Nghiên cứu phương pháp phân tích phát hiện nhanh thuốc giả sử dụng các thiết bị phổ raman

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ Y TẾ


TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI




BÙI VIỆT PHƯƠNG


NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP
PHÂN TÍCH PHÁT HIỆN NHANH
THUỐC GIẢ SỬ DỤNG CÁC THIẾT BỊ
PHỔ RAMAN


LUẬN VĂN THẠC SỸ DƯỢC HỌC


HÀ NỘI 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO ẠO
BỘ Y TẾ


TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

BÙI VIỆT PHƯƠNG


NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP
PHÂN TÍCH PHÁT HIỆN NHANH
THUỐC GIẢ SỬ DỤNG CÁC THIẾT BỊ
PHỔ RAMAN


LUẬN VĂN THẠC SỸ DƯỢC HỌC

CHUYÊN NGÀNH: Kiểm nghiệm thuốc và độc chất
MÃ SỐ: 60720410


Người hướng dẫn khoa học: TS. Trần Việt Hùng


HÀ NỘI 2014


LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến:
TS. Trần Việt Hùng
là người thầy, người anh đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và chia
sẻ cho tôi những kinh nghiệm vô cùng quý báu để tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin cảm ơn Khoa Kiểm Nghiệm Nguyên Liệu đã tạo điều kiện cung
cấp cho tôi các tài liệu, thời gian cần thiết để hoàn thành luận văn này.

Tôi xin cám ơn Ban giám đốc, các phòng ban, các cán bộ Viện Kiểm
Nghiệm Thuốc Trung ương đã giúp đỡ, cung cấp cho tôi những điều kiện cần
thiết để hoàn thành luận văn nay.
Tôi xin cảm ơn Ban giám hiệu, các phòng ban, các thầy cô giáo và cán bộ
nhân viên trường đại học Dược Hà Nội – những người đã dạy bảo và trang bị
cho tôi những kiến thức khoa học nền tảng suốt những năm học dưới mái trường
này.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời thân thương nhất đến gia đình, bạn bè, tập thể
lớp CH17 đã luôn ở bên động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn
thiện luận văn.
Hà Nội, ngày 29 tháng 8 năm 2014
Học Viên


Bùi Việt Phương



MỤC LỤC

ĐT VN Đ 1
CHƯƠNG 1. TNG QUAN 4
1.1.Tổng quan về thuốc giả 4
1.2. Tổng quan về một số thuốc được nghiên cứu trông đề tài 6
1.2.1. Ibuprofen………………………………………………………………….7
1.2.2. Sildenafil………………………………………………………………….7
1.2.3. Zidovudin…………………………………………………………………7
1.2.4. Lamivudine……………………………………………………………… 8
1.3. Tổng quan về phổ quang học và phương pháp quang phổ Raman 8
1.3.1. Phổ quang học và 1 số phương pháp quang phổ 8

1.3.2. Phổ Raman 11
1.3.2.1. Lịch sử phát triển………………………………………………….11
1.3.2.2. Nguyên lý cơ bản của quang phổ Raman…………………………13
1.3.2.3. Cấu tạo của máy Raman………………………………………… 16
1.3.2.4. Ưu nhược điểm của phương pháp quang phổ Raman…………….16
1.3.2.5. Một số ứng dụng phương pháp quang phổ Raman trong thực tiễn.21
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯNG VÀ PHƯƠNG PHP NGHIÊN CU………… 22
2.1. Đối tượng nghiên cứu 22
2.2. Phương pháp nghiên cứu 24
2.3. Các bước tiến hành thực nghiệm 25
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ 26
3.1. Công thức bào chế viên nén và viên nang của các hoạt chất dùng trong
nghiên cứu 26


3.1.1. Công thức bào chế viên nén và viên nang của hoạt chất Ibuprofen 26
3.1.2. Công thức bào chế viên nén và viên nang của hoạt chất Sildenafil 28
3.1.3. Công thức bào chế viên nén và viên nang của hoạt chất Lamivudin 30
3.1.4. Công thức bào chế viên nén và viên nang của hoạt chất Zidovudin 32
3.2. Kiểm tra chất lượng của các mẫu viên nghiên cứu 35
3.3. Kết quả đo phổ Raman 37
3.3.1. Kết quả nghiên cứu trên máy để bàn 37
3.3.2. Kết quả nghiên cứu trên máy cầm tay 46
3.3.3. ng dụng trong thực tế 50
CHƯƠNG 4: BÀN LUẬN 52
Kết luận………………………………………… ……………………… 54
Đề xuất 54

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Tỷ lệ thuốc kém chất lượng qua các năm từ 2009 – 2013 4
Bảng 1.2: Tỷ lệ thuốc đông dược, dược liệu không đạt chất lượng từ năm 2009 –
2013 4
Bảng 1.3: Tỷ lệ thuốc giả qua các năm từ 2009 – 2013 5
Bảng 2.1. Các chất chuẩn dùng trong nghiên cứu 22
Bảng 2.2. Các thông số kỹ thuật của máy quang phổ Raman để bàn 22
Bảng 2.3. Các thông số kỹ thuật của máy quang phổ Raman cầm tay 23
Bảng 3.1: Công thức bào chế viên nén Ibuprofen 26
Bảng 3.2. Công thức bào chế viên nang Ibuprofen 27
Bảng 3.3: Công thức bào chế viên nén Sildenafil 28
Bảng 3.4. Công thức bào chế viên nang Sildenafil 29
Bảng 3.5: Công thức bào chế viên nén Lamivudin 30
Bảng 3.6. Công thức bào chế viên nang Lamivudin 32
Bảng 3.7: Công thức bào chế viên nén Zidovudin 32
Bảng 3.8. Công thức bào chế viên nang Zidovudin 34

Bảng 3.9. Kết quả kiểm tra chất lượng các mẫu viên được nghiên cứu 35
Bảng 3.10. Kết quả đo phổ Raman của một số mẫu ngoài thị trường 50
Bảng 3.11. Kết quả kiểm tra chất lượng của một số mẫu ngoài thị trường đã được
khảo sát bàng máy quang phổ Raman 51





DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Công thức cấu tạo của Ibuprofen 7
Hình 2.2. Công thức cấu tạo của Sildenafil 7
Hình 1.3. Công thức cấu tạo của Zidovudin 8
Hình 1.4. Công thức cấu tạo của Lamivudin 8
Hình 1.5: Các vùng quang phổ 9
Hình 1.6: Sơ đồ phân chia các phương pháp quang phổ 10
Hình 1.7. Các thành phần thu được sau khi cho ánh sáng kích thích đến mẫu 14
Hình 1.8.Tán xạ Raman Stokes và anti-Stokes.m, n, r: các mức năng lượng 15
Hình 1.9. Cấu tạo của máy quang phổ Raman 16
Hình 2.1.Máy quang phổ Raman để bàn được sản xuất bởi hãng Renishaw 23
Hình 2.2. Máy quang phổ Raman cầm tay hãng BW-TEX 24
Hình 3.1. Phổ Raman chuẩn của Ibuprofen 37
Hình 3.2. Phổ Raman chuẩn của Sildenafil 38
Hình 3.3. Phổ Raman chuẩn của Lamivudin 38
Hình 3.4. Phổ Raman chuẩn của Zidovudin 39
Hình 3.5. Hình ảnh chồng phổ của viên nang CT1 Ibuprofen 40
Hình 3.6. Hình ảnh chồng phổ của viên nang CT1 Sildenafil 40
Hình 3.7. Hình ảnh chồng phổ của viên nang CT1 Lamivudin 41
Hình 3.8. Hình ảnh chồng phổ của viên nang CT1 Zidovudin 41
Hình 3.9. Phổ Raman của Viên nang Placebo Ibuprofen CT1 43

Hình 3.10. Phổ Raman của Viên nang Placebo Sildenafil CT2 43
Hình 3.11. Phổ Raman của Viên nang Placebo Lamivudin CT3 44
Hình 3.12. Phổ Raman của Viên nang Placebo Zidovudin CT2 44
Hình 3.13: Hình ảnh chồng phổ của viên nang Ibuprofen CT2 hàm lượng 50% 45


Hình 3.14: Hình ảnh chồng phổ của viên nang Sildenafil CT1 hàm lượng 50% 45
Hình 3.15: Hình ảnh chồng phổ của viên nang Lamivudin CT2 hàm lượng 50% . 46
Hình 3.16: Hình ảnh chồng phổ của viên nang Zidovudin CT2 hàm lượng 50% 46
Hình 3.17. Phổ Raman chuẩn của Ibuprofen trên máy cầm tay 47
Hình 3.18. Phổ Raman chuẩn của Sildenafil trên máy cầm tay 47
Hình 3.19. Phổ Raman chuẩn của Lamivudin trên máy cầm tay 48
Hình 3.20. Phổ Raman chuẩn của Zidovudin trên máy cầm tay 48
1

ĐT VN Đ
Thuốc giả, thuốc kém chất lượng đang là một vấn đề không chỉ làm đau
đầu các cơ quan chức năng mà còn là mối hiểm họa với nhiều người bệnh. Nguy
hiểm hơn, những năm qua thuốc giả đã được bày bán cả ở hiệu thuốc, đi vào cả
bệnh viện thông qua đấu thầu. Theo WHO, năm 2006, doanh số bán thuốc giả,
thuốc kém chất lượng đạt 45 tỷ Euro, chiếm 10% thị trường dược phẩm thế giới.
Ở châu Âu, có khoảng 2,7 triệu thuốc bị thu giữ trong năm 2006, tăng 3,84% so
với năm 2005. Những nước như Anh, tỉ lệ thuốc giả, thuốc kém chất lượng
chiếm 1% số thuốc lưu hành trên thị trường. Trong khi đó, con số này là 30% ở
các nước Mỹ Latin, Đông Nam , châu Phi, … Và khoảng 50% số thuốc được
bán qua mạng là giả.
Châu  đang được xem là khu vực bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi nạn thuốc
giả, đặc biệt vùng Đông Nam .
Ở Việt Nam, tỷ lệ thuốc kém chất lượng chiếm khoảng 2,9% - 3,3%. Năm
2010, Viện Kiểm nghiệm thuốc Trung ương tiến hành lấy 32313 mẫu lấy và phát

hiện 1008 mẫu lấy không đạt chất lượng (chiếm 3,12%, thấp hơn năm 2009 là
0,21%), trong đó có 159 thuốc nhập khẩu và 849 thuốc sản xuất trong nước.
Các loại thuốc giả, thuốc kém chất lượng phần nhiều là thuốc tân dược
như: thuốc điều trị sốt rét, thuốc chống lao, thuốc tránh thai hỗn hợp, thuốc
chống cúm H5N1, thuốc kháng virus viêm gan và thuốc AIDS; một số thuốc
thông thường, tiêu thụ nhiều như: hạ nhiệt giảm đau thông thường, kháng sinh
thông thường.
Đặc biệt gần đây, thuốc đông y vốn là lĩnh vực được coi là an toàn cũng đã
có dấu hiệu bị làm giả. Việc trộn các thuốc tân dược vào đông dược để tăng tác
dụng tức thì của thuốc đông dược. Điển hình, các nhóm thuốc tân dược hay được
trộn vào thuốc đông dược như nhóm thuốc giảm béo, chống viêm không Steroid,
2

thuốc ức chế PDE – 5, corticoid, thuốc trị tiểu đường, thuốc hạ mỡ máu, thuốc
điều trị goute …
Các loại thuốc chữa bệnh sốt rét bị làm giả nhiều nhất với tỉ lệ thuốc giả
lên tới 51%. Nhiều dược phẩm giả chữa bệnh lao, AIDS, vắc xin viêm màng não
cũng được tìm thấy trên thị trường. Ước tính trên thế giới có khoảng từ 10.000
tới 200.000 người, hoặc có thể hơn, đã chết do sử dụng thuốc giả. Theo thống kê
của Tổ chức y tế thế giới (WHO), 1/5 trong số 1 triệu người chết vì bệnh sốt rét
hàng năm có thể được cứu sống nếu điều trị bằng thuốc thật.
Phát hiện thuốc giả ngoài thị trường thường sử dụng minilab nhưng nhược
điểm của Minilab là phải xử lý mẫu phức tạp, dụng cụ mang theo cồng kềnh, độc
hại vì phải sử dụng hóa chất.
Hiện nay các phương pháp phổ sử dụng thiết bị cầm tay, đặc biệt là hồng
ngoại gần và Raman đang được phát triển trên thế giới và có vai trò quan trọng
trong phát triển thuốc giả.
Phương pháp phổ Raman được ghi trong các dược điển tiên tiến như dược
điển Mỹ (USP), dược điển châu Âu (EP)…, nhưng trong dược điển Việt Nam thì
chưa ghi, và phổ Raman trong kiểm nghiệm thuốc chưa được nghiên cứu ở Việt

Nam.
Nhằm góp phần nâng cao năng lực kiểm nghiệm thuốc và góp phần thực
hiện đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu một số phương pháp phân tích phát hiện
nhanh thuốc giả sử dụng các thiết bị phổ hiện đại (Phổ Raman, Phổ hồng ngoại
gần chuyển dạng Fourier và phổ nhiễu xạ tia X-XRD)”, chúng tôi thực hiện đề
tài:
3

“Nghiên cứu phương pháp phân tích phát hiện nhanh thuốc giả sử
dụng các thiết bị phổ Raman” với 2 mục tiêu:
1, Xây dựng quy trình kiểm tra chất lượng thuốc bằng thiết bị quang phổ
Raman để bàn và quang phổ Raman cầm tay với các thuốc có chứa các
hoạt chất Ibuprofen, Sildenafil, Lamivudin, Zidovudin.
2, Xây dựng được bộ phổ chuẩn và thư viện phổ chuẩn của các chất trên
để phục vụ nghiên cứu và kiểm tra chất lượng thuốc trên thị trường.






13

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về thuốc giả
Tại điều 2 chương 1 của Luật Dược- năm 2005, quy định rõ: Thuốc kém chất
lượng là thuốc không đạt tiêu chuẩn chất lượng đã đăng ký với cơ quan có thẩm
quyền. Thuốc giả là sản phẩm được sản xuất dưới dạng thuốc với ý đồ lừa đảo,
thuộc một trong những trường hợp sau đây: a) Không có dược chất; b) Có dược chất
nhưng không đúng hàm lượng đã đăng ký; c) Có dược chất khác với dược chất ghi

trên nhãn; d) Mạo tên, kiểu dáng công nghiệp của thuốc đã đăng ký bảo hộ sở hữu
công nghiệp của cơ sở sản xuất khác.
Ở Việt Nam, tỷ lệ thuốc kém chất lượng chiếm khoảng 2,5% - 3,3%. Năm
2013, Viện Kiểm nghiệm thuốc Trung ương tiến hành lấy 39853 mẫu lấy và phát
hiện 1004 mẫu lấy không đạt chất lượng (chiếm 2,52%, thấp hơn năm 2012 là
0,57%), trong đó có 186 thuốc nhập khẩu và 762 thuốc sản xuất trong nước.
Bảng 1.1: Tỷ lệ thuốc kém chất lượng qua các năm từ 2009 - 2013
Năm
2009
2010
2011
2012
2013
Tỷ lệ (%)
3,33%
3,12%
2,81%
3,09%
2,52%
Nếu tính riêng cho thuốc đông dược, dược liệu thì tỷ lệ này cao hơn nhiều (6,09% -
9,6%)
Bảng 1.2: Tỷ lệ thuốc đông dược, dược liệu không đạt chất lượng từ năm 2009 -
2013
Năm
Số mẫu lấy
Số mẫu không đạt
Tỷ lệ mẫu không đạt
2009
5672
518

9,13%
2010
6511
625
9,60%
14

2011
5801
353
6,09%
2012
6345
524
8,26%
2013
8040
576
7,16%
Số lượng mẫu giả được phát hiện trong năm 2013 là 8 mẫu, chiếm 0,02% mẫu
lấy kiểm tra chất lượng.
Bảng 1.3: Tỷ lệ thuốc giả qua các năm từ 2009 - 2013
Năm
2009
2010
2011
2012
2013
Tỷ lệ (%)
0,12%

0,08%
0,09%
0,10%
0,02%
Các loại thuốc giả, thuốc kém chất lượng phần nhiều là thuốc tân dược như:
thuốc điều trị sốt rét, thuốc chống lao, thuốc tránh thai hỗn hợp, thuốc chống cúm
H5N1, thuốc kháng virus viêm gan và thuốc AIDS; một số thuốc thông thường, tiêu
thụ nhiều như: hạ nhiệt giảm đau thông thường, kháng sinh thông thường …
Đặc biệt gần đây, thuốc đông y vốn là lĩnh vực được coi là an toàn cũng đã có
dấu hiệu bị làm giả. Việc trộn các thuốc tân dược vào đông dược để tăng tác dụng
tức thì của thuốc đông dược. Nếu thuốc đông dược thành phần có trộn hoạt chất hoá
dược (tân dược) nhưng không công bố trên nhãn hoặc tân dược mà ghi nhãn là thuốc
đông dược, thực chất là thuốc tân dược thì được coi là thuốc giả. Đây không chỉ là
vấn đề riêng của nước ta mà các nước trên thế giới cũng rất quan tâm. Trong những
năm gần đây, ở nước ta, cùng với sự phối hợp của các cơ quan công an, thanh tra
dược, hệ thống kiểm nghiệm từ Trung ương đến địa phương đã phát hiện nhiều loại
thuốc này. Trong số đó, bao gồm cả thuốc có hoặc không có nguồn gốc, thuốc sản
xuất trong nước hay nhập từ nước ngoài nhưng nhiều nhất là chưa được cấp số đăng
ký.
15

Các thuốc này ngày càng được làm giả một cách khéo léo và tinh vi: ví dụ
trộn tân dược vào vỏ nang, lượng trộn được tính theo liều dùng của thuốc,…
Điển hình, năm 2010, Viện Kiểm nghiệm thuốc Trung ương phát hiện chế
phẩm đông dược “Viên Bổ Thận Hà Thành”, là thực phẩm chức năng, dùng để bổ
thận tráng dương, tăng cường sinh lý, có trộn trái phép Sildenafil (một chất ức chế
men PDE-5, có tác dụng cương dương) có hàm lượng lên tới 98mg/viên. Năm 2011,
phát hiện thấy trộn trái phép Sibutramin trong một số thực phẩm chức năng hỗ trợ
giảm béo như Lishou, Juji hay phát hiện Dexamethason trong bài thuốc gia truyền
bổ tỳ chữa chứng biếng ăn, còi cho trẻ em.

Tháng 3 năm 2011, Viện Kiểm nghiệm thuốc TW phối hợp với Quản lý thị
trường đã phát hiện thuốc Zinnat giả và gần đây nhất tháng 4 năm 2012, Trung tâm
Kiểm nghiệm Dược phẩm - Mỹ phẩm - Thực phẩm Hưng Yên đã phát hiện thuốc
tiêm Voltarén
®
75mg giả.
1.2. Tổng quan về mt số thuốc đưc nghiên cứu trong đề ti
Căn cứ vào tình hình cụ thể của bệnh tật và thị trường thuốc Việt Nam, chúng
tôi xin đưa ra một số nhóm thuốc với các hoạt chất cụ thể để nghiên cứu và sau này
sẽ mở rộng ra các đối tượng tiếp theo. Trước hết, chúng tôi tập trung đối tượng vào
những thuốc được sử dụng rộng rãi như điều trị virus và các kháng sinh phổ rộng
hay được các bác sĩ kê đơn. Những thuốc này rất dễ bị làm giả vì những lý do sau:
thứ nhất, khi tung ra thị trường nó dễ tiêu thụ, thứ hai, chúng là những thuốc phổ
biến hoặc thuốc phục vụ cho các chương trình Quốc gia nên khi bị làm giả thì chúng
ảnh hưởng lớn đến sức khỏe cộng đồng, và cuối cùng là do số lượng thuốc điều trị
các bệnh này lớn nên chúng dễ trà trộn vào thị trường mà cơ quan quản lý rất khó
kiểm soát hết. Vì vậy rất cần các biện pháp phát hiện nhanh để kiểm soát được số
lượng lớn thuốc hơn.
Cụ thể các hoạt chất và một số tính chất cơ bản của nó như sau:
16

1.2.1. Ibuprofen [1]

Hình 1.1. Công thức cấu tạo của Ibuprofen
Tên khoa học: Acid (2RS)-2-[4-(2-Methylpropyl)phenyl]propanoic
Công thức: C
13
H
18
O

2

Phân tử lượng: 206,3
Tính chất: Bột kết tinh màu trắng hay tinh thể không màu. Thực tế không tan
trong nước, dễ tan trong aceton, dicloromethan, methanol và ether. Tan trong các
dung dịch hydroxyd kiềm loãng và carbonat kiềm.
1.2.2. Sildenafil [32]

Hình 2.2. Công thức cấu tạo của Sildenafil
Tên khoa học: 1-[4-ethoxy-3-(6,7-dihydro-1-methyl-7-oxo-3-propyl-1H-
pyrazolo[4,3-d]pyrimidin-5-yl)phenylsulfonyl]-4-methylpiperazine
Công thức phân tử: C
22
H
30
N
6
O
4
S
Phân tử lượng: 474,6
17

Tính chất: Bột kết tinh màu trắng đến xám nhạt, không mùi, vị đắng, không
tan trong nước và ethanol.
1.2.3. Zidovudin [32]

Hình 1.3. Công thức cấu tạo của Zidovudin
Tên khoa học: 1-[(2R,4S,5S)-4-azido-5-(hydroxymethyl)oxolan-2-yl]-5-
methylpyrimidine-2,4-dion

Công thức: C
10
H
13
N
5
O
4

Phân tử lượng: 267,2
Tính chất: Bột trắng hoặc ánh nâu. Hơi tan trong nước, tan trong ethanol.
Điểm chảy khoảng 124
o
C.
1.2.4. Lamivudine [32]

Hình 1.4. Công thức cấu tạo của Lamivudin
Tên khoa học: 4-Amino-1-[(2R,5S)-2-(hydroxymethyl)-1,3-oxathiolan-5-
yl]pyrimidin-2(1H)-one.
18

Công thức: C
18
H
11
N
3
O
3
S

Phân tử lượng: 229,3
Tính chất: Bột kết tinh màu trắng hoặc gần như trắng, tan trong nước
1.3. Tổng quan về phổ quang hc v phương pháp quang phổ Raman
1.3.1. Ph quang hc v 1 s phương php quang ph
Ngày nay phương pháp quang học nói chung và phương pháp phân tích quang
phổ nói riêng đang đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong ngành kiểm nghiệm thuốc.
Các phương pháp phân tích quang học dựa trên việc nghiên cứu sự tương tác của
bức xạ ánh sáng trên chất khảo sát hoặc sự phát ra các bức xạ ánh sáng dưới một tác
động hóa lý nào đó. Vùng phổ quang học giới hạn từ vùng hồng ngoại xa đến vùng
sóng cực ngắn của tia Rơn ghen. Cụ thể là:

Hình 1.5: Các vùng quang phổ
Và trong phân tích thì người ta phân thành 2 loại chính: quang phổ hấp thụ
nguyên tử và quang phổ hấp thụ phân tử:
19


Hình 1.6: Sơ đồ phân chia các phương pháp quang phổ
Các phương pháp phân tích quang học đang được sử dụng là:
- Phương pháp quang phổ hấp thụ UV-VIS ( phương pháp đo quang).
Dựa trên khả năng hấp thụ chọn lọc các bức xạ rọi vào dung dịch chất nghiên
cứu, độ hấp thụ này phụ thuộc vào nồng độ chất tan.
-Phương pháp quang phổ hấp thụ IR (quang phổ hồng ngoại).
Khi phân tử chất nghiên cứu bị chiếu tia hồng ngoại, các nhóm nguyên tử của
nó sẽ hấp thụ năng lượng và thay đổi trạng thái dao động, tạo nên một đỉnh hấp thụ
đặc trưng trên phổ IR, bước sóng xuất hiện đỉnh và tập hợp các đỉnh là cơ sở của
việc định tính.
- Phương pháp quang phổ huỳnh quang.
Dựa trên khả năng phát ra các bức xạ nhìn thấy có bước sóng xác định và có
cường độ phụ thuộc vào hàm lượng của chất nghiên cứu, khi nó bị một chùm tia tử

ngoại chiếu vào.
20

- Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử.
Dựa trên khả năng hấp thụ các bức xạ đặc trưng chiếu vào khi chất
nghiên cứu đã được nguyên tử hóa trong ngọn lửa hoặc trong lò. Dựa vào phần năng
lượng bức xạ bị hấp thụ có thể định lượng được các nguyên tố.
- Phương pháp đo độ phân cực.
Dựa trên sự đo góc quay của mặt phẳng ánh sáng phân cực đi qua dung dịch
nghiên cứu.
- Phương pháp đo độ khúc xạ
Dựa trên sự đo chiết suất (góc khúc xạ) của ánh sáng đi qua chất nghiên cứu.
Ngoài ra còn các phương pháp phân tích quang học khác như đo độ đục, đo
quang ngọn lửa, đo phổ phát xạ nguyên tử, đo phổ phát xạ Plasma…
Các phương pháp này có độ chính xác cao nhưng do thiết bị và máy móc cồng
kềnh nên chúng chỉ được lắp đặt tại các phòng thí nghiệm, bên cạnh đó công tác
chuẩn bị mẫu lại tốn thời gian và các thủ tục hành chính rất phức tạp từ lúc lấy mẫu
cho đến lúc có kết quả. Khoa học và công nghệ phát triển, cùng với sự phát triển của
công nghệ Nano, các thiết bị phân tích ngày càng được thu nhỏ lại và có những thiết
bị cầm tay cùng với một số kỹ thuật, phương pháp phân tích tích hợp trong nó để có
thể mang đi lại dễ dàng đồng thời cho kết quả nhanh và tương đối chính xác. Các
phương pháp phổ Hồng ngoại gần chuyển hóa Fourier, phương pháp Quang phổ
Raman, và phương pháp Nhiễu xạ tia X-XRD đã, đang và sẽ rất có triển vọng giúp
chúng ta phát triển các thiết bị trên và chắc chắn trong tương lai nó sẽ là những
phương tiện đắc lực để giúp cho việc kiểm soát chất lượng thuốc tốt hơn.
1.3.2. Ph Raman
21

1.3.2.6. Lịch sử phát triển
Năm 1928, chỉ với các thiết bị đo đạc thô sơ, sử dụng ánh sáng mặt trời làm

nguồn kích thích, kính hiển vi làm bộ phận hội tụ ánh sáng tán xạ, “detector” bằng
mắt thường, Chandrasekhra Venkata Raman đã phát hiện ra một hiệu ứng tán xạ ánh
sáng yếu, hiệu ứng này sau đó được đặt theo tên ông, hiệu ứng Raman. Với điều
kiện thiếu thốn như thế, sự phát hiện ra một hiện tượng yếu như tán xạ Raman là
một thành quả rất đáng khâm phục và nó đã giúp ông đạt được giải Nobel vật lý năm
1930. [24]
Theo thời gian, những bước cải tiến trong các bộ phận của thiết bị đo đạc tán xạ
Raman đã diễn ra. Những nghiên cứu đầu tiên được tập trung vào sự phát triển
nguồn ánh sáng kích thích. Các loại đèn từ các nguyên tố khác nhau đã được phát
triển (như heli, chì, kẽm) nhưng không đạt yêu cầu bởi vì cường độ ánh sáng tán xạ
thu được vẫn rất yếu. Nhiều năm sau đó, người ta nghiên cứu áp dụng và phát triển
nguồn kích thích bằng đèn thủy ngân, nhưng nó vẫn không mang lại hiệu quả như
mong muốn. Cho tới tận năm 1962, đã có bước ngoặt lớn trong công nghệ Raman,
đó là người ta đã đưa laser vào làm nguồn kích thích cho tán xạ Raman. Các loại
nguồn Laser sử dụng phổ biến thời đó chủ yếu là laser thuộc vùng UV-VIS như
Laser Ar
+
(351,1-514,5nm); Kr(337,4-674,4nm) và cho đến gần đây các nguồn laser
IR và NIR được đưa vào sử dụng làm hạn chế rất nhiều hiện tượng huỳnh quang
(một hiện tượng tác động mạnh đến việc thu phổ Raman).[16]

Nhưng vẫn có nhiều hạn chế khiến cho quang phổ Raman phát triển tương đối
chậm. Đầu tiên là khó khăn trong việc điều khiển hoàn hảo hệ thống quang học. Thứ
hai là huỳnh quang trong chất mẫu ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự phát hiện
Raman. Thứ ba, tán xạ Raman là tán xạ yếu, tản mát, muốn ghi được chính xác phổ
của nó thì cần phải chiếu xạ laser kích thích trong một thời gian dài, điều này dẫn
đến sự phân hủy và biến tính của mẫu. Vậy nên, mặc dù bản chất là một phương
22

pháp phân tích không phá hủy mẫu, nhưng một vài trường hợp, phổ Raman lại được

nhận định là một phương pháp phá hủy mẫu.

Những năm 1900, đã có một cuộc cách mạng mới trong quang phổ Raman. Nhờ
sự phát triển của một loạt các bộ phận như nguồn laser, sự tiến bộ về công nghệ của
detector, sự phát triển vượt bậc của các bộ lọc quang, sự cải tiến đáng kể về công
nghệ phần mềm và ứng dụng của nó trong các phương pháp phân tích dữ liệu … mà
quang phổ Raman được ứng dụng rộng rãi hơn. Đặc biệt, với sự phát triển công nghệ
nano, ngoài máy quang phổ Raman để bàn với hiệu lực phân tích rất cao, máy quang
phổ Raman cầm tay đã ra đời và rất thuận tiện cho việc phân tích nhanh, đánh giá sơ
bộ, khảo sát tại thực địa các mẫu cần phân tích.
1.3.2.7. Nguyên lý cơ bản của quang phổ Raman
Trong khi quang phổ hồng ngoại dựa trên sự hấp thụ, phản xạ và phát xạ ánh
sáng, quang phổ Raman dựa trên hiện tượng tán xạ. Tán xạ này xảy ra do va chạm
giữa các photon và các phân tử. Ánh sáng tới với tần số
0
trên một phân tử nhất
định mang một lượng các photon với năng lượng E=h
0
. Ví dụ nguồn laser có bước
sóng 500 nm và công suất 1W chứa khoảng 2,5x10
18
photon trong một giây. Các
photon này gồm cả các photon tương tác cũng như những photon truyền qua mà
không tương tác với các phân tử.
Hầu hết các photon trong số này va chạm đàn hồi với phân tử và không thay đổi
năng lượng sau khi va chạm, các bức xạ phát ra sau đó được gọi là tán xạ Rayleigh.
Vì vậy, tán xạ Rayleigh gồm những photon có cùng tần số với ánh sáng tới.
Một số lượng rất nhỏ của photon va chạm không đàn hồi với các phân tử và trao
đổi năng lượng sau va chạm. Nếu phân tử nhận năng lượng h từ photon tới thì năng
lượng của photon tán xạ sẽ giảm còn h(

0
– ) , và tần số của photon tán xạ khi đó là
0
– . Ngược lại, khi photon tới nhận năng lượng h từ phân tử, các năng lượng của
23

các photon tán xạ tăng lên thành h(
0
+ ) và tần số của photon tán xạ là
0
+ . Tán
xạ mà có sự trao đổi năng lượng của photon với một phân tử như trên được gọi là tán
xạ Raman. Và các tán xạ có tần số
0
– và có tần số
0
+ được gọi tương ứng
là“tán xạ Stokes” và“tán xạ đối Stokes”.


Hình 1.7. Các thành phần thu được sau khi cho ánh sáng kích thích đến mẫu
Khi chiếu bức xạ điện từ h vào một phân tử, năng lượng có thể bị hấp thu hoặc
phát xạ
 Tán xạ Rayleigh xuất hiện là do tương tác của ánh sáng tới với nguyên tử.
 Tán xạ Raman xuất hiện là do tương tác của ánh sáng tới với liên kết trong
phân tử.
24

Cũng như các phép đo quang phổ khác, khi đo tán xạ Raman ta khảo sát sự thay
đổi các mức năng lượng trong phân tử. Quá trình trao đổi năng lượng có thể xảy ra

giữa các mức năng lượng của điện tử, các mức năng lượng của dao động hoặc quay,
nhưng khi khảo sát quang phổ Raman chúng ta chỉ khảo sát năng lượng dao động
phân tử, cụ thể hơn đó là dao động dọc theo trục của các liên kết.
Hình 1.8 minh họa tán xạ Stokes và đối Stokes. Tán xạ Stokes xảy ra khi một
photon tương tác với một phân tử ở trạng thái năng lượng cơ bản, còn tán xạ đối
Stokes xảy ra khi photon tương tác với một phân tử ở trạng thái năng lượng kích
thích. Ở điều kiện thường, hầu hết các phân tử đều ở trạng thái năng lượng cơ bản,
nên tán xạ Stokes dễ xảy ra hơn và chiếm đa số. Vì vậy, trong các phép đo phổ
Raman, người ta thường đo tán xạ Stokes.

Hình 1.8.Tán xạ Raman Stokes và anti-Stokes.m, n, r: các mức năng lượng
Một đại lượng quan trọng trong quang phổ Raman đặc trưng cho sự thay đổi tần
số trong hiệu ứng Raman được gọi là “Raman shift”. Đối với một chất, cường độ của
các bức xạ tương ứng trên Raman shift là khác nhau, chúng tạo nên phổ Raman đặc
trưng và duy nhất cho chất đó, đồng thời mỗi nhóm chức thì cho đỉnh phổ ở các số
25

sóng đặc trưng khác nhau. Vì vậy, phân tích phổ Raman, chúng ta có thể xác định
được chính xác một chất và nghiên cứu cấu trúc của chất ấy.
1.3.2.8. Cấu tạo của máy Raman
Máy quang phổ Raman được phát triển bởi nhiều công ty, nhiều hãng sản xuất
khác nhau. Nhưng về cơ bản nó bao gồm năm bộ phận sau: Nguồn laser, bộ phận
đựng mẫu, quang phổ kế, detector, hệ quang. Hình 1.9 mô tả các bộ phận cơ bản của
máy quang phổ Raman.

Hình 1.9. Cấu tạo của máy quang phổ Raman
1.3.2.9. Ưu nhược điểm của phương pháp quang phổ Raman
 Ưu điểm
 Các phương pháp phân tích thông thường thường hay đi đôi với việc chuẩn bị
mẫu như nghiền, hòa tan, lắc siêu âm, lọc, chiết, tách… đôi khi rất mất công

mà lại còn làm ảnh hưởng đến bản chất của chất phân tích. Ví dụ như việc
nghiền mẫu dẫn đến làm thay đổi một số trạng thái rắn như trạng thái ngậm
26

nước, dạng đa hình, và các liên kết hydro. Phương pháp phân tích quang phổ
Raman hầu như không yêu cầu việc chuẩn bị mẫu, vì vậy mà tiết kiệm về thời
gian, không cần sử dụng thêm các dụng cụ bổ trợ khác, tiết kiệm công sức và
tiết kiệm chi phí.
 Có thể đo phổ Raman trực tiếp xuyên qua các bao bì đựng, các chai lọ thủy
tinh, các vỏ bao film… mà không cần phải xâm lấn vào các cấu tạo bên trong
mẫu, không làm hỏng cấu tạo của thành phẩm, ảnh hưởng đến mẫu đo và vì
vậy mà không làm gián đoạn hoặc gây hao phí trong quá trình sản xuất. Điều
này rất thuận tiện trong việc theo dõi và kiểm soát chất lượng sản phẩm trong
các khâu của quá trình sản xuất dược phẩm.
 Phương pháp quang phổ Raman có thể phân tích được chỉ với một lượng mẫu
nhỏ. Điều này rất quan trọng trong việc đánh giá sự đồng nhất của mẫu đo,
phân tích để phát hiện các chất chỉ với một lượng mẫu nhỏ. Ngoài ra, nó còn
có ý nghĩa trong quá trình theo dõi các phản ứng hóa học, bởi vì ở giai đoạn
đầu của phản ứng thì sản phẩm tạo ra là rất ít và khó để nhận biết được.
 Phép phân tích vừa đơn giản, không phải chuẩn bị mẫu và vừa cho kết quả
nhanh. Điều này giúp tiết kiệm thời gian phân tích, do đó chúng ta sẽ sớm có
kết luận trong các phép phân tích định tính xác định mẫu đo; còn trong sản
xuất dược phẩm thì việc cho kết quả sớm giúp chúng ta có những điều chỉnh
kịp thời nhằm được những sản phẩm như ý muốn.
 Việc đo quang phổ Raman khá là dễ dàng, vì vậy mà việc đào tạo để sử dụng
được một thiết bị quang phổ Raman sẽ rất đơn giản, áp dụng được cho nhiều
loại đối tượng phổ thông khác nhau mà không nhất thiết phải có kiến thức
chuyên sâu. Việc sử dụng dễ dàng như vậy giúp cho máy quang phổ Raman
ngày càng được phổ cập hơn, phương pháp phân tích phổ Raman được ứng
dụng trong nhiều ngành nghề khác nhau hơn, nhất là trong công tác Hải quan

và Pháp y, những ngành cần phải cho kết quả sàng lọc nhanh, độ tin cậy cao.