保证了快速处理下也可准确区分出药物中常含有的轻元素，如N, Cl, O等。下图是三颗不同来源的胶囊在其剖面上的元素面分布图。A, B, C分别来自于某款胶囊药物的正品、高仿品及号称具有相同成分、相同功效的无标商品。

图2. 三种胶囊剖面EDS元素面分布图

A: 正品，B: 高仿品，C: 无标商品

从图2的面分布图可以看出三个样本元素分布具有明显差异：A胶囊分三层，外层包覆层20~70 μm厚，富含Ti；内层包覆层190~320 μm厚，富含O, Mg, Si；中心10*5mm2，基体富含Na，掺杂有O, Mg, Si的颗粒；B胶囊分三层，外层包覆层90~170 μm厚，主要成分为C, O, Mg, Si, 含有少量Ti；内层包覆层60~180 μm厚，富含C, O, Mg, Si；中心6*5mm2，主要成分为C, O；C胶囊只有两层，包覆层13~25 μm厚，主要成分为C,  O，不含Ti；中心7*6mm2，主要成分为C, O。

因此，使用Xplore能谱仪检测并比对药物，对于即使没有经验的用户也可以快速判断出药物之间的差别，这将对药物真伪鉴别、药物研发和竞品比对提供了一种额外的技术手段。

参考文献：

[1] Г.А.Калабин, Быстрый скрининг лекарственных средств без стандартных образцов: ренессанс низкопольных спектрометров ЯМР