太赫兹应用 - 医药检测

太赫兹应用 - 医药检测

添加时间:2015-01-22 13:44:37


太赫兹光谱频域范围覆盖了包括生物大分子和凝聚态物质振动、转动能级的一个广泛的电磁波谱范围,因而许多物质在该波段具有明显的特征吸收谱,或称之为指纹谱。太赫兹光谱的独特优点,使得利用太赫兹波辐射不仅可以测量由材料吸收而反映的空间密度分布,还可以通过相位测量得到折射率的空间分布,从而获得与材料相关的更多信息。

 由于大分子的振动和转动能级大多在太赫兹波段,而大分子,特别是生物和化学大分子,是具有本身物性的物质集团,进而可以通过特征频率对物质结构进行分析,对物性进行鉴定,比如利用THz光谱对DNA、蛋白质和糖类等生物分子进行探索研究。将太赫兹时域光谱技术用于药品检测的优势如下:

1)有机分子内化学键的振动吸收频率大多在中红外波段,处于中红外区的傅里叶变换红外

           光谱技术相当成熟,是有机结构分析必不可少的有力工具。而对于分子之间弱的相互

           作用(如氢键)及大分子的骨架振动(构型弯曲)、偶极子的旋转和振动跃迁以及晶体中晶

           格的低频振动吸收则落在太赫兹波段范围内。

2)在中红外区无法分辨的结构相似的手性化合物在太赫兹区却往往能区分得很清楚。

3)由于很多极性生物大分子的振动和旋转能级都处在太赫兹波段内,许多常见中西药品的

           太赫兹光谱中存在明显的特征吸收,这使得太赫兹光谱技术有可能成为一项药品鉴别

           的有效手段


化学上对传统医药提取物进行化合物分析的主要方法是化学降解,即对得到的化合物进行化学降解从而获知其分子片段,再与已知化合物进行比较来鉴定其结构。而对新化合物,则需采用已知化合物作为起始原料,采用化学合成的方法建立与该化合物的关系,间接地确定其结构。无论是降解还是合成都需要深厚的有机化学专业知识、繁多的实验和复杂操作过程。对于结构相似或是异构体,多个糖取代的苷元等复杂结构,其结构的确定过程就更加复杂了。如图几种结构和药性形似的黄酮分子的THz谱具有很大的差异,利用太赫兹光谱技术能够为不同构象、结构相似的化学分子做出快速、无损的鉴定。


上图为阿奇霉素干混悬剂(国产和进口)和胶囊的THz光谱差异及左旋和右旋多巴的THz光谱鉴别研究。可以看出,THz光谱在药物的无定型态——多晶型转化,物理形态和手性的鉴别等方面具有明显的优势。下图为不同西药成分的THz光谱图,从图中可以看出,其有明显的指纹谱。


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