藥物分析是藥學(xué)中的一門分支學(xué)科,它是藥學(xué)和分析科學(xué)的交叉學(xué)科,其內(nèi)容包括藥物(原料,制劑,制藥原料及中間體等)的檢驗,藥物穩(wěn)定性,生物利用皮,藥物臨床監(jiān)測以及中草藥(動物,植物,礦物類)檢定等諸多方面的有關(guān)定性定量分析工作.其目的是確保藥物的質(zhì)量,保證病人用藥的安全有效.此外,像毒物分析,運動員的興奮劑檢測,成瘤藥物檢查等也屬于藥物分析的范疇.藥物分析使用化學(xué),物理,生物,數(shù)學(xué),計算機及自動化等許多學(xué)科的手段,并隨著這些學(xué)科的發(fā)展而發(fā)展.在這些學(xué)科中,與藥物分析關(guān)系最密切的還是化學(xué),尤其是分析化學(xué)的手段在藥物的研究與開發(fā)中應(yīng)用得最為廣泛.本章將就分析化學(xué)在藥物研究與開發(fā)中的應(yīng)用及藥物分析的前景進(jìn)行討論。

一,藥典與分析方法

為保證藥品的質(zhì)量,很多國家都有自己的國家藥妙"2J,它是記載藥品標(biāo)推和規(guī)格的國家法典.是國家管理藥品生產(chǎn),供應(yīng),使用與檢驗的依據(jù),通常都由專門的藥典委員會組織編寫,由政府頒布施行.凡屆藥典收載的藥品,其質(zhì)量在出廠前均需經(jīng)過檢驗,并符合藥典規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)和要求,否則不得出廣,銷售和使用.藥典中列出許多分析方法,分別用于不同藥物的檢驗.從這些方法可以看出該國的藥物分析水平,但是有一個規(guī)定,就是所提出的方法必須是很成熟的方法,同時也是容易推廣和掌握的方法.因此盡管可能已經(jīng)報道有很先進(jìn)的或者用很新技術(shù)或儀器的方法,在沒有經(jīng)過更多的考驗。

之前,還是不能收載在藥典中.換句話說,就是藥典中給出的方法并不是越新,越高級越好.這一點,分析工作者有時不夠理解,常以為方法越新越好.還有一點需要指出的是,藥典中所規(guī)定的指標(biāo)都是該藥物應(yīng)達(dá)到的最低標(biāo)準(zhǔn),各生產(chǎn)廠可制定出自己的高于這些指標(biāo)的標(biāo)推,以生產(chǎn)出更高質(zhì)量的藥物.此外,藥廠也完全可以便用自己認(rèn)為合適的分析方法進(jìn)行藥品的質(zhì)量控制,但是如果一旦產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)問題,需要進(jìn)行仲裁時,則要以藥典收載的方法為準(zhǔn)。

藥典中對每一個藥品及其制劑都單獨列為一個項目內(nèi)容:

(1)性狀

記載該藥品的各種物理化學(xué)性質(zhì).一般包括外觀,.

(2)鑒別

色澤,溶解度,晶型,熔點,比重,疥光率,紫外吸收系數(shù)等.這些都是藥品的特性,是否為該檢品

根據(jù)這些性質(zhì)可以幫助初步判斷

龜或產(chǎn)物,有時可結(jié)合紫外吸收與紅外光譜,幫助鑒別撿品是否與品名相符.

(3)槍查

系指雜質(zhì)的檢查.需要檢查的雜質(zhì)項目,主要是根據(jù)生產(chǎn)該藥品所用的原料.制備方法,貯存容器與貯存過程可能發(fā)生的變化等情況.考慮可能存在的雜質(zhì),再聯(lián)系這些雜質(zhì)的毒性,經(jīng)綜合考慮而提出的.一般情況下,對雜質(zhì)規(guī)定有一定限量,不能超過這個限量,否則即不合格。

(4)含量測定

主要確定藥品中有效成分的含量范圍,測定方法力求簡便快速,易于推廣和拿握.

同時還要考慮所用儀器是否容易獲得與使用情況 我國藥典收載的常用方法也在隨著學(xué)科的發(fā)展而不斷有所增加與改進(jìn)N.如1953年版只有重量法,容量法(蘸堿滴定法,氧化還原法,銀量法),旋光法,比色及紫外線吸收系數(shù)測定法,1963年版就增加了絡(luò)合滴定法.非水溶液滴定法.費休式水分測定法,分光光度法,極譜分析法(1977年版取消),其后出版的1977,1985,1990,1995年版的藥典又陸續(xù)增加了亞硝酸鈉重氮化滴定法.電位及水停灑定法.氧瓶燃燒法.原于吸收法,熒光分析法.紅外光譜沈,

色譜法(柱色譜,紙色譜,薄層色譜,薄層掃描法,氣相色譜,高效液相色譜),電泳法(紙電泳,凝放電泳,酯蘸纖維素膜電泳)等方法,與國際上其它藥典所用的方法大致相同。

二,藥物分析方法

前面已經(jīng)提到一些藥物分析中常用的方法,藥典中使用的方法目前多趨向于色譜法,尤以高效液相色譜為普遍.當(dāng)然,分析化學(xué)中常用的分析方法仍都有應(yīng)用,如基于化學(xué)反應(yīng)的重量法和各種容量法;基于光學(xué)或譜學(xué)的紫外(UV),可見(Vis).紅外(IR),熒光(凡),拉曼[R刪),核磁共振(NhQ),各種計算分光光度法等;基于電化學(xué)的各種極譜法,伏安法,庫侖法,離子選擇電極及各種傳感器.利用電流和電位的各種滴定方法等;各種色譜方法,除上述的紙色譜(PC),薄層色譜(TLC),氣相色譜(GC),高效被相色譜(HPLC)外,離子色譜(Ic),排阻色譜(sEc),超臨界流體色譜(SFC)也都在發(fā)揮作用,新興的毛細(xì)管電泳(哪)和電色譜法(EC)正在引起分析工作者的極大興趣,在國內(nèi)外都是熱門課題,發(fā)表的文章每年都在增加.估計不久的將來.隨著儀器的普及,毛細(xì)管電泳法將會被藥典所收載.質(zhì)譜的發(fā)展也很迅速,除單獨使用外,與各種色譜儀的聯(lián)用也受到重視,氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用(Gc小賜)已很普遍,液相色譜—質(zhì)諾聯(lián)用(比刷S)由子幾種新接口的出現(xiàn)也已趨成熟,商品儀器己較普遍,國外有關(guān)液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用的工作已有很多,甚至液相色譜—質(zhì)譜—質(zhì)譜聯(lián)用(LC朋S刷s)也被不少藥物研究和生產(chǎn)單位較廣泛地用于藥物代謝的研究 在國內(nèi),則由于儀器需要進(jìn)口,且價格昂貴,工作還很少開展,有待今后加強努力.超臨界流體色譜和毛細(xì)管電泳與質(zhì)譜的聯(lián)用也已有不少報道 化學(xué)計量學(xué)在分析中的應(yīng)用國內(nèi)己做了不少工作,尤其在分光光度法方面已有不少報道.在解決色譜重疊峰,選擇色譜流動相及其它方面的工作也在進(jìn)行。

三,藥物代謝研究中的分析工作

藥物的代謝轉(zhuǎn)化是指藥物進(jìn)人人體后,在體內(nèi)進(jìn)行一些反應(yīng),發(fā)生結(jié)構(gòu)變化,使脂溶性的藥物獲得極性基團(tuán),增加水溶性,而利于從腎及膽道排泄的過程〔d.藥物在體內(nèi)的整個過程通常用四個英文字母表示,即A1)h吸.A表示吸收(ab印rption),為藥物被生物體的吸收;D為分布(dt姚nbutlon),為藥物在生物體內(nèi)的分布;M為代謝(限tab01i刪),即藥物在體內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)化;E為排泄(exc肥tlon),即藥物及其代謝產(chǎn)物自體內(nèi)的排除 藥物的代謝轉(zhuǎn)化一旅分為兩類反應(yīng):第一相反應(yīng)包括氧化,還原,水解,水合,脫硫乙�；�,異構(gòu)化等;第二相反應(yīng)為結(jié)合反應(yīng),主要包括葡萄糖醛酸化,硫酸酯化,谷骯甘肋結(jié)合,乙�；�,甲基化,氨基酸結(jié)合,脂肪酸結(jié)合,以及縮合等.

藥物的兩相轉(zhuǎn)化反應(yīng)均需要體內(nèi)多種酶的參與.經(jīng)過一相反應(yīng)后,藥物分子上形成羧基,經(jīng)基,醇基,胺基等,便于進(jìn)行第二相結(jié)合反應(yīng),形成極性更高,水溶性更大的代謝產(chǎn)物,有利于從腎及膽道排出體外.藥物經(jīng)過機體的轉(zhuǎn)化,可能發(fā)生相應(yīng)理化性質(zhì)的改變,從而改變其藥理和毒理活性,如代謝失活,代謝活化,藥理活性增強或減弱,以及形成毒物及致癌物等.因此研究藥物的代謝轉(zhuǎn)化過程,明確藥物的代謝轉(zhuǎn)化途徑,有助于理解藥物的藥理作用及毒副反應(yīng)的機理,指導(dǎo)臨床合理用藥。

藥物代謝轉(zhuǎn)化的研究一般有兩種途徑.一種途徑為通過薄層色譜,高效液相色譜等手段從體內(nèi)體外代謝樣品中分離,檢測,制備代謝物純品,然后利用紫外,紅外,核磁共振,質(zhì)譜等手段進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定;另一途徑是以質(zhì)譜為結(jié)構(gòu)鑒定基礎(chǔ)的色譜—質(zhì)譜聯(lián)用方法,井輔以同位京標(biāo)記,衍生化反應(yīng)以及純品對照等手段,對代謝產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定.后者尤其適合于生物體液中藥物及其代謝產(chǎn)物的定性,定量測定與藥物代謝動力學(xué)方面的研究。

1.以TLC,HPLC等分離制各為基礎(chǔ)的分析方法

這一類方法主要包括代謝物的分離,檢測,純品制備與結(jié)構(gòu)鑒定幾方面的工作.藥物的分離檢測,主要方法有柱色譜,TLL,Gc與叩凹 叩比常用于藥物及其代謝產(chǎn)物的同時分離與檢測.根據(jù)藥物代謝的一般規(guī)律,代謝物的極性較原藥大,所以在反相叩比系統(tǒng)中代謝物一般先于原藥被洗脫出來,特別有利于代謝產(chǎn)物的識別.與BP—叩陽臺的檢測方法主要有電化學(xué)方法(EC),熒光檢測(四),紫外吸收檢測

(W)與放射性檢測(肌).二極管陣列檢測器(則)由于能同時進(jìn)行多波長檢測,并問步記錄色譜峰的吸收光譜,檢測峰純度,與叩U配合,已成為快速分離檢測未知代謝產(chǎn)物的有力工具,適合于體外代謝研究的代謝條件的優(yōu)化,以及體液中未知代謝產(chǎn)物的分離檢測柱色譜,TIj,制各HN—L由于樣品容量大,操作條件靈活,適合于代謝產(chǎn)物的制備與純化 對體外,體內(nèi)代謝進(jìn)行色譜分離前,需要對樣品先進(jìn)行提取分離,必要時先做去蛋白處理.常用的提取方法合液液提取與灑固提取.液液提取中常用的溶劑有乙酸乙酯,::氯甲烷,氯仿,乙醚等.根據(jù)藥物及其可能形成的代謝產(chǎn)物的性質(zhì),可能需要調(diào)節(jié)溶液的PH值,或加入離子對試劑等.以盡可能全囚地提取出主要代謝產(chǎn)物.液固提取由于需要的溶劑量相對較少,提取時沒有乳化現(xiàn)象,提取的代謝物極性范圍較廣等優(yōu)點,而R益受到重視.常用的因相提取材料合5ep—PaLCl8柱,XAI)2,比nd E1叭校等 而M(;K(3rniHg爭"介紹的鹽—溶劑對提取法,適合廠多種生物體灑中弱酸件,中性,堿性代謝物的提取,并且問收率高.

分離制備得到的代謝物純品的結(jié)構(gòu)鑒定主要借助于紫外,紅外,核磁共振,質(zhì)譜等手段.由于代謝物的結(jié)構(gòu)與原藥密切相關(guān),因此比較它們波語信息的異同,可以推斷代謝產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu).質(zhì)譜中各種軟電離技術(shù).如場解吸(凹),快原子轟擊(F朋)等的使用,有利于提供代謝產(chǎn)物的分子量信息.氫NMR譜,碳NMR諾以及其它有關(guān)的NMR譜,如NoE等效術(shù)在藥物代謝產(chǎn)物研究小已有廣泛的應(yīng)mL"'81,能夠提化有關(guān)代謝產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)較為詳盡的信息,能夠用于區(qū)別體置異構(gòu)體及立體異構(gòu)體。

2.色譜—質(zhì)譜聯(lián)用分析方法

色譜—質(zhì)諾聯(lián)用方法由于將色譜的高度分離能人與質(zhì)譜的高檢測靈敏度,定性專屬性集于一身,已在藥物代謝的分離與鑒定工作中得到廣泛應(yīng)用.這類方法的主要依據(jù)是藥物發(fā)生代謝轉(zhuǎn)化后,一般僅是在原藥的基礎(chǔ)上進(jìn)行部分結(jié)構(gòu)修飾,藥物的母體結(jié)構(gòu)一般不會發(fā)生太大變化,因此代謝產(chǎn)物與原藥常有相似的質(zhì)譜特征離子,據(jù)此可以對代謝產(chǎn)物進(jìn)行識別,再結(jié)合共它釁片特征,對共結(jié)構(gòu)作出合理的判斷.實際應(yīng)用中,常結(jié)合同位素標(biāo)記來輔助代謝物的識別,并將代謝物的EI肥行為與合成品對照,進(jìn)一步證實其化學(xué)結(jié)構(gòu) 色譜—質(zhì)諾聯(lián)用方法由于靈敏度高,特異性強,特別適用于體掖中疽量代謝物的檢出及質(zhì)譜行為較相似的系列化合物代謝轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究工作氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC刷s)由于商品化儀器出現(xiàn)較早,在藥物代謝研究中應(yīng)用較為廣"泛.但氣相色譜對樣品的極性與熱穩(wěn)定性有一定要求,因此在用GC朋S分析前,樣品的預(yù)處理頗為重要,藥物及其一相,二相代謝產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性,揮發(fā)性,極性可能差異較大,需要根據(jù)具體情況對樣品先進(jìn)行水解處理或衍生化處理 其中硅醚化衍生方法在藥物代謝研究中應(yīng)用最為普遍,有多種硅醚化試劑可供選擇,常用的有踢T12A/1%IM暢,脅等.衍生化后的代謝物不但色譜行為改善,而且其質(zhì)譜行為對代謝物的結(jié)構(gòu)闡明能提供更多證據(jù)近年來.各種液相色譜—質(zhì)譜(比爪仍)接口的研制成功及商品化,使比爪億成為藥物代謝及藥物代謝動力學(xué)研究的有力工具 與CC肥技術(shù)相比,比朋S的樣品前處理簡單,一般不需要水解或衍生化處理,可直接用于藥物及其一相,二相代謝產(chǎn)物的同時分離與鑒定較早的比爪侶接口有傳送帶(陽),粒子柬(陽),熱噴霧(蠅),其中咒化肥較為成熟,靈敏度較高,在藥物代謝研究中應(yīng)用已較夕卜u].新近出現(xiàn)的大氣壓電高技術(shù).電噴霧(ES)和大氣壓化學(xué)電離(A1吧I)技術(shù),是液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用接口方面的一大進(jìn)步,國外已有商品供應(yīng),正在受到藥物研究工作者的重視與歡迎,府用日益廣汐'卜14J 電噴霧技術(shù)作為一種相對"軟"的電離技術(shù),特別適合于藥物第二相結(jié)合物,如葡萄糖醛酸結(jié)合物,硫酸酯結(jié)合物等的檢出.大流量電噴霧技術(shù)(me8dHow—ES)與大氣壓化學(xué)電離技術(shù)還能與內(nèi)徑2.1刪或4.6刪的常規(guī)HPLL校直接聯(lián)用 同時在AKl6術(shù)中,通過靈活改變錐電壓(咖c W1噸e),可以獲得與MS肋S中碰撞誘導(dǎo)解離(cH))相比擬的分子誘導(dǎo)碰撞淬片信息,克服丁一般化學(xué)電高技術(shù)碎片信息少的缺點UZ/Ms肋s,MS/kIb聯(lián)用技術(shù)中恒定中性丟失(4L)與CID技術(shù)使藥物代謝產(chǎn)物的分離,檢測與結(jié)構(gòu)簽定的過程變得更為方便和快捷.總之,隨著質(zhì)譜技術(shù)以及液質(zhì)接口技術(shù)的不斷發(fā)展,液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用終將成為研究藥物代謝及藥物代謝動力學(xué)十分有利的分析手段。

四,手性藥物的分離分析方法

手性是自然界普遍存在的特征 電物體系統(tǒng)內(nèi)部的受體,酶,核酸,蛋白以及多糖等都具有與其功能相適應(yīng)的手性結(jié)構(gòu) 藥物存在對映體時,在其進(jìn)入生物體內(nèi)后,因受這些手性物質(zhì)的選擇性控制,其代謝途徑和藥理作用常不相同,生物活性和藥效也就不同,而其毒副作用也常存在差異.近年來的臨床實踐多次證明了這一點.即其中一種異構(gòu)體有治療作用,而另一對映體則無作用,或甚至有很強的毒性或副作用 據(jù)認(rèn)為現(xiàn)在市場上銷售與臨床上使用的許多化學(xué)合成藥物有75%以1:是外消旋體的形式.即為兩種光學(xué)異構(gòu)體的等量混合階"i 為了用藥的安全有效,有必要對手性化合物的各個異構(gòu)體分別進(jìn)行考察,了解各自的生理活性.不少國家己規(guī)定,要求申報手性藥物時,必須對不同異構(gòu)體的生理作用敘述清楚.因此手性藥物的分離和測定在藥物分析中就占有很重要的地位,以便對藥物進(jìn)行質(zhì)量控制,并為藥物的藥理,毒理研究提供分析手段.由于對映體的物理化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同,經(jīng)典的分析方法和一般的色譜方法無能為力 近年來手性分離已成為分析化學(xué)中的一個熱門課題,也取得了很大的進(jìn)展.目前最常用的方法是色譜法和毛細(xì)管電泳法.分離時可采取兩種途徑,即直接法和間接法.兩種方法都涉及非對映異構(gòu)體的形成,所不同的是所形成的非對映異構(gòu)體是否具有可逆性.采用間接法時,將對映體混合物與光學(xué)純的手性試劑反應(yīng),生成兩個非對映異構(gòu)體,然后用常規(guī)的色譜方法分離 這種方法分離的是衍生產(chǎn)物而不是原對映體.間接法的優(yōu)點是:(1)可使用價格便宜,柱效較高的非手性柱(如咖);(2)可選用具有各種發(fā)色團(tuán)或較強熒光發(fā)射基團(tuán)的手性試劑.但其不足之處是:(1)對映體必須含有能與手性試劑反應(yīng)的基團(tuán);[2)衍生化反應(yīng)操作復(fù)雜,費時.且容易造成組分的損失;(3)對手性試劑的純度,儲存和反應(yīng)過程中的穩(wěn)定性要求較高;(4)兩個對映體的衍生化反應(yīng)速率應(yīng)當(dāng)一致;(5)生成的非對映體應(yīng)當(dāng)容易分解為原來的對映體.

在直接法中,又分為采用手性固定相和手性流動相添加劑兩種操作.手性固定相法是基于樣品與鍵合到載體表而的于性選擇刑(又稱于性識別劑)間形成暫時的非對映絡(luò)合物的能量差或穩(wěn)定性不同而達(dá)到手性分離.手性流動相添加刑法則是通過對映體與添加到流動相中的手性物質(zhì)分子形成—對非對映的絡(luò)合物,由于非對映絡(luò)合物的穩(wěn)定性,

在流動相中溶劑化作用或絡(luò)合物與固定相的鍵合等性質(zhì)的差異而得到分離,與間接法相比,直接法具有很大優(yōu)勢.為氣相色譜法,高效液相色語法及超臨界流體色語法設(shè)計使用的手性固定相己有多種成為商品出售,其應(yīng)用日益廣aL'HN,新的手性固定相和手性選擇劑仍不斷出現(xiàn).但手性固定相的價格較高,在一定程度上限制T它的使用.

值得一提的是近來利用毛細(xì)管電泳拆分手性化合物的工作日見增歲"ih,尤其是使用環(huán)糊精及其衍生物為手性選擇劉的報道占主要部分.其它如冠醚,低聚糖,蛋白質(zhì),大分子抗生素等也有手性拆分的能力.這方面的研究正方興來艾.但毛細(xì)管電泳的樣品處理量太小,無法用于制備工作。

五,展望

上面簡單地討論了分析化學(xué)在藥物的質(zhì)量控制,新藥研究,藥物代謝,手性藥物分析等力面的應(yīng)用,從中可以看出藥物分析所起的作用 前面也已經(jīng)提到,藥物分析涉及的面很廣,其對象更為多種多樣,包括合成藥物,生物藥品,中草藥,毒物,成癮藥物,興奮劑,臨床藥物監(jiān)測,等等.隨著生物工程的發(fā)展,基因藥物會日益增加,肯定會時藥物分析方法和質(zhì)量控制內(nèi)容提出更多更高的要求,可能會引入更多的新的儀器分析方法,以及生物技術(shù)和生化方法.藥物分析中所使用的方法現(xiàn)在已是多種多樣,隨著其它學(xué)科的發(fā)展,老的方法將不斷更新,新的方法將層出不窮.此外,計算機的發(fā)展更是迅速,它在分析中的應(yīng)用必將不斷深入,從而帶動著分析儀器也將縮短更新?lián)Q代的時間,并將出現(xiàn)多種智能化,微型化的自動分析儀器.藥物分析工作者也必須努力學(xué)4新的有關(guān)知識,才能跟上科學(xué)的發(fā)展與進(jìn)步,做好自己的工作。