拉曼光谱已成功用于检测透明塑料容器中的药物分子。现在,日本静冈大学的研究人员找到了一种新方法,即可以使用衰减全反射(ATR)的太赫兹光谱来识别塑料包装中的药物。
光谱法用于分析技术的优势之一是能够使用可以“看到内部”物体的波长。在考古修复中,短波红外光用于窥探油漆层下隐藏的绘画或素描,而不会损坏表层。对于艺术品和历史文物的应用,分析手段的非破坏性至关重要。
进而,扩展到药物检测,通过正确选择波长,就可以使用光谱方法查看包装内部,而无需打开包装。无需打开包装即可对药物进行化学分析的能力对于制药行业的质量控制非常有用。
传统的可见光拉曼光谱无法透过不透明的障碍层,这使得微弱的反向散射拉曼信号几乎无法检测到。空间偏移拉曼方法可以通过使用一系列门控技术并从远离激光照射区域的区域收集拉曼信号来规避散射问题。
然而,即使对于像空间偏移拉曼光谱这样的方法,在塑料包装内检测药物分子依旧困难重重。一个主要原因是包装有自己的光谱信号,这可能会重叠和掩盖药物的光谱响应。尽管针对这一问题,可以通过多变量分析的后续数据处理手段在某种程度上解决,毕竟整个过程还是太麻烦了。基于此,研究人员提出另一种方法——使用能够透过塑料外壳包装的光(电磁辐射)。
太赫兹光谱
太赫兹光的频率覆盖大约0.3到3太赫兹(10^12HZ)。这是介于红外和微波区域之间的频率范围,对于许多传感应用来说非常重要,因为许多常见的非金属材料(例如织物和塑料)对太赫兹辐射是透明不吸收的。
虽然包装不会对太赫兹光产生干扰,但开发太赫兹光谱的挑战之一是太赫兹光源、探测器和其它太赫兹光学器件的发展依旧是新型科技领域,相对欠发达。
为了利用太赫兹传感和成像的力量,最近在太赫兹技术领域取得了巨大的发展,导致太赫兹辐射在包括食品安全在内的许多领域中得到应用。虽然仍然需要进一步降低成本,但透过各种包装类型检测食品药品的能力并可以获得的大量光谱信息意味着该方法对于识别食品质量或掺假具有重要作用。
透射和反射
许多光谱技术是利用光在样品中的透射进行的,即光穿过感兴趣的样本并测量检测到的光的衰减。然后使用检测到的光强来计算样品吸收了多少,这可以转化为有关分子结构的知识。
但不是所有样品类型都适合上面的透射/吸收测量。比如说光透不过样品(强吸收样品)的情况。在这种情况下,可以在光在样品表面的反射来进行光谱学检测,即检测来自被反射的表面的光。
衰减全反射(ATR)是一种常用于红外光谱的反射方法,但也可以扩展到太赫兹范围。将样品放置在棱镜上,使入射光发生全内反射。除此之外,在样品和棱镜之间的界面处会产生一个渐逝波,可用于探测感兴趣体系的性质。
药物检测
通过将衰减全反射方法与时域信号记录相结合,该团队记录了包装内吸收了一些太赫兹辐射的样品的太赫兹光谱。该团队在一个薄聚乙烯袋中检测到一个乳糖样品,并根据其指纹光谱成功识别出该化合物。
新方法的优势在于它可以用于任何厚度的样品,并且由于辐射的穿透深度与波长有关,该团队还为较厚的塑料袋调整太赫兹辐射的波长。
医院药房中药物的分配过程中一旦出现错误,其后果将是十分严重的。通过易于自动化的分析程序以简单的方式记录药袋内的一系列样本,这有助于创建标准筛选程序以识别潜在的分配错误。该团队表示,其方法仍需要在更广泛的包装材料上进行测试,这是测量强吸收物质的太赫兹光谱的重要一步。
参考文献:
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