近年来，许多研究学者利用光谱分析技术，在中草药的品质评价、资源开发、药效成分探索等方面进行了研究。光谱分析技术不仅为中草药日常检验、分析工作提供参考与指导，还为中草药质量标准的制定奠定良好的基础，并且对提高中草药质量的控制及中草药规范化生产等方面，都具有非常重要的现实意义。
药物与人类现实生活密切相关，药物的吸收、代谢、分布及排泄等直接影响到药物在人体内作用部位的浓度和有效浓度的持续时间，从而决定着药效作用（药理作用和毒性作用）的发生、发展和消除。蛋白质是生物体内具有重要生理功能的大分子，是药物发挥药效的重要载体和靶分子，探讨具有药理活性的小分子与蛋白质的相互作用及作用机理，对于了解药物发挥药效的作用机制，揭示药物药效的实质内涵具有重要意义。利用光谱技术系统研究中药与蛋白质的结合作用，探讨它们的结合机理等信息，为全面认识中药的作用机制、不良反应等提供实验依据。
3.1 光谱技术研究国外研究动态
近年来，光谱分析技术以其“多、快、好、省”的特点引起了医药行业的重视。如美国食品药物管理局(FDA)、欧洲和加拿大药物局已正式采用近红外光谱分析技术取代繁琐费时的分析方法。Woo等运用模式识别方法结合近红外反射光谱，鉴别了中韩两国的黄芪，发现来自中国和韩国的同种黄芪谱图基本无差异，峰位置偏移较大。Rotondo等用红外来鉴定中药注射剂的指纹特征，该学者鉴定药品是“清开灵”，通过比较不同中药品种的注射剂以及不同厂家、不同批次的同一品种的“清开灵”注射剂。得出对比图谱。Bulgakova等利用二维相关红外分析技术对“清开灵”注射剂进行了分析，结果表明:“清开灵”的变质可能是由于药物放在常温空气中，黄酮被氧化所导致的。并且还会导致化合物的构象甚至结构的变化，这些变化大多与共轭羰基和杂芳环有关，通过该技术可以研究变质机理和进行药物的质量控制[3]。Rafael等用近红外光谱结合主成分回归和偏最小二乘,对西洋参中的十几种人参皂甙进行同时定量分析。Berry等也用同样的方法测定了三七中6种人参皂甙的含量,
结果的精确度与高效液相色谱相近。指纹图谱方法被欧洲用于控制草药质量，而日本的主要生产药物的企业则使用高效液相指纹图谱来控制药物的质量。美国FDA制定的《植物草药指南》中已经明确把指纹图谱作为此类混合物质群的质量控制方法。[4]
3.2光谱技术研究国内研究动态
中药光谱分析法是指在光(或其它能量)的作用下，通过测量中药产生的发射光、吸收光或散射光的波长和强度来确定物质的结构和化学成分的分析方法。常用于中药检测的光谱分析技术主要包括: 紫外吸收光谱、红外光谱、原子吸收光谱、发射光谱、荧光光谱和拉曼光谱。并且，利用紫外光谱方法可以鉴别中药真伪。分析样品则可以用红外光谱法分析，由此法得出化合物中分子官能团的红外吸收频率。红外光谱使用的分析方法对采样方法要求灵活，具有简单、快捷以及测试成本低等优点，中药的快速鉴别及定量分析经常使用。2021年，刘燕等采用紫外光谱法鉴别各种谷精草混淆品。虽然其中两个谷精草都在两个吸收波长处出现了最大吸收峰。但是谷精草出现最大吸收峰的两个波长与毛谷精草出现最大吸收峰的波长并不相同，即在紫外光谱上的差异很大，所以由紫外光谱检测可以很容易区别出三者。在2021年，王璐用红外光谱法鉴别中药饮片金银花掺伪与否。其在红外吸收光谱中有3个区间的峰型和个数有很大不同，由其峰个数的差异，可识别真伪。2021年，王磊等利用近红外高光谱图像对西部五个产地的宁夏枸杞进行产地鉴别。使用近红外高光谱图像，基于ZCA白化、PLSDR和softmax这三个分类的模型表现最优异，有效的鉴别出了宁夏枸杞是来源于这五个产地的哪一个。紫外光谱法在定量分析方面表现出灵敏度高、准确性和重现性好的特点。广泛应用紫外光谱法来测定中药材有效成分的含量。而红外在定性方面则有待加强。[5]
拉曼光谱技术鉴别中药材也是表现突出，但是这个技术是一个新起的研究，技术研究并不完全透彻。而中药拉曼光谱特征峰的归属一直是一个难题，一般是搜索文章或与对照品进行比对归属，耗费精力和大量时间，构建中药材的拉曼数据库很有必要。建立数据库面临以下挑战：一是中药饮片种类基数庞大，有效成分复杂，对照品少；二是中药成分分子同分异构体多，即使是同一分子在构象上的差异也会使得拉曼光谱有所不同，使部分特征峰的位置发生偏移。为了提供更好的技术支撑和保障中药生产智慧化发展，要对拉曼光谱技术足够了解并掌握。[6]
我国在该领域的研究起步较晚，水平相对落后。目前，国家药品监督管理局正加紧对中药(针剂)指纹图谱的制定。但是由于中草药成分的复杂性和受研究手段(方法和仪器)的限制，中草药有效成分分析方法的研究滞后，而中药的研究发展有赖于对中草药化学成分的认识，因此这方面的欠缺严重影响着我国中药事业的向前发展。[7] 光谱分析法的应用，有利于中药及其周边产品进入国际市场。
3.3光谱分析技术
常用的中草药光谱分析方法主要有：荧光光谱、紫外吸收光谱、拉曼光谱和红外光谱法等。目前光谱技术与计算机技术的联合使用也普遍的应用于中草药的鉴别。
3.3.1 荧光光谱法(FIR)
荧光光谱是指荧光物质在被不同波长的光激励后，所发射出的不同波长的荧光。因此，样品的定性和定量分析方法可以用荧光光谱法分析其荧光特性，该法是现代分析化学的一种重要分析手段。由于许很多生物分子在受到激发后可以发出荧光，而且荧光检测技术具有简便、快速、灵敏度高、用样少等优点，这些优点被应用到药物和蛋白质分子相互作用的研究中。通过得到药材和蛋白分子作用的荧光光谱，可以得到它的荧光寿命、量子产率等。可以从中获取的参数有：蛋白质分子构象的变化、结合位置和结合常数等。为蛋白质结构和功能的进一步探讨提供了有价值的信息。[8]
3.3.2 紫外吸收光谱法(UV)
紫外光谱是由于不同中草药所含成分不同，其不饱和程度也有所不同，从而导致紫外吸收光谱的曲线形态、峰位和光谱峰强度出现差异，因此根据曲线的差异而实现鉴定的目的。紫外-可见吸收光谱因其较高的灵敏度和准确度、分析快等特点，已被广泛应用于无机和有机化合物的定性和定量分析，在分析测定中时一种较为常见的方法。
紫外-可见吸收光谱指的是分子吸收外来的光，导致外层电子发生跃迁。药物与蛋白质分子相互作用使蛋白质的分子结构发生变化，吸收峰发生位移就是其直接表现，由此可研究药物与蛋白质间的作用机理。
3.3.3 红外光谱法(IR)
红外光谱法主要分为近红外光谱、中红外光谱和远红外光谱法。在化学领域中，红外光谱主要用于研究有机物分子中官能团和化学键结构的基础研究，以及化合物的定性定量，化合物的结构鉴定应用最为广泛。其中，中红外光谱技术在研究领域应用比较广泛。
中红外光谱分析技术：是一种高效、快速、准确的现代分析技术，其主要分布在2.5~25um区域内，因为大多数的有机物和无机物的吸收带均出现在中红外区，也称为“指纹区”。中红外光谱分析法具有检测样品多重选择性、检测本钱低、分析高速、不伤样品和分辨率高等特点。中红外光谱一般显示出较好的客观性及重现性。
3.4药物与蛋白质相互作用研究的现状
3.4.1 国外研究进展
国外在药物与蛋白质相互作用相关方面的研究起步较早，研究也较为深入。研究者采用各种技术手段和技术路线从不同方面对药物与蛋白质相互作用开展了研究。1939年英国生物学家John DB首次采用晶体衍射实验方法测得了蛋白质结构，之后英国物理学家John CK和Max FP采用X射线技术首次研究了血红蛋白及肌红蛋白的三维结构。自此之后，蛋白质的研究从氨基酸残基序列的测定迈进到空间构象-结构的确定。近年来发现疯牛病、克-雅氏病等神经退行性疾病是由Prion病蛋白所致，而构象变化在Prion病蛋白的致病因素中起着至关重要的作用。这使人们进一步认识到蛋白质构象及其变化的研究对生物体生理功能有着重要的意义，为研究药物与蛋白质相互作用的信息提供了重要的研究基础[9]。
F?rster等提出的荧光能量转移理论被广泛应用于测量分子间距离以及动态监测蛋白质分子间的相互作用，为测定蛋白质分子内部结构提供了一个简便、快速灵敏的途径。1998年，Veglia等人采用核磁共振光谱技术研究了β-咔啉衍生物和人血清白蛋白之间的相互作用[10]。2000年，Valatar等人利用光散射技术研究了牛血清白蛋白和表面活性剂（十二烷基硫酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基聚氧乙烯醚）之间的相互作用。2003年，Gotti等采用毛细血管电泳法和圆二色谱技术研究了多奈哌齐和血清白蛋白之间的结合作用。2004年，Fabriciova等采用表面增强拉曼光谱研究了抗肿瘤药物活性成分大黄素和人血清白蛋白的相互作用[11]。结果表明，药物和蛋白质可以通过不同的结合位点发生相互作用。2007年，Chakrabarty等基于稳态及时间分辨荧光光谱技术研究了一种癌细胞光敏剂Norharmane（NHM）与BSA、HSA之间的结合作用。近几十年以来，随着光电探测器、分光器件和信号处理技术的发展，研究者采用多种实验技术联用以及采用不同技术路线来研究药物小分子与蛋白质的相互作用，这样可以利用不同方法之间的互补，可以把各自得到的结果相互参照和印证，以使获得更为可靠的信息。2008年，Kathiravan等利用吸收光谱和荧光光谱技术研究了二氧化钛胶体和牛血清白蛋白之间的相互作用，探讨了二氧化钛胶体对蛋白质猝灭的机理。2009年，Naik等利用紫外吸收光谱、傅里叶红外光谱以及荧光光谱研究了抗菌药物复方新诺明和牛血清白蛋白之间的结合作用，得到了它们之间的热力学参数、结合常数等信息。2010年，Matei等人采用稳态荧光光谱技术、同步荧光光谱和圆二色谱研究了人血清白蛋白和山奈酚的相互作用。Mandal等人基于稳态和时间分辨光谱以及圆二色谱技术研究了氨基酸天冬氨酸和血清白蛋白的相互作用；2011年，Shahabadi等人利用荧光光谱、紫外吸收光谱、圆二色谱和傅里叶红外光谱研究了叔丁基氢醌与牛血清白蛋白之间的结合作用。2016年，什瓦吉大学研究人员利用荧光光谱法究了BSA和硫酸阿他唑韦（AS）的相互作用。2018年，Sahar
Bahram等利用激发发射矩阵荧光光谱法结合三支化学计量学分析对牛血清白蛋白二级结构基序的变化进行了估算。2019年，Abdulrahman A. Al-Mehizia等通过光谱法对吡唑啉哒嗪衍生物与牛血清白蛋白之间的相互作用进行了研究，研究表明，BSA与哒嗪相互作用涉及的荧光猝灭机制为静态猝灭，两者之间也发生了复合物的形成。
2020年，Goncharenko N. A等通过荧光光谱法研究了牛血清白蛋白与抗癌药物吉西他滨相互作用的机制，这项研究表明，GEM分子在平均距离上定位于蛋白质生物分子的极性带电氨基酸残基附近，且蛋白质与配体分子之间存在氢键和疏水相互作用。
2021年，Duysak Taner等利用荧光光谱法测定谷胱甘肽与蛋白质的结合，研究表明，蛋白质-谷胱甘肽相互作用足够强，使所有的谷胱甘肽结合位点被充分占据。
3.4.2 国内研究进展
药物与蛋白质相互作用的研究在国内已得到了广泛的重视，国家自然基金已先后将药物与蛋白质的相互作用研究列为资助课题和项目，许多高校和科研机构也陆续开展了相关研究，并取得了一些阶段性研究成果。山西大学杨频课题组采用荧光光谱技术研究了蛋白质与多种金属离子的相互作用，得到了一些有意义的结果。他们在荧光增强的情况下推导出了计算小分子与蛋白质相互作用的结合常数和结合位点的新的理论公式，并得到了国内外有关同行的认可，其所提出的理论公式已被应用于药物与蛋白质相互作用的研究中。南开大学张勇等在假设荧光分子的荧光强度与其游离浓度成正比，且蛋白质大分子有n个独立的结合点的前提下，提出了求取药物与蛋白质作用的结合常数和结合位点数的线性回归公式，但此公式只有在静态猝灭的情况下才比较准确。重庆大学夏之宁课题组针对经典荧光光谱技术存在的不足，提出改进荧光光谱法研究了药物和血清白蛋白的相互作用，并把得到的结果与经典荧光光谱方法进行了对比讨论，最后通过紫外吸收光谱技术对改进荧光光谱方法进行了验证。
南昌大学倪永年课题组采用光谱技术在模拟人体生理条件下研究了几种药物小分子（山姜素等）与BSA之间的相互作用，并结合化学计量方法（多元曲线辨析、交替最小二乘法）对获得的数据进行辨析，得到作用体系中一般方法中所不能获得的纯物质的浓度图和光谱图。中科院武汉物理与数学研究所刘买利采用核磁共振技术对药物与蛋白质的作用进行了研究，建立了低亲和性竞争结合模型，提出了新的Epitope Mapping方法用来讨论药物分子在结合位点的空间取向。西北大学宋正华课题组提出药物与蛋白质结合作用的流动注射-化学发光法模型，并将其应用于头孢菌素等药物与几种模型蛋白的作用研究，同时采用光谱技术进行了验证，得到了基本一致的结果。武汉大学刘义采用表面等离子和荧光光谱对药物（两性霉素B）与HSA结合作用进行了动力学分析，另外还利用电化学、分子对接结合传统光谱方法研究了多种药物与蛋白的相互作用，得到了一些有意义的结果。[12] 2014年，吴锦绣等利用利用紫外-可见光谱法和荧光光谱法对Dy3+与BSA之间的相互作用进行了研究，研究发现BSA的构象和微环境都随着Dy3+的加入而改变。2015年，刘家琴等用荧光光谱法研究了模拟生理条件下磺脲类降糖药物格列美脲、格列本脲与牛血清白蛋白（BSA）的相互作用。结果表明，格列美脲、格列本脲均对BSA的荧光有猝灭作用，其猝灭机理均为静态猝灭。2016年，申炳俊利用多种荧光手段研究植物活性成分与人血清白蛋白及核酸相互作用的光谱规律特征，实验结果表明，ctDNA与三种被分析分子作用后能很好的将EB-ctDNA体系的荧光进行不同方式的猝灭，且都出现了减色效应。
2017年，张洁怡利用利用紫外光谱法、荧光光谱法等研究了白背三七中多种具有降血糖作用的黄酮类药物对牛血清白蛋白（BSA）结构的影响，结果表明，木犀草素、槲皮素、山奈酚与牛血清白蛋白结合作用较强，它们都使BSA的构象发生了变化。2019年，龚爱琴等利用荧光法对琥珀酸曲格列汀（QGLT）与牛血清白蛋白之间的相互作用规律进行了研究。试验结果表明QGLT与BSA之间的自发结合是主要通过氢键与范德华力，且使BSA的荧光降低的猝灭方式为静态猝灭。2020年，杨美玲等利用紫外吸收光谱法、荧光光谱法和圆二色谱法研究了三聚氰胺与牛血清白蛋白之间的相互作用。研究结果表明，三聚氰胺与牛血清白蛋白相互作用可在基态时形成一种新的复合物从而导致牛血清白蛋白的荧光猝灭，其猝灭方式为静态猝灭，而圆二色谱法的研究结果显示，三聚氰胺对牛血清白蛋白的二级结构具有较大的影响。
2021年，胡晶静和童裳伦利用光谱法对碳量子点与人血清白蛋白之间的作用进行了研究，试验结果表明，蛋白质荧光发生猝灭是因为碳量子点与HSA结合形成了复合物，通过结合常数KA与结合位点数n的计算可以得出碳量子点与HAS之间的结合位点数为1。
综上所述，尽管几十年来，国内外科研工作者已经在该领域进行了大量的研究，目前，国内外在药物与血清白蛋白的结合作用中采用的研究手段大多是荧光光谱、傅里叶红外光谱、紫外吸收光谱和圆二色谱技术等，目前，药物与血清白蛋白相互作用的信息由这些技术可以得出，但是进一步深入研究仍然具有十分重要的意义。
3.5目前研究的优缺点
1、优点：光谱分析方法是一种间接分析方法, 它的光谱衡量技术、化学计量学技术和基础测量技术的有机结合, 可以快速、高效地对样品进行定性和定量分析。与传统分析技术相比, 光谱分析技术通过对样品的一次简单测量, 即可在几秒至几分钟之内同时测定一个样品的几种至十几种性质数据或浓度数据, 而且被测样品用量小、无破坏、无污染, 具有高效、快速、成本低和绿色的特点。光谱分析技术广泛应用于石油化工、农业、饮料、药物定性定量分析等众多领域。[13]
2、缺点：（1）中药的基础研究：推进光谱分析技术在中药领域的应用, 首先必须加强相应的中药基础研究工作。光谱分析技术应用的前提必须要找到能够表征中药质量的化学物质作为分析的对象基础, 并且能够用传统的分析方法对其进行分析。因此加强中药的基础研究工作, 光谱分析技术在中药领域会得到更好的应用。(2)光谱分析技术测定的准确度决定于建立的分析模型的准确性。建立理想的数学模型必须首先选取足量的有代表性的样品建立校正集样本, 选择校正集样本必须考虑中药的不同产地, 种植、采摘、炮制等方面的差别, 以及样本颗粒度、含水量等诸多因素的影响。[14]
