综述：基于图像的色度分析方法和CIELab色彩空间在药物科学中的应用：叙述性综述

《International Journal of Pharmaceutics: X》：Developments in image-based colorimetric analysis methods and applications of CIElab color space in pharmaceutical sciences: A narrative review

本综述系统阐述了CIELab色彩空间在药物科学中的前沿应用，重点介绍了该技术如何通过客观量化取代传统主观视觉评估，在药物稳定性（如降解监测、光稳定性研究）、质量控制（包括 counterfeit 检测）、包衣工艺评估和外观均匀性分析等领域发挥关键作用。文章详细解析了ΔE?等量化指标在评估药物颜色变化中的优势，并展望了其与过程分析技术（PAT）结合的未来趋势，为药物研发和质量控制提供了重要的技术参考。

　　

引言

颜色评估在制药工业中至关重要，它不仅影响产品的视觉特性，更关乎其质量和安全性。药物的颜色会影响患者用药依从性，因为不同的颜色有助于区分药物，从而降低用药错误的风险。此外，药物颜色的变化可能预示着污染、杂质或降解等潜在问题，因此在整个产品保质期内监测和保持颜色完整性至关重要。传统的视觉检查方法虽然常用，但具有主观性且易出现不一致性，使其不适用于精确评估。因此，先进的仪器技术日益受到重视，其中国际照明委员会（CIE）Lab色彩空间因其准确性和适用性而得到广泛认可。

CIELab色彩空间简介

CIELab色彩空间，也称为Lab，是由CIE于1976年开发的色彩模型。它被设计为一个感知上均匀的空间，这意味着给定的数值变化对应于相似的感知颜色变化。这使其在需要精确颜色测量和比较的应用中特别有用，例如在制药行业。在绝对颜色测量中，a^?轴代表绿色和红色之间的对立，负值表示偏向绿色，正值表示偏向红色。类似地，b^?轴对应于蓝色和黄色之间的对比，负值偏向蓝色，正值偏向黄色。最后，L^?值范围从0（代表理想的绝对黑色）到100（代表理想的绝对白色）。颜色变化可以通过ΔE^?来整体感知，其计算公式为：ΔE^? = √[(L^? - L₀^?)² + (a^? - a₀^?)² + (b^? - b₀^?)²]。颜色测量技术是一种非破坏性分析方法，可以在不损害样品完整性的情况下评估光学性质。

稳定性与质量控制

稳定性

颜色是药物产品稳定性评估的关键参数。三刺激值色度法是一种高效的快速技术。研究表明，CIELab方法可用于评估多种药物剂型的稳定性。例如，有研究使用CIELab值评估了四种白色固体剂型（茶碱片、头孢西丁钠注射用粉末、氟氯西林钠胶囊和卡托普利片）在稳定性试验中的颜色变化，揭示了除茶碱外所有药物的颜色变化与药物含量之间存在线性关系。另有研究对含有哌啶衍生物的白色未包衣片进行了考察，在加速条件下储存后，通过色度计测量颜色变化，并结合颜色强度（CI）测量来有效表征变色动力学。对雷贝拉唑、抗坏血酸粉末和靛蓝胭脂红片的研究也表明，色度法为进行稳定性研究和获得可靠结果提供了可接受、高效且直接的方法。对乙酰氨基酚溶液的研究进一步证实，色度法能够准确一致地分析颜色，是评估药物溶液稳定性和进行质量控制测试的快速合适方法。

光稳定性

光诱导降解是影响药物稳定性的一个关键因素。CIELab色彩测量已被广泛用于评估光敏感药物的光稳定性。早期研究通过测量包衣和未包衣磺胺异二甲嘧啶片在紫外光照射下的L、a、b值，评估了紫外吸收薄膜包衣在光稳定性和防止颜色变化方面的有效性。对甲基多巴的研究探讨了表面处理技术对其光稳定性的增强作用，通过色差计测量处理前后的颜色变化，发现某些溶剂处理和抗氧化剂能显著降低光降解速率。对核黄素片的研究利用CIELab色彩空间量化光照下的颜色变化，评估了其光反应性和稳定性，发现湿法制粒片剂颜色变化最显著。对氨氯地平苯磺酸盐片的最新研究通过测量ΔE^?，发现二氧化钛（TiO₂）在光照下对包衣片剂的颜色变化有显著影响，同时也对维持活性成分的光稳定性至关重要。

counterfeit 检测

counterfeit 药品的检测是重要的质量控制环节。研究表明，CIELab色彩空间测量可以作为一种快速、便捷的方法来识别 counterfeit 药品。通过对不同品牌的西地那非片（如Viagra?）进行颜色测量，发现具有特定颜色的真品片剂具有区别于 counterfeit 品的独特颜色参数。这种方法在缺乏精确且昂贵分析方法的地区尤其具有应用价值。

质量控制

在质量控制方面，CIELab色度法可用于快速、非破坏性地评估片剂硬度。研究表明，片剂表面颜色与抗张强度之间存在相关性，这为实时监测制药过程中的质量偏差提供了一种简单、经济的方法，符合FDA的过程分析技术（PAT）倡议。此外，该技术还可用于预测片剂药物含量，例如通过结合数字紫外/可见光成像与三刺激值色度法，成功预测了美洛昔康片的药物含量。对铜（II）组氨酸注射液的颜色研究也表明，CIELab色彩系统可以作为传统方法（如紫外光谱法）的可靠、准确且非侵入性的替代方案进行质量控制。

药物包衣工艺评估

CIELab色度法在药物包衣工艺的评估和优化中也发挥着重要作用。研究通过测量使用二氧化钛和替代材料包衣的片剂的L、a、b值，客观比较了不同包衣材料的颜色质量，以寻找合适的二氧化钛替代品。另有研究通过在整个包衣过程中定期取样测量颜色值，监测和评估了安慰剂片芯的颜色变化，从而优化了包衣程序，确保了包衣应用的均匀性和一致性。

外观与颜色均匀性

确保药物产品外观和颜色的均匀性对于产品质量和消费者接受度至关重要。早期研究通过三刺激值色度法测量模拟不同组分的药用粉末混合物（如乳糖与着色颗粒）的颜色，评估了混合过程的均匀性和均质性。对片剂着色剂的研究强调了准确颜色测量在影响消费者感知和产品质量方面的重要性。对美托洛尔片的研究表明，与单独视觉检查相比，仪器颜色测量提供了一种精确、客观的方法来评估片剂颜色，确保了制药生产中的质量一致性。对蔗糖微丸包衣的研究通过测量微丸表面多个点的颜色，定量评估了颜色包衣的均匀性。对六种不同颜色包衣的安慰剂片进行的研究，将颜色测量与视觉评级相关联，为选择和控制药物产品的物理外观提供了数据驱动的方法。还有研究开发了一种通过数字图像分析和CIELab颜色值非破坏性评估粉末混合物混合均匀性的新方法，为确保药物配方中正确比例提供了可靠工具。

其他应用

除了上述主要应用，CIELab色度法还扩展到其他领域。例如，有研究使用便携式分光光度计定量评估被动皮肤过敏反应（PCA）中 Evans blue 染料的泄漏，发现ΔE值与常规比色法测量的染料量有良好相关性。在环境监测方面，利用移动设备并结合CIELab色彩空间中的a^?坐标，实现了对环境水样中磺胺甲恶唑的准确、可靠的比色检测。智能手机数字图像色度法（DIC）作为一种低成本、快速、灵敏的分析工具，在分析各种物质方面展现出巨大潜力。

CIELab的可及性及相对于其他方法的优势

CIELab色彩空间因其感知均匀性和设备无关性而在制药和生物医学分析中获得广泛接受。与RGB或CMYK等传统色彩模型不同，CIELab的结构反映了均匀的感知差异，使得相等的数值变化对应于一致的视觉区分。这一特性使其适用于检测和量化药物配方以及临床诊断中的细微色差。作为设备无关模型，CIELab能够在不同的分析平台之间实现标准化颜色检测，这对于确保质量控制程序的可重复性至关重要。其ΔE指标提供了颜色差异的可靠量化测量，便于评估批间均匀性和产品随时间的降解情况。

结论

本综述表明，三刺激值色度法是一种精确、快速的分析技术，适用于评估各种药物和材料特性。其应用范围包括受控温湿度条件下的稳定性评估、光敏感药物化合物的光稳定性评估、药物制剂的质量控制和表征、以及外观和颜色均匀性的定量分析。此外，该方法有助于基于光谱颜色特性检测 counterfeit 物质，为传统的主观视觉检查提供了更客观的替代方案。通过将颜色数据转化为可量化的指标（如CIELab），三刺激值色度法确保了在制药研究和质量保证中各种应用的可重复性和客观解释。建议未来对不同三刺激值色度技术进行进一步评估，以系统识别每种方法的优点和局限性，并探索该技术在其他材料中的应用及其在不同条件下评估各种药物化合物稳定性的有效性。