遗传算法增强偏最小二乘回归同步荧光光谱法同时定量氨氯地平和阿司匹林的开发与验证

　　为解决心血管药物组合氨氯地平与阿司匹林因光谱重叠难以同时定量、现有分析方法有机溶剂消耗大、成本高的问题，研究人员开发了一种基于GA-PLS（遗传算法增强偏最小二乘回归）的同步荧光光谱新方法。该方法在1% SDS-乙醇介质中（△λ=100 nm）实现了两药在200-800 ng/mL范围内的精准同步测定（回收率98.62–101.90%，RSD<2%），LOD达22.05和15.15 ng/mL，且绿色度评估（RGB12）得分91.2%，为药品质量控制与治疗监测提供了可持续、高效的分析方案。

　　

心血管疾病治疗中，氨氯地平与阿司匹林的组合用药极为常见，但两者潜在药效学相互作用及患者同时服用多种药物带来的复杂性问题，给药品质量控制和治疗监测带来了严峻挑战。现有分析方法如高效液相色谱（HPLC）和液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）虽灵敏度较高，但耗时长、溶剂使用量大、成本高昂，难以在常规实验室推广。因此，开发一种快速、环保且准确的分析方法迫在眉睫。

本研究成功建立了一种结合同步荧光光谱与遗传算法增强偏最小二乘回归（GA-PLS）的新方法，用于氨氯地平和阿司匹林在药物制剂和生物样本中的同步定量。该方法在△λ=100 nm和1%十二烷基硫酸钠（SDS）-乙醇介质中显著增强荧光信号，并利用GA-PLS有效解析光谱重叠问题，实现了高精度、高灵敏度的定量分析。相关成果发表于《BMC Chemistry》，为制药分析和临床监测提供了可靠且可持续的新工具。

本研究采用同步荧光光谱技术，在优化波长差（△λ=100 nm）及介质条件（1% SDS-乙醇）下采集数据；运用遗传算法（GA）进行变量筛选，将光谱变量降至原数据集的约10%；通过偏最小二乘回归（PLS）和GA-PLS构建定量模型，并以5水平2因子Brereton设计（25样本）和中心复合设计（CCD，12样本）进行校准与验证；方法学验证遵循ICH Q2(R2)指南，涵盖准确度、精密度、检测限（LOD）与定量限（LOQ）；实际样本包括商用片剂和加标人血浆，以前处理（乙腈沉淀蛋白）后分析；可持续性使用MA Tool和RGB12算法进行评估。

分析目标谱与风险评估

通过系统建立分析目标谱（ATP），本研究明确了方法需满足药品质量控制、生物等效性及治疗药物监测的要求。主要风险是氨氯地平与阿司匹林的光谱严重重叠。如图1A所示，两者在最佳激发波长下发射波段重叠（350-550 nm），无法通过常规单变量校准实现准确定量。此外，药物辅料和生物组分的基质效应、荧光分析物光降解、仪器漂移等也被列为高风险因素。温度波动和pH变化会严重影响荧光量子产率和发射最大值，因此实验需严格的环境控制。

实验设计与验证数据集构建

采用双实验设计策略，校准集使用5水平2因子Brereton设计（25样本），覆盖200-800 ng/mL浓度范围；验证集采用中心复合设计（CCD，12样本），范围300-700 ng/mL。该设计确保模型具备足够自由度，并在整个分析域内均匀分布样本点，以全面评估预测能力。

多变量建模与优化

偏最小二乘回归（PLS）被选作主要建模框架，因其能有效处理共线性及噪声数据。通过留一法交叉验证确定最佳潜变量数（LV），氨氯地平需2个LV，阿司匹林需3个LV。为进一步提升模型选择性，采用遗传算法（GA）进行变量筛选，参数经网格搜索优化。GA-PLS将光谱变量从原335-550 nm缩减至21（氨氯地平）和24（阿司匹林）个，仅需2个LV即可达到最佳性能，显著降低模型复杂度并提高预测准确性。

PLS与GA-PLS模型的比较评估

GA-PLS在所有评估参数上均显著优于常规PLS。GA-PLS的预测均方根误差（RRMSEP）为0.93（氨氯地平）和1.24（阿司匹林），而PLS为1.94和2.86；分析灵敏度亦更优，LOD分别为22.05和15.15 ng/mL（PLS为22.33和37.31）。回归图和残差分析显示GA-PLS具有更高线性（相关系数>0.999）和更紧的残差分布（基本在±2%内），验证了其准确性和精密度。

方法在药物制剂和生物样本中的应用

GA-PLS方法成功用于商用片剂和加标人血浆分析。片剂分析平均回收率为100.11±0.95%（氨氯地平）和99.86±1.49%（阿司匹林），与参考HPLC方法无显著差异（t检验和F检验）。血浆样本在250、500、750 ng/mL三个浓度水平的回收率为95.58–104.51%，变异系数（CV）<5%，表明方法适用于复杂生物基质中的定量。

综合可持续性评估

采用多颜色评估（MA）工具和RGB12白度评估对方法进行可持续性分析。GA-PLS方法在环境性能（GEMAM得分72.7%）、实用性（BAGI得分75.0%）、分析性能（RAPI得分60.0%）和技术创新（VIGI得分50.0%）上均表现优异。RGB12评估总体白度得分91.2%，显著高于HPLC-UV（83.0%）和LC-MS/MS（69.2%）方法，尤其在环境可持续性（95.0%）和分析性能（93.3%）上优势明显，符合白色分析化学（White Analytical Chemistry）原则。

与文献报道方法的比较

与现有HPLC、LC-MS/MS、电化学及分光光度法相比，本方法在检测限（LOD 15.15–22.05 ng/mL）、分析效率（<5分钟）、溶剂消耗（<3 mL乙醇/样本）和环境友好性上具有综合优势。虽然LC-MS/MS灵敏度更高，但GA-PLS方法在药品质量控制场景下实现了分析可靠性、操作效率及可持续性的最佳平衡。

本研究开发并验证了一种结合同步荧光光谱与GA-PLS回归的新方法，用于氨氯地平和阿司匹林的同步定量。方法在1% SDS-乙醇介质中（△λ=100 nm）优化光谱分辨率，GA-PLS通过智能变量选择将光谱变量缩减至约10%，仅需2个潜变量即可实现优异预测性能（RRMSEP≤1.24）。验证结果显示高准确度（回收率98.62–101.90%）和精密度（RSD<2%），LOD达22.05和15.15 ng/mL。生物样本中回收率95.58–104.51%，CV<5%。可持续性评估（MA Tool和RGB12）表明白度得分91.2%，显著优于传统色谱方法。该方法为药品质量控制和治疗药物监测提供了一种准确、环保、高效的分析解决方案，体现了化学计量学增强光谱技术在现代分析实践中的巨大潜力。