褶合光谱法在药物分析中的应用进展

1. 卷积光谱原理
  卷积光谱法基于格伦的正交函数法，并结合了导数光谱法的新数学变换方法。其基本原理是利用卷积变换技术将化合物的原始吸收光谱转化为卷积光谱，显示出原始吸收光谱组成的局部细节，其本质是一种称为“数学显微镜"的离散小波变换(wavelertransform, WT) 一致的数学变换技术是将频域函数以时域函数的形式在原始吸收谱上进行局部变换，因此可以有效地从信号中提取信息，并执行运算函数如扩展和翻译。信号经过多尺度细化分析。卷积光谱上的每个值都对应着物质在一定波长范围内的光吸收特性，因此卷积光谱也具有定性和定量的特征。即紫外分光光度法中吸光度与浓度的线性关系转化为数学成分与浓度的线性关系，通过卷积曲线的差异进行量化，为物质的定性定量提供了理论依据。
   2.卷积光谱在药物分析领域的应用
  卷积光谱在药学中的应用主要是对药物的定性鉴定（包括杂质限度检查）、定量测定和药物稳定性等几个方面。
   2.1 药品定性鉴定及杂质限度检查
  经典的分光光度法是用来定性物质的，主要是根据吸收光谱的波峰、波谷或者它们的比值的不同来判断它们是否是同一种物质，因为它不能测量吸收光谱它可以反映全波长范围，因此不能*反映材料结构的本质特征。另外，由于UV-Vis光谱是宽带吸收，曲线的形状一般变化不大，不同化合物吸收光谱的细微差别被同一部分覆盖。因此，经典的分光光度法难以区分具有相似结构的化合物。卷积谱定性技术充分利用整个谱中包含的结构信息对材料进行定性。首先将原始吸收光谱通过卷积变换基于正交多项式进行正交变换和正交分解，将紫外可见吸收光谱分解成数百个卷积光谱，然后对卷积光谱进行配对比较。具体来说就是比较m维（m为测试点的波长数）空间中的两个向量是否重叠。如果是同一种物质，两个向量夹角为零，相关系数为1，否则为不同物质。卷积光谱的定性系统揭示了物质光吸收特性的细微变化，反映了药物的内在特性。有文献报道，卷积光谱定性系统实现了10种结构相似的甾体激素类药物的鉴定和5种二氢卟酚金属配合物的鉴定。实验结果表明，该方法对紫外-可见光吸收光谱非常相似的化合物的鉴别极为有效，可以达到对结构相似、满足测定要求的有机或无机离子进行鉴别的目的。卷积光谱的定性功能也可以扩展到限制杂质的检查。卷积光谱可以揭示纯品和杂质有限的不纯品在光吸收方面的细微差别，可以用差谱点的形式定量表示。毛志安等。用该方法检测阿司匹林肠溶片中水杨酸的*。通过纯乘积的自训练，得到了具有一定置信度、上下限为界的卷积谱标准。将测得的含有有限杂质的不纯产物的卷积光谱进行比较，确定有限杂质的差异光谱的取值范围。以此为判别依据，对样品进行测定并与药典进行比较，结果一致。文献中还报道了郑宏等人。使用该系统限制检测DNA样品中的苯酚、氨基酸和内毒素，可用于生化样品的分析。实验结果证明，该方法对*极低或吸收曲线与主药非常相似的已知杂质进行*是快速有效的。
   2.2 药物定量
  2.2.1 单分量量化根据卷积谱的原理，当背景干扰卷积谱的某个数学分量没有贡献而待测分量有贡献时，可以认为背景干扰已经被消除。由于混浊背景（如片剂赋形剂的影响）通常只对常数项有贡献，因此卷积光谱的应用可以在不预先分离样品的情况下实现药物的准确定量。由于卷积光谱信息量大，并且能够自动选择最佳波长和最佳回归方程计算药物浓度，因此比一般方法具有更高的自动化程度和更简单的操作。高金波等使用卷积光谱法测定存在干扰成分时血清中恶丙嗪的浓度；刘世军等。用该方法测定胃康胶囊中盐酸小檗碱的含量；李健等。卷积光谱分析法，不分离样品，直接测定复方盐酸异丙嗪糖浆中盐酸异丙嗪的含量。
   2.2.2 双人组卷积光谱的定量应用可以实现光谱重叠的二组分混合物的定量分析。基于卷积光谱可以围绕数学分量值为零的平均波长轴波动的特性，双组分混合物中每个分量的卷积曲线都有一个固定的过零点。零交叉波长点量化另一个分量，反之亦然。与常规分析方法相比，结果没有显着差异。同时，无需分离的直接定量也避免了各种化学分离过程的繁琐、耗时和由此产生的错误。有文献报道该方法已用于测定双组分复方制剂的含量。
   2.2.3 多组分量化 由于多组分药物中每种物质的过零点可能不同，因此不能用一个共同的过零点进行量化。因此，对于多组分混合物，根据卷积光谱和吸收光谱，同样具有线性和可加性的特点，基于卷积光谱，结合偏最小二乘法求解多组分量化。研究结果表明，不同数值计算方法的舍入误差对结果影响不大，对结果误差影响最大的是待测元件分析信号与其分析信号的重叠程度。它们之间的相关性越大，分析结果就越不理想。考虑到卷积光谱可以放大化合物吸收光谱的细微差别，降低数学相关性，且卷积光谱信息量大，在卷积光谱的基础上，采用偏最小二乘法进行定量分析.筛选出zui好的结果。据文献报道，卷积光谱的应用可以实现多组分药物的定量。
   2.3 药物稳定性试验 通过测定配伍中各成分的含量变化，可以考察配伍的稳定性。卷积光谱用于确定药物稳定性。它从整个吸收范围考察吸收曲线的变化，利用卷积光谱“放大"差分函数来捕捉其细微的变化，并以三维卷积光谱差分点的形式进行定量表达，可以同时反映物质在时域内某一波长处的吸光度值的变化（定量指数）和在时域内光谱形状的变化所表现出的物质同一性（定性指数）的变化。传统的分光光度法和传统的动力学分析只能反映稳定性检验中定量指标的不足，克服了药物稳定性测定中单一紫外吸收峰定量偏局部的缺陷，实现了定性结果的定量化。特快列车。郑宏等。用此方法测试头孢哌酮和舒巴坦溶液的稳定性。刘丽丽等。研究了五种临床静脉滴剂的化学稳定性；陆峰等。通过卷积光谱和高效液相色谱研究了氟康唑的稳定性及其常用的相容性。结果表明，两种方法没有显着差异，验证了卷积光谱替代高效液相色谱对药物相容性稳定性的可行性。
   2.4 其他卷积频谱分析方法的本质是一种信号处理技术，任何具有线性和加性特征的信号都可以通过卷积变换技术进行处理。所以。卷积光谱不仅适用于紫外-可见吸收光谱，还适用于红外、荧光、核磁共振、色谱分析仪等分析信号的处理，在许多学科中得到了广泛的应用。陆峰等。使用卷积光谱研究紫外线引起的脱氧核糖核酸（DNA）的突变，并以卷积光谱差值的形式量化DNA突变的程度，其灵敏度远高于二阶导数光谱。 DNA中加入二甲亚砜后卷积谱差谱的变化与高性能毛细管电泳指纹图谱结果一致。卷积光谱分析过程简单快速，可用于抗紫外线损伤和抗诱变药物的初步筛选。郑宏等。用卷积光谱法测定β-半乳糖苷酶的活性，证实与吸光度值分析方法相比，该方法不仅简单快捷，而且灵敏度和准确度高。
   3. 结论
  卷积光谱的应用可以实现复杂系统的测定，无需分离。操作更简单。卷积光谱法也有其不足之处。例如，它不能用于确定包含未知成分的复杂系统。但是，随着光谱采集器和计算机技术的飞速发展，相信卷积光谱学将会有更广泛的应用。