CN101435771A

CN101435771A - 利用THz-TDS鉴别不同旋光性的麻黄碱

Info

Publication number: CN101435771A
Application number: CN 200810040557
Authority: CN
Inventors: 马士华; 刘桂锋; 吉特; 宋西玉; 张鹏; 王文锋
Original assignee: Shanghai Institute of Applied Physics of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Applied Physics of CAS
Priority date: 2008-07-15
Filing date: 2008-07-15
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2028-07-15
Also published as: CN101435771B

Abstract

本发明公开了一种利用THz－TDS鉴别不同旋光性的麻黄碱。其主要是利用太赫兹时域光谱装置探测不同旋光性的盐酸麻黄碱在0.5～1.8THz范围内的THz指纹频谱，通过其THz指纹频谱可以很容易地对盐酸麻黄碱样品的旋光性进行鉴别。本发明具有快速、无损探测的特性。

Description

利用THz-TDS鉴别不同旋光性的麻黄碱

技术领域

本发明涉及一种对盐酸麻黄碱的旋光性进行检测的新方法，具体地说，是应用太赫兹时域光谱技术对具有不同旋光性的盐酸麻黄碱进行检测的方法。

背景技术

THz(Terahertz)辐射在电磁波谱上位于远红外与微波之间，是伴随着超快激光技术的迅猛发展而新兴的学科。物质在THz波段的光谱性质(包括发射、反射和透射)包含有丰富的物理化学信息。通常有机分子化学键的振动吸收频率主要集中在中红外波段，但分子的集体振动模式则对应于THz波段，并在THz频谱的吸收位置和强度上有高度敏感的响应。此外，THz光子能量很低(meV)，不容易造成生物分子的结构破坏和辐射损伤；同时，利用取样的方法可以得到电磁辐射脉冲电场部分的振幅和相位信息，进而可以得到物质在THz波段的色散和吸收等信息。因此，THz光谱技术是用以表征分子的微观结构和相互作用的有效技术手段，在生物药物分子的结构和相互作用研究等方面具有独特的优势，可以用于结构相似的物质的探测和鉴别。

中药毒副作用小，经济、安全、有效，特别是在近年来出现的非典(SARS)、疟疾以及有蔓延之势的艾滋病的治疗中，中药的治疗效果逐渐获得世界医学和卫生组织的重视和肯定。但另一方面，中药的合法性却也一直受质疑。目前在欧美国家，中药还是主要以保健品形式进入市场。这主要是由于中药没有完善的现代化质量评价标准体系，无法满足对药品质量的安全、有效和可控的国际共识，阻碍了中药的发展和利用。建立现代化的中药质量监控标准和检测手段，是中药走向世界的必然途径。目前，许多欧美国家和国际组织已经开始接受采用指纹图谱技术进行植物药(中草药)的质量评价。

目前使用的中药指纹图谱技术包括各种色谱、光谱技术和基因指纹图谱技术。这些指纹分析方法有的需要对样品进行预处理，分析操作方法繁琐费时，测试样品无法继续使用，有的无法对结构相似的物质进行鉴别。THz时域光谱(Terahertz Time Domain Spectroscopy，THz-TDS)分析技术是近年来发展的一种新型技术。由于物质的THz频谱包含的丰富信息，样品制作简单，辐射能量低，可以对结构相似的物质进行快速、准确的无损鉴别，因此THz指纹频谱技术可以成为现行指纹图谱技术的一种可靠的、有效的补充，对中药制剂有重要的质量监控和检测意义。

麻黄是麻黄科植物草麻黄、木贼麻黄或中麻黄的草质茎。麻黄的主要成分包含麻黄碱、伪麻黄碱等成分，麻黄碱通常以盐酸盐的形式存在。麻黄碱有左旋麻黄碱和右旋麻黄碱之分。具有旋光性的药物分子，其药物疗效与分子的立体结构有密切关系，往往一种立体异构体有药效，而它的对映体则药效很小，甚至完全没有药效。研究表明左旋麻黄碱的升压效能比右旋麻黄碱大四倍。麻黄碱在做药物使用时，也是以盐酸盐形式存在。麻黄碱也是易制毒化学品，因此利用THz频谱技术对盐酸麻黄碱进行鉴定和检测，不仅是中药标准化的需要，还对危险品的检测有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种盐酸麻黄碱的不同旋光性的检测方法，利用THz-TDS对不同旋光性的盐酸麻黄碱进行快速无损检测，并构建标准指纹图谱库，以鉴别未知样品的类别。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种盐酸麻黄碱旋光性的检测方法，包括如下步骤：

1)制备盐酸麻黄碱标准样品，该盐酸麻黄碱标准样品为具有旋光性的盐酸麻黄碱；

2)应用太赫兹时域光谱装置对不同旋光性的盐酸麻黄碱标准样品进行检测，并确定其太赫兹指纹频谱；

3)利用所获得的盐酸麻黄碱标准样品的太赫兹指纹频谱检测鉴别不同旋光性的盐酸麻黄碱。

其中步骤(1)中，盐酸麻黄碱标准样品为纯品。将所述盐酸麻黄碱标准样品制成厚度为1～2mm，直径1cm左右的薄片，片剂的两个平面平行无缝隙；

步骤(2)中，测试环境为在充满氮气的环境下，空气湿度在小于5％，温度为15～30℃，样品的检测范围为0.5～1.8THz范围内；测试时，通过傅立叶变换把时域谱转换为频域谱，再利用数据处理程序得到盐酸麻黄碱在此频谱范围内的太赫兹吸收光谱；

所述具有旋光性的盐酸麻黄碱标准样品是：左旋盐酸麻黄碱或右旋盐酸麻黄碱。

由于THz波能量低，不会对生物药品等造成损害，能够穿透纸箱、衣物等非极性材料，THz装置有很高的信噪比，因此可以利用THz-TDS装置对未知样品进行快速、准确、无损的非接触鉴定。

附图说明

图1：太赫兹时域光谱装置示意图，图中为1/4WP：λ/4波片；WP：渥拉斯顿棱镜。

图2：左旋盐酸麻黄碱的THz指纹图谱。

图3：右旋盐酸麻黄碱的THz指纹图谱。

具体实施方式

下面根据图1至图3，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。

盐酸麻黄碱的检测是在如图1所示的太赫兹时域光谱装置上进行的。实验装置是由美国光谱物理公司制造的Mai Tai飞秒激光器和美国Zomega公司研制的Z-l型THz-TDS系统组成，装置如图1所示。光谱测量范围为(0.5～1.8THz)。飞秒激光器激光功率为0.75W，由激光器产生的中心波长为800nm、脉宽为100fs的激光脉冲分为两束。一束作为产生光，通过低温生长的GaAs(110)晶体产生THz光，经过两块离轴抛物面镜聚焦到待测样品上，THz波经过抛面镜的准直、聚焦后，和另一束探测光汇合共线通过THz探测器，用电光取样的方法获得THz时域信号。测量中为避免空气中水蒸气的影响，整个THz产生和探测的光路处于一个氮气环境中。

由于样品的吸收和色散，THz脉冲经过样品前后的信号会发生改变，携带了样品频率响应的振幅和位相信息。利用测量得到的无样品时太赫兹参考信号和有样品时的太赫兹时域波形，经过傅立叶变换后就可以得到太赫兹电场的复振幅谱Es和E_r。根据下式可以得到被测样品的吸收系数和折射率

E_s/E_r＝T(n)exp(-αd/2+in ωd/c)

其中E_s和E_r分别为有样品和无样品时的太赫兹复振幅谱，T(n)为样品表面反射的损耗因子，α(ω)和n(ω)为样品的吸收系数和折射率，ω为辐射频率，d为样品厚度。

利用THz时域光谱对左旋盐酸麻黄碱或右旋盐酸麻黄碱的检测包括以下几个步骤：

(a)制备标准品：将左旋盐酸麻黄碱或右旋盐酸麻黄碱标准品研磨后，用压片机在4000个标准大气压下压制成厚度为1～2mm，直径为1cm左右的薄片。

(b)根据所获得的左旋盐酸麻黄碱或右旋盐酸麻黄碱的THz频谱信号，确定其THz指纹频谱特征。

(c)根据左旋盐酸麻黄碱和右旋盐酸麻黄碱的THz指纹频谱特征，就可以对未知样品的旋光性进行检测和鉴定。

以左旋盐酸麻黄碱为例，将左旋盐酸麻黄碱标准样品纯品研磨后，用压片机在4000个标准大气压下压制成厚度为1mm，直径为1cm左右的薄片，薄片的两个平面要平行，且没有碎裂等缝隙。将左旋盐酸麻黄碱标准样品放在THz-TDS装置中的样品架上，通入氮气2小时后，使得空气中的水蒸气吸收几乎可以忽略时，空气湿度在小于5％，测试温度为19℃，测试左旋盐酸麻黄碱样品的时域信号和无样品时的参考信号，并重复测量三次，经过数据处理后取其平均值，可看到左旋盐酸麻黄碱在0.5～1.8THz范围内有三个特征吸收峰，见图2所示，分别位于0.98，1.28和1.56THz处。根据其特征谱和形状就可以鉴别左旋盐酸麻黄碱。

右旋盐酸麻黄碱的测试和鉴定同上方法和步骤，同样将右旋盐酸麻黄碱样品纯品研磨后，用压片机在4000个标准大气压下压制成厚度为2mm，直径为1cm左右的薄片，薄片的两个平面要平行，且没有碎裂等缝隙。将右旋盐酸麻黄碱标准样品，放在THz-TDS装置中的样品架上，通入氮气2小时后，使得空气中的水蒸气吸收几乎可以忽略时，空气湿度小于5％，测试温度为19℃，测试右旋盐酸麻黄碱样品的时域信号和无样品时的参考信号，并重复测量三次，经过数据处理后取其平均值，可看到右旋盐酸麻黄碱在0.5～1.8THz范围内有三个特征吸收峰，如图3所示，分别位于1.09，1.18，1.47和1.72THz处。

根据其特征谱和形状就可以鉴别未知的盐酸麻黄碱样品，是属于左旋盐酸麻黄碱或右旋盐酸麻黄碱。

盐酸麻黄碱标准样品还可以是盐酸麻黄碱和聚乙烯粉末混合物，因为在太赫兹波段，聚乙烯几乎透明，不会影响样品的测试结果，是否掺杂聚乙烯，以及掺杂的比例是根据盐酸麻黄碱样品的吸收情况来决定的，如果样品吸收过强，就需要掺杂聚乙烯。本发明的实施例中根据盐酸麻黄碱的吸收情况，使用了未掺杂的纯品。

不同样品的厚度、直径不同，会导致特征峰的强度有不同，但是对其位置不会影响，而测试环境的温度会对特征峰的位置有规律性的影响，在本发明的的条件内，如室温，厚度，直径的微小变化等，不足以影响其变化。

前面提供了对较佳实施例的描述，以使本领域内的任何技术人员可使用或利用本发明。对该较佳实施例，本领域内的技术人员在不脱离本发明原理的基础上，可以作出各种修改或者变换。应当理解，这些修改或者变换都不脱离本发明的保护范围。

Claims

1.一种盐酸麻黄碱的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)制备盐酸麻黄碱标准样品，该盐酸麻黄碱标准样品具有旋光性；

2)应用太赫兹光对盐酸麻黄碱标准样品进行检测，并确定其太赫兹指纹频谱；

3)利用所获得的不同旋光性的盐酸麻黄碱标准样品的太赫兹指纹频谱检测鉴别未知旋光性的盐酸麻黄碱样品。

2.根据权利要求1所述的盐酸麻黄碱的检测方法，其特征在于，所述具有旋光性的盐酸麻黄碱标准样品是左旋盐酸麻黄碱或右旋盐酸麻黄碱。

3.根据权利要求1所述的盐酸麻黄碱的检测方法，其特征在于，步骤(1)中，盐酸麻黄碱标准样品为纯品。

4.根据权利要求3所述的盐酸麻黄碱的检测方法，其特征在于，将所述盐酸麻黄碱标准样品制成厚度为1～2mm的薄片，薄片的两个平面平行无缝隙。

5.根据权利要求1所述的盐酸麻黄碱的检测方法，其特征在于步骤2中，检测是在充满氮气的环境下进行，空气湿度小于5％，温度为15～30℃，样品的检测范围为0.5～1.8THz范围内。

6、根据权利要求1所述的盐酸麻黄碱的检测方法，其特征在于步骤2中，通过傅立叶变换把时域谱转换为频域谱，再利用数据处理程序得到盐酸麻黄碱在此频谱范围内的太赫兹吸收光谱。

7.根据权利要求2所述的盐酸麻黄碱的检测方法，其特征在于，左旋盐酸麻黄碱的指纹频谱的特征吸收位于0.98，1.28和1.56THz处。

8.根据权利要求2所述的盐酸麻黄碱的检测方法，其特征在于，右旋盐酸麻黄碱的指纹频谱的特征吸收位于1.09，1.18，1.47和1.72THz处。