微区分析是分析科学发展中令人关注的前沿领域。随着科学技术的迅速发展,科学研究的宏观尺度不断深入到微观领域。微区分析拓展了人类的视觉感官,从微观尺度研究微区的组成、结构、空间分布、均匀性等,突显样品的异质性,是了解“真实世界”不可或缺的手段。微区分析范畴的小尺度性体现在两个方面:一是微区采样范围的微纳尺度范畴,另一方面是分析样本自身具有微纳尺度结构。首先,本文从中药“元素谱”的角度出发,开展了激光诱导击穿光谱(LIBS)技术在中药领域的微区元素分析探索研究。其次,本文从微观角度研究纳米脂质体的微区结构及量效关系。论文主要的研究内容包括以下六个部分:一、中药微区元素组成分析通过优化LIBS微区信号采集参数,构建了四种珍宝藏药(仁青芒觉、仁青常觉、二十五味珊瑚丸和二十五味珍珠丸)和佐太的微区元素谱,快速辨识和明晰特征谱线的元素归属。在延迟时间为1 μs,激光能量158 mJ的条件下,采集四种珍宝藏药和佐太的的微区LIBS元素谱。在仁青常觉和二十五味珍珠丸中检出Fe元素;仁青常觉和仁青芒觉中检出重金属Cu和Hg元素;仁青常觉中检出Ag元素,同时归纳了仁青常觉和仁青芒觉与佐太的共有谱线。LIBS技术为藏药的元素物质基础研究和质量标准建立提供了方法与技术支持。基于微区元素组成分析,开展了中药材产地研究。围绕LIBS光谱变量之间共线性与非线性关系,首先,以艾纳香为研究载体,采用LIBS技术获取微区光谱信息。利用线性的偏最小二乘判别分析(PLS-DA)研究了海南、贵州产地研究中二分类问题。线性的偏最小二乘判别分析成功实现了艾纳香的产地判别。并采用VIP值筛选出对判别模型的贡献大的变量分别为 K I 766.523 nm、Ca Ⅱ 393.375 nm、Ca Ⅱ 396.816 nm、KI 769.959 nm、Na I 588.952 nm、Ca I 422.64 nm等,亦即艾纳香药材中的元素对产地判别具有重要贡献。其次,基于薄荷药材微区LIBS光谱信息的差异,采用非线性最小二乘判别分析(LS-SVM)建模方法中线性核函数(Lin_kernel)与径向基核函数(Radial Basis Function,RBF_kernel)研究了 5个产区薄荷的产地多分类研究;同时开展LS-SVM模型敏感性(Sensitivity)和稳健性(Robustness)研究。在模型灵敏度试验中,Lin_kernel模型与RBF_kernel模型的平均正确率分别为96.10%和94.38%,线性核函数模型的的预测性能略优于RBF核函数模型。稳健性试验中,RBF核函数模型有效未识别率12.73%高于线性核函数模型9.57%;在已识别样本中正确识别率方面,线性核函数模型略高于RBF核函数模型(87.71%比86.58%)。非线性LS-SVM模型在薄荷多产地判别表现出较高的灵敏性和稳健性。研究表明利用异质样本的微区LIBS光谱之间的差异,PLS-DA、LS-SVM模式识别方法成功实现不同产地艾纳香和薄荷样本的归属和分类。二、中药微区元素定量分析作为微区定量分析的探索性研究,以安宫牛黄丸混合中间体样本为研究载体,在多元素微区定性分析的基础上研究元素微区定量分析。采用经典的标准曲线法测定混合中间体中砷和汞的含量,同时以淀粉和氧化铜为基质辅助考察基质效应对元素定量分析的影响。通过Gauss线型和Lorentz线型拟合微区元素的光谱信息中砷和汞元素特征谱线,准确有效的提取特征谱线信号强度。结果表明,以氧化铜为基质辅助能够提高微区元素定量检测的灵敏度和准确性。砷元素和汞元素特征谱线经Gauss线型拟合标准曲线相关系数分别为0.9659和0.9962,均大于0.9500;2种元素的检测限分别为2.073 mg·g-1和2.224 mg·g-1。3个测试样本的含量测定结果显示,1#、3#样本中砷和汞元素的相对误差小于10.00%,而2#样本中两种元素的相对误差大于10.00%。造成2#样本含量测定相对误差较大的原因可能为样本混合不均匀造成。三、中药微区时序分析混合是中药固体制剂生产的时序操作单元。以安宫牛黄丸混合中间体为研究载体,采用LIBS技术结合移动窗标准变差法(MWSD)、相对信号强度变化率法(RICR)和移动窗相对标准偏差法(MWRSD)法,通过比较相邻混合时间光谱的差异快速评价朱砂、雄黄和珍珠粉的混合过程。并采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)验证了朱砂和雄黄的混合结果。实验结果表明:雄黄、朱砂和珍珠粉三个药味的混合过程并非完全一致,但在混合的最后一个阶段,三个药味均达到了混合均匀;三者的建议混合终点为38 min。所建立的微区时序分析方法无需建立标准光谱库,具有分析快速、近似无损、无需复杂的样品前处理的等特点。四、中药微区分布分析本文建立一种基于热图的中药材微区元素分布分析方法。采用“RSD-LIBS”优化微区光谱采集次数。元素热图分析从微观尺度上,直观展示不同微区采样位点四种元素特征谱线信号强度分布及差异变化情况。结果表明灯心草中的元素受生长周期和环境因素影响。五、中药微区结构分析结合现代科学技术,本文研究脂质体纳米给药系统的微区结构和量效关系。采用DiR近红外荧光探针实现脂质体的小鼠肝靶向。利用脂质体的被动肝靶向性,以Y08-Lipo为载体,研究中药纳米制剂的微区结构及Y08-Lipo体外抑制双氧水诱导的L02肝细胞损伤和抑制3T3-L1前脂肪细胞增值的量效关系。结果表明,按经典挤出法制备的脂质体为小单室脂质体,TEM中呈圆形结构;SEM呈规则的球形;动态光散射分析结果显示脂质体粒径小于100 nm。动物活体成像技术成功可视化脂质体的肝靶向性。脂质体延长了 DiR探针的体内滞留时间,表明脂质体具有增强渗透性和滞留性效应。脂质体的体外保肝活性研究表明1.1μM和3.3 μM的Y08-Lipo预处理48 h后,H2O2诱导损伤6 h细胞活存活率分别为92.87%和96.20%;与H202模型组相比,Y08-Lipo组细胞的存活率分别升高6.31%和9.64%。说明Y08-Lipo具有抗氧化保肝活性,能够抑制H202诱导的L02肝细胞损伤。同时,采用细胞表型的高内涵降脂筛选方法可视化脂质体的微区抗脂肪细胞分化作用。剂量依赖效应关系研究显示,Y08-Lipo和Y08化合物抑制脂滴的IC50分别为8.68 μM和31.08 μM;10 μM的Y08脂质体能显著抑制脂滴形成,抑制率达到90%以上,同时对脂肪细胞自身无明显抑制作用。且10 μM的脂质体Y08-Lipo的抑制脂滴形成作用强于30 μM的Y08单体的作用。结果表明Y08脂质体具有潜在的降脂作用。微区分析是是分析化学领域里一个具有挑战性的课题。本论文系统地开展了中药质量微区分析方法研究,为中药领域的微区分析研究提供了实验数据、理论与技术支持。