FIA的问世,是对经典化学分析的一种划时代的突破,将化学分析中的一般试管、烧杯反应,向着连续化、管道化、自动化方向发展;一些呈色并不稳定的瞬间呈色反应也都能获得有效的运用。流动注射分析法不仅是一种分析方法,而且是样品的处理方法,能将样品的各种处理方法、步骤(化学反应、萃取、过滤等)实现程序化、自动化,使复杂的样品处理过程变得简捷、易行。最近开展的热门课题“芯片实验室(lab on chip)”研究,是将FIA的流路系统、检测元件及各步操作等,刻划、组装到一块芯片上,实现超微型化与集成化。预计它的成功将改变样品处理、分析化学甚至某些化学合成反应的现状。90年代兴起的顺序注射分析法(sequentical injection analysis;SIA)是FIA新发展起来的一个分支。SIA用注射泵代替了FIA所使用的蠕动泵,流路耐有机溶剂,操作步骤由计算机编程控制。SIA是药物分析与生命科学有广阔发展前景的分析方法。 现代分析的一个重要特点就是最大限度地获取信息、最优最适地处理信息、恰如其分地将之转换为“诊断”(或“用户”)信息。充分运用各种色谱技术 (再加上必要的前处理,如裂解、衍生化等等) 的高效分离和高灵敏的检测装置 (包括MS等),以获取最大量的信息,继之联机或脱机藉助于计算机辅助进行目标检索、数据处理或模式识别,有可能对中药和中成药内在质量的综合评价取得突破。计算药物分析是电子计算机科学技术、应用数学和经典药物分析,在新的层次上的一个“综合”。计算机广泛用于分析仪器,已成为分析仪器的重要组成部分,不仅为实现仪器的自动化提供了条件,而且为向智能化发展提供了基础,其中涉及有关数据处理、模型建立、混合药物的“数学分离”和同时测定、分析方法的优选、分析条件和过程的优化,具有专家系统的智能色谱仪及具有光谱解析功能的智能光谱仪商品已经问世,分析结果的解析速度大为提高、正确率增加。随着应用数学和计算机科学技术的飞速发展,人工神经网络(artificial neurol networks,ANN)技术经过近半个世纪的发展,已成为非常具有吸引力的研究热点。ANN技术是模仿人脑神经系统对信息进行加工处理。具有巨量并行处理、信息处理过程和存储过程统一等优点。ANN技术具有自组织、自学习和容错能力,在处理非线性问题方面具有较大的优势。因此,本书将ANN列为专章是有着普遍意义的。书中先着重介绍了ANN的历史、现状和发展前景,ANN的最基本模型M—P模型以及各种学习算法和特点。继之,系统介绍了感知器神经网络、MADLINE神经网络、BP神经网络、Hopfield网络、随机型神经网络、ART神经网络、自组织特征映射神经网络、对向传播神经网络和模糊神经网络的基本拓扑结构和学习算法,以及各自的特点。感知器神经网络结构简单,编程容易,但它难以对非线性问题进行分类。MADLINE神经网络在一定程度上解决了感知器神经网络非线性不可分的局限性,但仍具有分类能力较差的缺点。BP神经网络是目前在药物分析领域中应用最广泛的神经网络,在多组分分析、模式识别、实验优化等方面都有成功应用的实例,但其较长的学习时间和陷入局部最个的缺陷是亟待解决的问题。Hopfield网络作为一种联想记忆器在知识的处理和表达方面应有一席之地。随机型的神经网络克服了BP神经网络陷入局部最小的弱点,但带来了更长的学习时间和较长的学习周期的缺点。ART神经网络,更好地借鉴了人脑的特点,网络的稳定性和功能都更加强大,更符合现时的需要,在模式识别领域中更是大有可为,是现代药物分析领域中亟待开发的一块土地。模糊神经网络作为模仿模糊控制器的一种神经网络,随着模糊技术的应用和发展,作用日益明显。由于模糊神经网络更好地模仿了现实世界中的模糊现象,同时又具有自学习功能,所有这些都为陷入低潮的专家系统带来了新的活力。最后,还就ANN技术在现代药物分析领域中的应用现状进行了小结,期望读者能够抓住时机迎头赶上。在当今的药物光谱分析中,出现了具有独特效能的近红外光谱分析(NIR)、现代核磁共振光谱和现代质谱方法。早在1800年Herscllel就发现了近红外光谱区,但是直到20世纪50年代后期,由于其在样品快速分析中的作用,NIR才开始得到开发应用。近年来,价廉物美的微型计算机的出现,用于光谱数据分析处理的化学计量学软件的发展,以及高信噪比的快速扫描光谱仪的开发,解决了严重影响近红外光谱应用的“瓶颈”问题,大大促进了NIR技术的应用。 近红外光谱吸收主要由C—H、O—H和N—H键产生,这些化学键存在于大多数药物中。NIR分析的一些重要性质也使得它比传统的药物光谱分析方法更具吸引力。诸如,样品可在常态下进行分析,很少需要或无需进行样品预处理;能够快速分析复杂样品,通常能在1分钟或更短时间内获得结果;与常规分析方法不同,NIR光谱法无需使用贵重或有毒试剂。将NIR光谱技术与计算机和光导纤维技术相结合,采用透射、散射、漫反射等光学检测方法,可以直接对颗粒状、固体状、糊状等不透明的复杂混合物样品进行分析,这就为实现对药物生产过程质量的实时在线分析和无损的药品质量定性、定量分析提供了一个很有前景的分析技术。目前,已有大量文献介绍NIR光谱分析技术在药物分析上的应用。例如,对原料药和制剂的鉴别和分类、含水量的测定、对抗生素制剂生产全过程的控制分析、对粉末、混合均匀性进行在线检测以及对固体制剂进行无损分析等等。随着NIR光谱仪技术的不断提高和化学计量学的发展,NIR光谱分析技术必将在现代药物分析领域中获得越来越广泛的应用。在现代药物光谱分析技术当中,除了引人关注、效能独特的NIR光谱分析之外,现代核磁共振光谱和现代质谱应该是最受瞩目、令人兴奋的两种无法取代的重要方法和技术。核磁共振光谱(NMR)研究原子核的磁化性质以及它在外磁场中的运动规律。样品中含有大量的原子核,研究这群磁性原子核在外磁场中的运动规律,也就是研究原子核的宏观性质及其运动。因此,NMR是从原子水平上分析测定有机化合物分子结构的物理测定技术。由于这项技术的独特效能,已引起众多科学家(其中荣获诺贝尔奖金的学者就有12位)的极大关注和贡献,有关NMR的研究文献已浩如烟海。随着高新科技成果的不断涌现,诸如超导磁体、电子计算机、脉冲傅里叶变换等关键设备和技术相继采用,使NMR仪的性能、功效和应用又获得飞跃发展,新技术新方法层出不穷。现已构成为现代NMR光谱技术,在化学、药学、乃至生命科学的研究中各类化合物结构测定时应用得最多和最为有效的一种物理测定技术。概括地说:通过核的一维谱,可以获得有机分子结构内部该核的化学环境和个数的结构信息;通过相关谱(HMBC,HMQC,HO—HAHA、NOESY等)可以获得有机分子骨架结构的完整信息。近年来,由于生物分子(如多肽与蛋白质、核苷酸、糖类等)和生物药物的大量涌现,促使质谱技术在大分子化合物的分析方面,取得了突破性的进展,其中,两种质谱新技术的应运而生和迅猛发展,更加引起丁人们的关注。这两种技术就是基质辅助激光解吸离子化质谱法(matrix—assisted laser desorption ionization mass spectrometry,MALDI/MS)和电喷雾离子化质谱法(elctrospray ionization mass spectrometry,ESI/MS)。MALDI用于蛋白分子量的质谱测定可达数十万Da,甚至更高,并可用于混合物的分析和结构测定。ESI由于形成多电荷离子,故可用常规质谱仪如四极质谱仪分析高分子量的化合物,也是HPLC或HPCE与质谱法联用(HPLC/MS或HPCE/MS)的一种较好的接口技术。在MAI,DI和ESI出现的同时,也推动了质量分析器的不断发展,因而使飞行时间质谱法(time—of—flight mass spectrometry,TOFMS)获得了新生。再加上离子阱(iontraps)的发展,产生了新一代的质谱仪器和方法,如四极离子阱质谱仪(ion trap mass spectrometer,ITMS)和傅里叶变换离子回旋共振质谱法(Fourier transform ion cyclotron resonance massspectrometry,常简称为FTMS)。这样,就使现代质谱法的多功能性质,超过了所有其他研究有机和无机化合物的仪器方法。如果再与HPLC或HPCE等现代分离方法联用,加上质谱法本身可实现的联用(如串联质谱法MS/MS或多级质谱法MS n),应用范围更加广泛,无疑是研究复杂样品分离分析的强大武器。应该再补充一下:现代NMR.与现代分离方法联用(如HPLC/NMR等)的效能,也同样呈现出诱人向往的现实和前景。在现代分离分析技术上,能够和HPLC媲美的当推高效毛细管电泳(HPCE),这两种技术和方法是现代分离分析中不可缺少的重要方法。电泳是带电粒子在电场作用下的定向移动。电泳技术的存在与发展始终是与色谱技术相互竞争、相互依存的。在电泳发展的初期,正是色谱发展的黄金时期,色谱技术的快速、简便和广泛的适用性,吸引了人们的注意力,使电泳技术的发展大大减慢,但是色谱技术在生物大分子分离分析方面所面临的困难,始终无法取代电泳的地位。正因如此,使得电泳技术在色谱大发展的年代里得以继续存在并发展。HPCE是在电泳技术发展史上的一次革命,它结合了电泳技术的分离原理、气相色谱 的高质量毛细管和液相色谱的高灵敏检测技术三者的优势,将传统电泳移植到具有良好散 热效应和抗对流功能的细内径毛细管内进行,并使电泳迁移和色谱分配能够在一个仪器装 置中同时实现,从根本上解决了传统聚丙烯凝胶电泳和高压电泳无法获得的高效分离和快 速分析的技术难题,成为生物化学和分析化学中最受瞩目、发展最快的一种分离分析新技术。HPCE是当今分析化学领域的一项前沿技术,其多(分离模式多)、快(分析速度快)、好(分离效果好)、省(分析费用低)的应用特点和在生化分析、离子分析、中药分析以及手性药物拆分等方面独特的技术优势,将对目前占统治地位的色谱技术特别是HPLC技术提出挑战,在生命科学、医药分析诸多方面必将越来越展示出广阔的应用前景。这也就是我们精选它作为专章的实际基础。超临界流体色谱(SFC) 技术也越来越引起大家的重视和研究。由于中等大小的极性分子似乎易受CO2和N2O的良好的超临界作用而形成溶剂化物,如与离子化检测器相联,可显示极大的应用前景。引人注目的是SFC在GC和LC之间架“桥”,将成为一种理想的分析方法。(全氟聚醚碳酸胺PEPE的应用把超临界CO2萃取扩展刭水溶液体系)药物色谱分析、药物光谱分析以及两谱联用技术构成了药物分析学科领域中最主要和最基本的研究手段和方法。联用技术是指两种分析技术联用,取长补短,互相补充,解决复杂成分样品的分析问题。其中,色谱—光谱联用、色谱—质谱联用、质谱—质谱联用尤为活跃。薄层色谱(TLC)在药物分析中的应用极其广泛,利用TLC的简易分离,与光谱鉴定联用,发展很快。常用的有TLC—UV、TLC—F (荧光光谱鉴定)、TLC—IR、TLC—MS等等。有关GC—MS和LC—MS、FT—MS (傅里叶变换质谱)等先进技术在药物及其代谢产物分离分析上的应用,国内也开展了一些研究,充分而有力地显示了这些联用技术的威力。