Name: 通过多重光散射快速检测 Indigo Naturalis 的质量 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-08-18T12:10:00.000+00:00
Duration: 3 min 40 s
Description: 了解利用多重光散射技术快速评估青黛质量的方法。该技术无需改变样品性质或使用有害试剂，可为中药质量控制提供准确可靠的检测手段，并支持真伪鉴别。

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本工作感谢国家自然科学基金（编号：82173976）、国家重点研发计划（编号：2018YFC1707205）以及江西中医药大学创新药物与高效节能制药设备国家重点实验室（编号：GZSYS202003）的支持。

1. 测试样品的制备
<ol>
	<li>为实验准备四份不同的青黛药材粉末。依次将每份样品通过七号筛和九号筛，收集介于七号筛与九号筛之间的样品5。 
	注：七号筛的平均孔径为 125 µm ± 5.8 µm，九号筛的平均孔径为 75 µm ± 4.1 µm。</li>
	<li>用称量纸精确称取 0.2 g 样品（青黛粉末），备用。</li>
</ol>
2. 样品添加
<ol>
	<li>搭建一个铁制支架，并在其上放置一个带有直径为5 cm漏斗的铁环。</li>
	<li>使用移液管向样品玻璃瓶（底部直径2.6 cm，高6 cm）中加入20 mL纯水。将样品玻璃瓶置于漏斗正下方，使漏斗下缘与瓶口齐平。 
	注意：用干净、无磨损的纸巾清洁样品玻璃瓶外表面，并检查玻璃表面是否有可见痕迹。如有痕迹，请更换玻璃瓶。加液时注意避免洒出。</li>
	<li>从漏斗下缘上方80 cm处释放样品，使其沿漏斗自由滑入样品瓶中。</li>
</ol>
3. 仪器操作
<ol>
	<li>打开 Turbiscan Lab 仪器，并预热 30 分钟。</li>
	<li>创建文件。点击顶部菜单中的创建文件按钮（或“文件”菜单中的新建文件功能），以创建一个新的空白测量文件。定义文件名称并选择保存位置（默认数据文件夹路径为：&#34;C:/users/admin/Formulaction/FAnalyser/Data&#34;）。</li>
	<li>点击顶部菜单中的显示 Turbiscan Lab 温度按钮，将仪器的目标温度设置为 25 °C。 
	注意：仪器温度受室温影响，因此需注意调节环境温度。</li>
	<li>点击顶部菜单中的程序扫描，进入分析程序设置界面。将程序添加到列表中，并在任务栏中添加30 s作为循环周期，添加21 次扫描至分析序列。所有后续测量均选择此分析程序。</li>
	<li>将准备好的样品瓶放入测量系统。程序设置完成后，点击开始以启动测量。 
	注意：移动时请勿摇晃玻璃瓶，仅轻微移动即可。</li>
	<li>数据采集完成后，点击计算参数列表，系统将自动计算 TSI。</li>
</ol>

<ol><li>Li, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+application+of+water+test+in+the+identification+of+traditional+Chinese+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Chinese+Medicine+Modern+Distance+Education+of+China%22%5BJournal%5D)">The application of water test in the identification of traditional Chinese medicine.</a> Chinese Medicine Modern Distance Education of China. 19 (23), 153-155 (2021).</li>
<li>Ye, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+application+effect+of+water+test+method+in+identification+of+traditional+Chinese+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Heilongjiang+Medicine+Journal%22%5BJournal%5D)">Analysis of application effect of water test method in identification of traditional Chinese medicine.</a> Heilongjiang Medicine Journal. 33 (02), 283-285 (2020).</li>
<li>Yang, Q. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+natural+dye+to+herbal+medicine%3A+a+systematic+review+of+chemical+constituents%2C+pharmacological+effects+and+clinical+applications+of+indigo+naturalis%5BTitle%5D)+AND+%22Chinese+Medicine%22%5BJournal%5D)">From natural dye to herbal medicine: a systematic review of chemical constituents, pharmacological effects and clinical applications of indigo naturalis.</a> Chinese Medicine. 15 (1), 127(2020).</li>
<li>Chen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+application+value+of+water+test+method+in+the+identification+of+Chinese+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Traditional+Chinese+Medicine+Management%22%5BJournal%5D)">The application value of water test method in the identification of Chinese medicine.</a> Journal of Traditional Chinese Medicine Management. 30 (10), 133-134 (2022).</li>
<li>Liu, X. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Establishment+and+application+of+a+rapid+quality+inspection+method+for+Indigo+Naturalis+based+on+quantitative+portrayal+of+water+testing+process%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Pharmacologica+Sinica%22%5BJournal%5D)">Establishment and application of a rapid quality inspection method for Indigo Naturalis based on quantitative portrayal of water testing process.</a> Acta Pharmacologica Sinica. 57 (11), 3411-3418 (2022).</li>
<li>Mengual, O., Meunier, G., Cayre, I., Puech, K., Snabre, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterisation+of+instability+of+concentrated+dispersions+by+a+new+optical+analyser%3A+the+TURBISCAN+MA+1000%5BTitle%5D)+AND+%22Colloids+and+Surfaces+A%3A+Physicochemical+and+Engineering+Aspects%22%5BJournal%5D)">Characterisation of instability of concentrated dispersions by a new optical analyser: the TURBISCAN MA 1000.</a> Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 152 (1), 111-123 (1999).</li>
<li>Olatunji, O. N., Du, J., Hintz, W., Tomas, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+particle+sedimentation+analysis+in+sterically-stabilized+TiO2+particles+stability+assessment%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Powder+Technology%22%5BJournal%5D)">Application of particle sedimentation analysis in sterically-stabilized TiO2 particles stability assessment.</a> Advanced Powder Technology. 27 (4), 1325-1336 (2016).</li>
<li>Ferrentino, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fining+of+red+wine+monitored+by+multiple+light+scattering%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Agricultural+and+Food+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Fining of red wine monitored by multiple light scattering.</a> Journal of Agricultural and Food Chemistry. 65 (27), 5523-5530 (2017).</li>
<li>Ramezani, M., Ferrentino, G., Morozova, K., Scampicchio, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiple+light+scattering+measurements+for+online+monitoring+of+milk+fermentation%5BTitle%5D)+AND+%22Foods%22%5BJournal%5D)">Multiple light scattering measurements for online monitoring of milk fermentation.</a> Foods. 10 (7), 1582(2021).</li>
<li>Yang, H. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+approach+to+evaluate+the+particle+growth+and+sedimentation+of+dispersed+polymer+microsphere+profile+control+system+based+on+multiple+light+scattering%5BTitle%5D)+AND+%22Powder+Technology%22%5BJournal%5D)">A new approach to evaluate the particle growth and sedimentation of dispersed polymer microsphere profile control system based on multiple light scattering.</a> Powder Technology. 315, 477-485 (2017).</li>
<li>Zhang, X. X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Treatment+of+non-high-risk+acute+promyelocytic+leukemia+with+realgar-indigo+naturalis+formula+%28RIF%29+and+all-trans+retinoid+acid+%28ATRA%29%3A+study+protocol+for+a+randomized+controlled+trial%5BTitle%5D)+AND+%22Trials%22%5BJournal%5D)">Treatment of non-high-risk acute promyelocytic leukemia with realgar-indigo naturalis formula (RIF) and all-trans retinoid acid (ATRA): study protocol for a randomized controlled trial.</a> Trials. 21 (1), 7(2020).</li>
<li>Sugimoto, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+efficacy+and+safety+of+oral+Qing-Dai+in+patients+with+ulcerative+colitis%3A+a+single-center+open-label+prospective+study%5BTitle%5D)+AND+%22Digestion%22%5BJournal%5D)">Clinical efficacy and safety of oral Qing-Dai in patients with ulcerative colitis: a single-center open-label prospective study.</a> Digestion. 93 (3), 193-201 (2016).</li>
<li>Lin, Y. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+assessment+of+patients+with+recalcitrant+psoriasis+in+a+randomized%2C+observer-blind%2C+vehicle-controlled+trial+using+indigo+naturalis%5BTitle%5D)+AND+%22Archives+of+Dermatology%22%5BJournal%5D)">Clinical assessment of patients with recalcitrant psoriasis in a randomized, observer-blind, vehicle-controlled trial using indigo naturalis.</a> Archives of Dermatology. 144 (11), 1457-1464 (2008).</li>
<li>Sun, Q., Leng, J., Tang, L., Wang, L., Fu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Comprehensive+review+of+the+chemistry%2C+pharmacokinetics%2C+pharmacology%2C+clinical+applications%2C+adverse+events%2C+and+quality+control+of+indigo+naturalis%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">A Comprehensive review of the chemistry, pharmacokinetics, pharmacology, clinical applications, adverse events, and quality control of indigo naturalis.</a> Frontiers in Pharmacology. 12, 664022(2021).</li>
<li>Yang, Y. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+and+analysis+of+the+commodity+quality+of+Indigo+Naturalis+herbs+in+Beijing+area%5BTitle%5D)+AND+%22Lishizhen+Medicine+and+Materia+Medica+Research%22%5BJournal%5D)">Investigation and analysis of the commodity quality of Indigo Naturalis herbs in Beijing area.</a> Lishizhen Medicine and Materia Medica Research. 23 (07), 1787-1788 (2012).</li>
<li>Yao, Z. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+study+of+thirty-eight+batches+of+indigo+naturalis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chengdu+University+of+TCM%22%5BJournal%5D)">Comparative study of thirty-eight batches of indigo naturalis.</a> Journal of Chengdu University of TCM. 34 (02), 86-88 (2011).</li>
<li>Bai, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+indigo+and+indirubin+in+indigo+naturalis+by+HPLC%5BTitle%5D)+AND+%22Modern+Chinese+Medicine%22%5BJournal%5D)">Determination of indigo and indirubin in indigo naturalis by HPLC.</a> Modern Chinese Medicine. 12 (08), 27-29 (2010).</li>
</ol>

作者声明无利益冲突。

根据中医理论，青黛具有清热解毒、凉血、消斑、泻火定惊的功效。基于随机双盲对照临床试验11,12,13，青黛除传统用于治疗咳嗽痰多、出血症状、疮疡肿毒、肝热及癫痫外，对银屑病、溃疡性结肠炎和急性早幼粒细胞白血病也具有疗效。由于青黛来源多样，其质量差异较大，且含量检测过程复杂。一方面，青黛的来源包括马蓝（Strobilanthes cusia (Nees) Kuntze）、蓼蓝（Persicaria tinctoria (Aiton) Spach）和菘蓝（Isatis tinctoria L.），不同产地环境及采收时间导致其固有质量存在差异14；另一方面，青黛的制备需经过浸泡发酵、石灰打靛、水飞精制等步骤，该工艺易导致产品质量不一，且批次间成分含量波动较大。目前多项研究表明，青黛指标性成分含量的合格率较低。伪劣产品引发严重的质量问题，使其临床应用极为困难15<s...

在传统中医中，疾病治疗过程中，中药的质量直接影响药物的临床疗效及治疗过程的安全性。利用先进的鉴定技术，可评估中药的疗效并保障使用者的安全。中药水试法是指将药材浸入水或溶剂中，通过观察其颜色、大小和形状的变化，快速而准确地判断药材真伪的方法1。
它最初是中药鉴别的良好选择。然而，传统水试法的缺点在于，由于依赖肉眼观察的主观性，其对中药真伪的鉴别准确性和灵敏度较低2。水试法中使用的关键药材之一是青黛，被认为对小儿高热、银屑病、白血病和溃疡性结肠炎具有疗效3。真正的青黛在水面漂浮，振摇后水液不呈深蓝色；而伪品青黛的颗粒会下沉，振摇后水液变为深蓝色4。其原理在于优质青黛含有疏水且易漂浮的靛蓝、靛玉红及其他有机成分。相反，由于有机质含量低、掺入大量石灰且质地较重，部分掺伪青黛颗粒会迅速下沉5。然而，该方法仅属于简单的定性鉴别，难以实现中药材真伪的快速判断，也无法揭示青黛在水中的变化过程。
多重光散射技术是一种基于激光穿过样品时进行多角度光信号扫描的检测技术。当入射光穿透样品或遇到颗粒时，会发生光的散射。若散射光继续穿透样品，则形成透射光信号；若样品浓度较高，光会被颗粒反射，形成背向散射光信号。光强度的变化反映了液体体系中颗粒浓度和颗粒尺寸的变化6。多重光散射仪器可通过多重光散射技术快速、准确地分析悬浮液、乳液和泡沫液体中的乳化、絮凝、沉降和破裂等现象，并可对上述现象发生速率等特征进行定量分析。
多重光散射技术在颗粒稳定性监测7、红葡萄酒澄清8和牛奶发酵质量控制9方面已显示出显著优势。利用该技术，可使传统靛蓝天然品的水试方法变得直观、定量且科学。因此，本研究基于多重光散射技术原理，以样品的图比斯坎稳定性指数（TSI）作为质量控制指标，建立了一种对靛蓝天然品质量进行快速评价的方法（图1）。

<table><tbody><tr><td>分析天平（万分之一）</td><td>Sartorious，德国</td><td>BSA224S&amp;nbsp;</td><td>www.sartorius.com.cn</td></tr><tr><td>漏斗</td><td>成都科龙化工试剂有限公司</td><td>直径 5 cm</td><td>www.cdkelongchem.com</td></tr><tr><td>青黛 S1</td><td>福建仙游</td><td>20210501</td><td></td></tr><tr><td>青黛 S2</td><td>四川雅安</td><td>20201102</td><td></td></tr><tr><td>青黛 S3</td><td>福建仙游</td><td>20161012</td><td></td></tr><tr><td>青黛 S4</td><td>福建仙游</td><td>20180305</td><td></td></tr><tr><td>&amp;nbsp;铁圈</td><td>成都科龙化工试剂有限公司</td><td>/</td><td>www.cdkelongchem.com</td></tr><tr><td>铁架台</td><td>成都科龙化工试剂有限公司</td><td>/</td><td>www.cdkelongchem.com</td></tr><tr><td>Mili-Q 超纯水仪</td><td>Milipore，美国</td><td>Mili-Q</td><td>www.merckmillipore.com</td></tr><tr><td>九号筛</td><td>成都科龙化工试剂有限公司</td><td>平均孔径 75 &amp;micro;m</td><td>www.cdkelongchem.com</td></tr><tr><td>样品瓶</td><td>法国 Formulaction 公司</td><td>底径 2.6 cm，高 6 cm</td><td>www.formulaction.com</td></tr><tr><td>七号筛</td><td>成都科龙化工试剂有限公司</td><td>平均孔径 125 &amp;micro;m</td><td>www.cdkelongchem.com</td></tr><tr><td>Turbisoft Lab 多重光散射仪</td><td>法国 Formulaction 公司</td><td>Turbisoft Lab 2.3.1.125 Fanalyser 1.3.5</td><td>www.formulaction.com</td></tr><tr><td>称量纸</td><td>成都科龙化工试剂有限公司</td><td>/</td><td>www.cdkelongchem.com</td></tr></tbody></table>

利用多重光散射快速检测青黛的质量

Fast Inspection of Quality of Indigo Naturalis by Multiple Light Scattering

中药质量控制是中药研发的关键组成部分。面对中药现代化和国际化的挑战，迫切需要建立系统而有效的中药质量鉴定流程，并亟需开发高效、准确且环境友好的新型分析与检测技术。
多重光散射是一种前沿的分析方法，能够在不改变样品性质或状态且不使用有机试剂的情况下，准确快速地评估中药的质量。青黛被认为是治疗小儿高热、银屑病、白血病和溃疡性结肠炎的良好药物。本研究利用多重光散射仪器精确记录了青黛粉末加入水中的过程。
该仪器的定性与定量测量可用于准确捕捉靛蓝天然粉末入水后的整体运动轨迹及沉降行为，并建立一种快速评价靛蓝天然质量的方法，其中以样品的透射和背向散射光谱图作为定性指标，稳定性指数作为定量指标。基于多重光散射的分析技术为靛蓝天然的质量评价提供了一种快速、准确、绿色且环境友好的方法，有助于高品质靛蓝天然的研发与转化。

图2A-D 分别对应青黛的S1、S2、S3和S4。A为优质青黛，在0-10分钟内任意高度的透光率相同，非常稳定。B为普通青黛，其透光率随时间略有波动，总体较为稳定。C和D为伪劣产品。伪品青黛的透射光谱可能存在两种情况：C在测定初始时刻透射光迅速下降，且样品瓶底部的透射光明显低于顶部，表明样品瓶内立即发生沉淀，且沉淀速度很快；而D在零时刻透射光稳定，随后随时间延长缓慢下降。与C相比，表明样品瓶内发生缓慢沉降。
图3A-D 分别对应青黛的S1、S2、S3和S4。由背向散射光的光谱数据可大致推断，样品数据与透射光结果一致。无波动或波动较小（分别为图3A和图3B）表明样品稳定。图...

本文介绍了一种基于多重光散射技术的质量评价方法，用于评估青黛的质量。

中药质量控制是中药研发中的关键组成部分。面对……的挑战

该方法可在不改变样品性质或使用有机试剂的情况下，准确、快速地评估中药的质量。该技术的主要优势在于提供了一种快速、准确的定量评价方法，有助于推动高质量中药的开发与转化。我们认为，该方法将对中医药质量控制领域，特别是真伪鉴别方面，具有重要帮助。首先选取四批不同的青黛药材粉末用于检测。取每份样品，依次过七号和九号筛，收集介于这两层筛之间的粉末。然后取称量纸，准确称取0.2克已收集的粉末，并将该称取量留作后续使用。接下来，架设一个铁架台，并在其上方放置一个带有直径为5厘米漏斗的铁环。用移液管吸取20毫升纯水加入样品玻璃瓶中，然后将样品玻璃瓶直接置于漏斗正下方，确保漏斗下缘与瓶口对齐。从漏斗下缘上方80厘米的高度释放样品，使其沿漏斗自由滑落进入样品瓶中。打开Turbiscan实验室仪器，并预热30分钟。点击顶部菜单中的“新建文件”按钮，创建一个新的空白测量文件。点击顶部菜单中的Turbiscan实验室温度图标，将仪器的目标温度设置为25摄氏度。接下来，单击“程序化分析”以进入设置分析程序。将该程序添加到列表中。然后在任务栏的分析序列中输入任务持续时间为10分钟，每个周期的任务时段为30秒，共21次扫描。将制备好的样品瓶放入测量系统中。程序设置完成后，点击“开始”以启动测量。数据采集结束后，点击计算参数列表，以自动计算Turbiscan稳定性指数。优质青黛在0至10分钟内，样品瓶各高度处的透光率保持一致。普通青黛的透光率随时间有轻微波动。伪品青黛产品则表现出透光率迅速下降，且样品瓶底部的透光明显较低。劣质样品在初始时间表现出稳定的透射率，但随时间推移而下降。稳定样品一和二的背向散射曲线显示几乎没有波动，而不稳定样品三和四则表现出由沉降引起的浊度变化。样品三和四的高Turbiscan稳定性指数值表明其稳定性较差。然而，样品一和样品二的斜率接近于零。该过程中的一个关键步骤是，在避免振荡的前提下，应尽快将装有样品的玻璃瓶移入样品舱内

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通过多重光散射快速检测 Indigo Naturalis 的质量

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