二階校正算法結構剖析和多維校正用于復雜動態(tài)體系藥物定量分析研究.pdf

1、化學計量學是一門化學與數學、統計學、計算機科學等交叉而產生的新興化學學科分支。儀器分析與化學計量學方法相結合為復雜體系中分析物組分信息的獲取提供了一種新的強有力的解決途徑。隨著能夠產生高階響應數據的高階分析儀器的不斷涌現,多維數據的分辨與校正已成為化學計量學領域中的國際前沿與研究熱點。
　　 本文作者在跟蹤化學計量學發(fā)展動態(tài)及前沿的基礎上,針對化學計量學中二階校正算法結構剖析和多維校正用于復雜動態(tài)體系定量分析的若干重要問題進行了

2、方法探討和應用研究。本論文內容主要涉及以下幾個方面:
　　 1.二階校正算法結構剖析(第二章)
　　 在算法比較和實際應用中人們發(fā)現用于三維三線性量測數據分解的自加權三線性分解(SWATLD)與交替懲罰三線性分解(APTLD)這兩種算法的解析結果極其相似。本文第二章將通過對兩種算法的目標函數的結構剖析,探究這一現象出現的因為。通過將算法目標函數的數學表達公式拆分為相應的幾類部分公式,用模擬數據在整體上對兩算法進行比較,并

3、且還對拆分后的部分進行了分類比較。這些剖析對于進一步發(fā)展新算法與提高算法性能具有重要的理論意義和參考價值。
　　 2.多維校正分析在動態(tài)體系中的應用研究(第三章-第五章)
　　 對復雜動態(tài)化學反應過程進行定量研究,是分析化學的重要組成部分。用常規(guī)的分析方法很難在未知成分干擾共存下對研究對象在復雜體系中的動力學過程進行研究,而本文這些工作充分利用了二階校正和三階校正的優(yōu)勢,能夠直接對其動態(tài)過程進行定性及定量解析。
　

4、　 腎上腺素和去甲腎上腺素都屬于兒茶酚胺激素,它們本身均是弱熒光物質,但是通過氧化反應,在堿性溶液中可以轉化為強熒光的三羥基吲哚衍生物,并進一步被氧化為無熒光的降解產物(對苯醌)。常規(guī)的定量分析方法用于動態(tài)反應體系時存在局限與不足。我們根據其化學反應特性,選擇合適的實驗條件,可以用熒光分光光度計在動力學模式下在一定連續(xù)時間內測定反應中間物的熒光光譜,從而獲得并構建三維動力學熒光響應數據矩陣。第三章采用基于交替三線性分解(ATLD)和交

5、替擬合殘差三線性分解(AFR)算法的二階校正方法實現了對人血漿樣品中腎上腺素的間接定量分析。而第四章則采用基于平行因子分析(PARAFAC)和滿秩平行因子分析(FRA-PARAFAC)算法的二階校正方法間接定量測定了人血漿樣中去甲腎上腺素的含量。盡管在預測樣品的發(fā)射光譜及時間特征譜圖中,源自血漿背景的干擾物質的熒光光譜與目標分析物的氧化中間產物的光譜重疊非常嚴重,但這些二階校正方法仍然分別給出了滿意的光譜分辨及濃度預測結果。
　　

6、 鹽酸普魯卡因是一種常用的局部麻醉藥物,其水溶液易水解產生對氨基苯甲酸和二乙氨基乙醇,并且其在一定溫度下的水解速度隨氫氧離子濃度的增加而加快。根據這一性質,本文第五章在實驗設計時引入pH值作為第四維。通過測定在5個不同pH值條件下不同濃度的鹽酸普魯卡因的激發(fā)發(fā)射熒光光譜,構建四維熒光量測矩陣。采用基于四線性平行因子分析(Quadrilinear PARAFAC)和交替懲罰四線性分解(APQLD)算法的三階校正方法解析該四維矩陣,從而最

7、終實現了人血漿樣這一復雜基體背景中的鹽酸普魯卡因的定量分析。
　　 本文的這些工作為多維校正方法用于復雜體系化學動力學過程研究提供了新的思路,充分體現了它在動力學研究方面的優(yōu)勢和潛力。
　　 3.二階校正方法在復雜體系藥物分析中的應用(第六章-第七章)
　　 二階校正方法結合激發(fā)發(fā)射熒光光譜或者結合高效液相色譜二極管陣列聯用技術是二階校正用于復雜體系待測組分直接快速同時定量分析兩個具有代表性的實用方式。本文的第六

8、、七章的工作分別是二階校正方法與兩種類型數據相結合用于生物基質中藥物的定量分析。
　　 鹽酸氟奮乃靜是臨床上廣泛應用的抗精神病藥物,考慮到其相對廣泛的實用性和可能對人類健康產生的影響,有必要對人體液樣品中的鹽酸氟奮乃靜進行定量分析。一般涉及到生物基體中的藥物檢測時,傳統的分析方法不可避免地需要謹慎的樣品預處理或者液相色譜分離步驟。本文第六章利用自身熒光很弱的鹽酸氟奮乃靜通過氧化反應可以轉變?yōu)閺姛晒饣衔镞@一特性通過間接的方式,采

9、用基于氧化衍生反應的激發(fā)發(fā)射矩陣熒光與基于滿秩平行因子分析(FRA—PARAFAC)和平行因子分析(PARAFAC)算法的二階校正方法相結合成功測定了人尿液樣品中的鹽酸氟奮乃靜含量,即使人尿液樣品中含有干擾藥物氯普噻噸仍可實現其定量分析。
　　 左旋多巴臨床上廣泛應用于帕金森疾病的治療,它通常與外周多巴脫羧酶抑制劑卡比多巴聯合用藥。甲基多巴是左旋多巴-卡比多巴制劑中一種常見的雜質。測定生物基體中左旋多巴及其抑制劑卡比多巴、雜質甲

10、基多巴的含量對于相關疾病的診斷具有重要意義。由于這三種物質的結構相似并且紫外分光光譜幾乎完全相同,用高效液相色譜與二極管陣列聯用法同時測定左旋多巴、卡比多巴和甲基多巴的研究在文獻中還尚未報道。本文第七章用高效液相色譜二極管陣列聯用儀同時檢測血漿樣品中的這三種多巴類物質,在使用交替三線性分解(ATLD)算法對每種分析物進行解析之前,首先分別選取三個最佳的保留時間區(qū)域以減弱數據分析時存在的嚴重共線性。盡管這三種物質的光譜幾乎相同,生物樣品中