1、紫外鉴别时扫描数据的聚类分析作者：林观样，潘晓军，王贤亲【摘要】 目的:探讨紫外鉴别时扫描数据的聚类分析方法。方法：以六种药品为材料，采集不同浓度时的紫外扫描数据，采用吸收度最小值归零后除以最大吸收值的方法将扫描数据标准化(吸光系数比值曲线)，用 SPSS 软件，分别以相关系数和类内平均链距离为统计量进行聚类处理。结果 ：原始数据按类内平均链距离分析时，把不同浓度的不同药物都聚成一类，标准化后的数据能把六种药物正确聚类，两类数据按相关系数都能正确聚类。结论：在用聚类分析鉴别药物时，对吸光系数比值曲线聚类是一种可接受的方法。 【关键词】 药物鉴别；紫外扫描；聚类分析用紫外分光光度法鉴别药物时通常
2、是验证性的鉴别，常用的参数是峰谷比和百分吸光系数1，但当进行诊断性鉴别时，比如人血中中毒药物的快速诊断，目标物结构未知，浓度未知，甚至谷值缺失，使诊断性鉴别无法按验证性鉴别方法进行。为此我们建立了一种聚类分析法：通过采集不同浓度时的紫外扫描数据，把最小值归零后除以最大吸光度值的方法将扫描数据标准化，用 SPSS 软件按相关系数和类内平均链距离为统计量进行聚类分析，可实现药物的诊断性鉴别。1 材料、方法和结果1.1 仪器与试药 TU-1901 双光束紫外可见分光光度计(北京大普析通用仪器有限责任公司） ；卡马西平片(carbamazepine，上海辛帕斯制药 070101；江苏鹏鹞药业 0704
3、14，北京诺华 X0162)，氯丙嗪片(chlorpromazine，宁波大红鹰制药厂 0601085，040801；常州康普药业0601085)，美托洛尔片(metoprolol，阿斯利康制药0807062，0806066，0801026)，羟氯喹片(hydroxychloroquine，上海中西制药 080504，080302，070901)，多塞平片(doxepin，南京白敬宇制药080117，080101，060519)，硫必利片(tiapride，江苏天士力帝益药业20070301，20070202)。1.2 实验方法和结果1.2.1 样品准备：将片剂去包衣后用水溶出，分层后棉花滤过
4、，稀释成不同浓度备用。1.2.2 紫外扫描：取样品适量进行紫外扫描，条件: 狭缝 5 nm，步宽 2 nm，范围 200400 nm，速度快，扫描结果见图 1。1.2.3 数据处理：对扫描获得的数据加上或减去一个值平移吸光度曲线，使每条吸光度曲线的最小值为零（简称归零） ，对归零后的吸光度曲线都除以各自曲线的最大吸光度（简称标准化） 。结果见图 2。与图1 相比同一物质的曲线出现重叠或大部分重叠。1.2.4 聚类分析：用 SPSS 软件分别按相关系数和类内平均链距离为统计量进行聚类。原始类为不同浓度的扫描曲线，其中：1，2，3 为卡马西平；4，5，6，7 为多塞平；8，9，10，11 为氯丙嗪
5、；12，13，14为硫必利；15，16，17，18 为美托洛尔；19，20，21，22 为羟氯喹。聚类过程见表 1，表 2，树状图见图 3、图 4。1.2.5 未知药物分析：一患者说家中备有卡马西平、多塞平、氯丙嗪、硫必利、美托洛尔、羟氯喹，近日服用硫必利后嗜睡明显，担心误服药品，家属托人带来 5 片药物要求分析。分析操作同 1.2.1 至1.2.4，结果检品与硫必利聚成一类，它与类中心的相关系数为 0.9996，与其他 5 种药物类中心的相关系数都在 0.94 以下，因此推断所检样品极可能是硫必利。2 讨论 2.1 紫外扫描曲线形状与每种药物的自身结构有关, 曲线在的纵坐标上的位置受浓度影响
6、（见图 1） 。当曲线上的每个吸光度值都除以各自曲线的最大吸光度值后，是一条与浓度无关的取决于药物结构的标准曲线（见图 2） ，事实上这条曲线是以最大吸光系数为参比的吸光系数比值曲线。在一定的 pH 值范围内，如果物质纯度足够（比如经液相色谱分离） ，又有一个参考的标准曲线库（另文发表） ，用聚类分析法能较好地判断曲线的归属，实现未知药物的诊断性筛查。2.2 聚类分析在药学研究中已有较多应用2-3， 该方法衡量样品或指标之间的亲疏程度的指标有两种，即距离和相似系数。距离是将每个样品看成是 m 个变量对应的 m 维空间中的一个点，然后在该空间中所定义的距离越近，则亲密程度越高。相似系数是计算各类
7、间的相关系数，数值接近于 1 或-1 时，认为样品或指标之间的性质比较接近；相似系数接近于 0 时，认为样品与指标之间是无相关关系的。从表 1 和图 4可知：如果以相关系数为统计量，原始数据及标准化后数据都是与事实相符的聚类。从表 2 和图 3 可知用类内平均链距离为统计量时则无法正确识别原始数据的归属。【参考文献】1 马广慈.药物分析方法与应用M.北京:科学出版社,2000:226 , R229.2 刘木清, 周德成, 徐新元. 聚类算法用于中药材的近红外光谱分析J.光谱学与光谱分析,2007,27(10): 1985-1988.3 史伟峰, 王玉月, 姜庆波. 多重耐药性铜绿假单胞菌耐药基因及菌株聚类分析J.中华医院感染学杂志,2007,17 (9): 1057-1060.
