应用物理毕业论文：部分临床药物的拉曼光谱研究.doc

1、本科毕业论文（20 届）部分临床药物的拉曼光谱研究所在学院 专业班级 应用物理 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 1部分临床药物的拉曼光谱研究摘要本文利用拉曼光谱技术对抗生素、抗组织胺、血凝酶和止吐剂等几类常用药物进行了光谱测量，精确确定了其拉曼位移、拉曼峰的强度、包络的线形和谱线线宽等光谱特性，尝试以此为基础建立快速识别检测机制. 研究报告表明:小分子药物的光谱特征很明显，对其进行光谱识别简单易行;大分子都表现出较弱的光谱特征峰, 不仅导致了对其光谱识别的困难,也很难准确确定其位置.对于不同药物，本文不但提出了用拉曼光谱测量和分析其药物成分的可行性，还通过分析其拉曼光谱的特性

2、，为识别和分析其成分提供了实验证据. 本文不仅为建立药物的拉曼光谱数据库奠定了基础.还使业界看到了快速的识别和检测药物的前景. 关键词：拉曼光谱；抗生素；止吐剂；光谱分析Study on Raman Spectra of Some clinical medicineAbstractThe spectroscopic observations of several kinds of medicine, such as antibiotics, antihistamine, hemocoagulase and antiemetics, are carried out with the techni

3、que of Raman spectroscopy. The spectral properties are reflected by Raman shift as well as intensity, lineshape and linewidth of Raman envelope. The results show that drugs with small molecule have apparent spectral characteristics, by which to recognize them is very feasible, while those with large

4、 molecule have weak peaks in their spectra, leading to a difficult recognition as well as uncertain peak positions. This work not only proposes to identify chemical ingredients of drugs by observing and analyzing their Raman spectra, but also provides experimental evidences for doing so. The present

5、 results lay the foundation for establish the database of Raman spectra for drugs, and point out the prospect for rapid identification and detection of drugs.2Key Words: Raman spectroscopy；Antibiotics ； Antiemetics；Spectral analysis目 录第 1 章 绪论31.1 拉曼光谱介绍 31.2 拉曼光谱特点31.3 选题依据31.4 本论文所做的主要工作4第 2 章 实验原

6、理以及装置52.1 实验装置及原理52.2 实验方法62.3 样品制备6第 3 章 测量结果分析与讨论83.1 抗生素类药物83.1.1 地西泮介绍及光谱分析83.1.2 奥硝唑介绍及光谱分析93.1.3 其他药物光谱分析93.2 止吐剂药物113.2.1 药物介绍113.2.2 光谱分析123.3 特殊功能药物133.3.1 药物介绍133.3.2 光谱分析14第 4 章 存在的问题及讨论 16第 5 章 结论与展望17参考文献18谢辞183天津理工大学4 4第 1 章 绪论1.1 拉曼光谱介绍光的散射分为弹性散射、非弹性散射，其中非弹性散射分为布里渊散射、拉曼散射；它们的入射光的传播方向和

7、能量大小都发生改变. 而且布里渊散射的散射光频率和入射光频率差别很小，后拉曼散射中频率差别却很大. 由于水分子的拉曼散射效果非常非常弱，所以常将拉曼光谱法用于测试水溶液的体系中. 这就为拉曼光谱广泛运用于各个检测领域铺平了道路.1.2 拉曼光谱特点拉曼光谱主要具有以下特点：(1) 每种样品都有独特的特征拉曼光谱，能够用来表现物质分子的精细结构 1；(2) 拉曼散射在入射光消失后的 s 内消失 1可以说其具有瞬间性；120-(3) 物质的拉曼位移用波数来表示，单位 1；-cm(4) 拉曼散射谱线普遍较窄，斯托克斯线与反斯托克斯线基本成对出现在瑞利线两侧 1；(5) 拉曼光谱运用于检测行业具有无损

8、、廉价、快捷和操作简易等优势；通过被测物质对光的散射，拉曼光谱可探测到其分子振动的信息，以便识别其振动模式是基于化学键的延伸还是弯曲. 虽然拉曼散射的强度通常很弱，但它即可对样品进行无接触、无损伤的测量，又具有分析速度快 1，对极性基团灵敏 2，不受水分子干扰 3等优点而成为人们青睐的分析物质的成分和结构的重要方法 4. 1.3 选题依据尽管目前对药物和食品的检测有多种光谱方法，如：色谱法 5和红外光谱法 5 等，但它们都有检测成本高、不适合水溶液样品等缺点，需要特殊的专业人才和昂贵的专业设备才能检测，显然不能推广市场化，而本课题希望以一种简单的方式和较为廉价的设备对样品进行拉曼光谱测量，为将

9、拉曼法测量样品运用于民用领域铺平道路. 本课题组之前曾采用拉曼光谱技术对碳系、油类材料进行过研究，所以可以较容易将其拓展到一些研究较少的材料上，如：处方药物等，拉曼光谱发展多年来，还没有某家单位将临床药物大量系统地测量其拉曼天津理工大学5 5光谱，而且，药物在如今与我们人类健康息息相关，假药也充斥在市场上，过去的一些检测方法都过于老套，耗时耗力，将现代先进的科学技术运用于生产和生活中的需求应运而生. 为此，本文对抗生素、止吐剂、血凝酶等常用十几种处方药进行了拉曼光谱的测量和分析. 通过分类和比较其共性和异性，不但能获得其光谱信息，还为运用该技术检测处方药奠定了基础. 1.4 本论文所做的主要工

10、作本文利用拉曼光谱技术对抗生素、抗组织胺、血凝酶和止吐剂等几类常用药物进行了光谱测量，精确确定了其拉曼位移、拉曼峰的强度、包络的线形和谱线线宽等光谱特性. 尝试建立一套识别这些药物的特征数据，验证拉曼光谱技术在常用药物检测方面究竟可不可以，存在哪些困难和不足. 提出和探究用拉曼光谱测量和分析其药物成分的可行性，还通过分析其拉曼光谱的特性，为识别和分析其成分提供了实验证据. 不仅为建立药物的拉曼光谱数据库奠定了基础.还使业界看到了快速的识别和检测药物的前景. 天津理工大学6 6第 2 章 实验原理以及装置2.1 实验装置及原理本实验装置为半导体激光拉曼光谱仪，有整装也有自制的部分，半导体激光器的

11、输出波长为 532.8 nm，扫描工作波段为 300800 nm. 工作原理图如 2.1 所示. 图 2.1 仪器工作原理图Fig.2.1 Instrument working principle diagram该仪器整体造价低廉，几万元，非常适合推广在民用商业领域并实现拉曼光谱检测的产业化链条.在测量过程中，考虑到瑞利散射的信号强度远大于拉曼散射信号（前者为后者的）的情况，本实验中则采用一个凹陷滤波器来降低瑞利峰的强度，使拉曼散射峰的3210相对强度增强，以便尽可能观察细微的拉曼特征峰. 这个凹陷滤波器造价几万元，并不是必须的，可以选择性添加使用. 实验中，我们需对凹陷滤波器的角度进行精细调

12、节，通过反复优化使达到最佳效果. 旋转方位角并使基准线处于水平方向；然后调控张角 ，使在 30-50之间反复优化，直至找到能使瑞利散最弱、拉曼散射最强的一个位置. 该步骤是本实验操作上的复杂和难点之处. 测量出的光谱中有若干拉曼峰，我们选择出最显著的几个特征峰，记录其强度，位置，频移等信息，作为识别这种药物的特征光谱信息，当特征数量不足或不天津理工大学7 7明显时，光谱的包络位置、线型和延伸长度也可以作为参考.综合全部信息，尽可能准确地检别样品. 2.2 实验方法(1)在正式测量前, 进行波长修正、基线漂移校正和光路调节. 测定暗箱中光度噪声后再调节光路. (2)在 532.8 nm 处进行定

13、点测量, 确保光路对正后，移动凹陷滤波器、使波峰达到最小值. (3)正式测量, 设置参数：间隔设置为 0. 1 nm, 起始波长 300. 0 nm, 终止波长 800. 0 nm，阈值 80，高压 900V，积分时间 100ms. （4）每次扫描时间大约在 3-5 分钟，为了避免环境等影响，通常来回扫描 2 次2.3 样品制备本实验所采用的被测样本主要为用于肿瘤临床诊疗的成品针剂. 包括：地西泮、奥硝唑、硫酸庆大霉素、地塞米松磷酸钠、哌拉西林钠-舒巴坦钠、哌拉西林钠-舒巴坦钠、盐酸异丙嗪、盐酸托烷司琼、盐酸甲氧氯普胺、盐酸昂丹司琼、盐酸氨溴索、低分子肝素钠、盐酸多巴胺、盐酸利多卡因和血凝酶共

14、计15种样品，根据其结构和药性分成3组：（1）抗生素类：主要起杀菌和消炎作用. （2）止吐剂：主要起止咳、排痰和镇吐作用. （3）特殊功能药物：其功效不尽相同. 部分样品展示于图2.2. 天津理工大学8 8图 2.2 用于实验的部分样品Fig.2.2 Some samples used in the experiment通常，上述药物都密封冷藏于 4 摄氏度冰箱中，测量时用蒸馏水将其稀释至 1mg/ml，现配现用，确保实验结果的准确可靠. 由于拉曼光谱是很敏感的，所以不需要太多样品，几毫克，几毫升即可，一个样品药剂甚至可以使用近百次，所以在特别昂贵的药品检测上，拉曼光谱法非常具有优势. 需要注

15、意的是，部分药品只有存在于盐酸或者氯化钠水溶液中，特定的环境下才不会分解和氧化，而盐酸、氯化钠在溶液中，它们都是离子状态存在，并不会对我们的光谱产生影响. 可以放心使用其作为稳定剂. 天津理工大学9 9第 3 章 测量结果分析与讨论本章对上述三类药物，共计 15 种样品，进行了拉曼光谱测量，并按照类别进行了举例和比较. 以下为所测量的样本的基本信息，包括名称、药理作用、光谱图、光谱特征以及相应的讨论. 3.1 抗生素类药物3.1.1 地西泮介绍及光谱分析地西泮属于苯二氮卓类的抗焦虑药 6，在临床上应用广泛. 为此,本文首先对地西泮进行了拉曼光谱的测量,其结果见图2.3 图 3.1 地西泮拉曼光谱图Fig 2.3 The Raman spectrum of Diazepam由图3.1可见，在532.8nm 处的瑞利峰右侧存在4个较为明显的拉曼散射峰，其波长相对532.8nm 分别移动了12.5nm、25nm、44.5nm 和 98nm，对应的拉曼频移分别为：430 、841 、 1446 和 2914 . 另一方面，这4个拉曼散射峰的强度都很弱，1-cm1-1-cm1-c它们与瑞利峰的强度比分别为0.0026、0.0027、0.0021和0.0012，这表明：地西泮的拉曼活性