两种基于智能手机的比色微孔法，用于阿瓦普利替尼片剂的可持续高效分析

《Sustainable Chemistry and Pharmacy》：Two smartphone-assisted colorimetric microwell methods for sustainable and high throughput analysis of avapritinib tablets

　　摘要：本研究首次开发并验证了两种基于智能手机的比色微孔分析法（SP-CMW），用于定量测定片剂形式的阿瓦普利替尼。相较于需要复杂仪器且会产生大量废物的传统方法，这两种方法更具成本效益，也更环保。二者均基于相同的原理，即阿瓦普利替尼作为n电子给体与两种π受体——2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌和氯苯胺酸在乙腈中形成有色电荷转移复合物。阿瓦普利替尼分别与这两种受体反应后生成红色和紫色复合物。通过优化反应条件，并借助计算建模确认了氢键和π堆叠作用对复合物稳定性的作用。使用智能手机摄像头拍摄96孔板中有色产物的图像，再通过开源软件ImageJ分析RGB颜色强度。这两种SP-CMW方法展现出优异的分析性能：线性范围为0.16–25微克/孔（r2＞0.97），DDQ方法的检测限为0.8微克/孔，CLA方法的检测限为3.3微克/孔，平均回收率为99.11–101.55%，精密度（RSD）≤3.81%。与作为参考标准的已有吸光度微孔分析法相比，统计分析显示两者无显著差异（p＞0.05），从而证明了基于智能手机的方法的可靠性。每次样品分析仅产生200微升的废物，处理速度可达每小时176个样品，远超以往报道的方法。通过环境绩效与实用性指数对这两种方法的可持续性进行评估后，其总得分高达76.4分，高于现有方法的54.2–71.5分，体现了其在环境友好性、试剂消耗少、能耗低以及废物产生量少方面的优势。因此，这些SP-CMW方法为阿瓦普利替尼的质量控制提供了一种实用、经济且环保的替代方案，尤其适用于现场分析及资源有限的场合。

引言：分子靶向疗法的引入彻底改变了肿瘤学领域的发展，而小分子激酶抑制剂则是现代治疗理念的核心组成部分。阿瓦普利替尼是一种高效且选择性的KIT及血小板衍生生长因子受体α突变蛋白抑制剂，在治疗晚期系统性肥大细胞病以及携带特定PDGFRA 18号外显子突变的胃肠道间质瘤方面具有显著疗效（Teuber等人，2024；Sandow等人，2023；美国食品药品监督管理局，2020）。与其他激酶抑制剂类似，阿瓦普利替尼治疗也可能带来认知功能异常、颅内出血、水肿以及血液系统毒性等临床相关不良反应，因此需严格控制剂量；准确测定制剂中的阿瓦普利替尼含量对于优化剂量并降低毒性至关重要。阿瓦普利替尼的化学名为：(1S)-1-(4-氟苯基)-1-(2-{4-[6-(1-甲基-1H-吡唑-4-基)吡咯[1-f]三嗪-4-基]哌嗪-1-基}嘧啶-5-基)乙胺。该药物以AYVAKIT?片剂的商品名上市，由美国马萨诸塞州剑桥市的Blueprint Medicines Corporation公司生产（美国食品药品监督管理局，2020）。虽然目前已有多种分析方法被用于阿瓦普利替尼的检测，如荧光光谱法（Salman等人，2024，2025）以及高效液相色谱法（Rasagna和Kalyani，2024；Mishra等人，2022；Babu等人，2024；Singh等人，2020）、液相色谱-串联质谱法（Shaik等人，2025）等，这些方法都具有高灵敏度、高选择性以及已被监管机构认可等优点。然而，它们也存在诸多缺点，比如依赖昂贵仪器、衍生物合成步骤繁琐且需控温、需要专业操作人员以及必须在实验室中进行，这限制了其在快速、现场或高通量检测中的应用（Wang，2019；Welch，2019）。此外，这些方法还会消耗大量有机溶剂并产生大量化学废物，这与绿色分析化学的理念相悖（Eldin等人，2019；Garg等人，2024）。由于环境可持续性是本研究的重点考虑因素，因此本研究一开始就强调了绿色分析化学的原则，并在后续的可持续性评估中再次提及。据我们所知，目前尚无官方药典或标准方法用于测定阿瓦普利替尼，因此新开发的分析方法都是以现有文献中的方法作为参照标准。由此可见，迫切需要开发出操作简单、环境友好且具备高通量分析能力的新型分析平台，以替代现有的分析方法。为满足这一需求，我们的研究团队近期研究了阿瓦普利替尼作为n电子给体与两种π受体——2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌和氯苯胺酸之间形成稳定的有色电荷转移复合物的可能性。通过研究这类复合物的形成及其特性，我们成功开发并验证了用于阿瓦普利替尼检测的高通量微孔光谱分析法（Ali等人，2026）。这些方法通过常规吸光度微孔板读取器来测量复合物的吸光度，虽能满足批量分析的灵敏度、精密度和效率要求，但仍依赖于实验室中的专用仪器。随着带有高质量摄像头、快速处理器以及网络功能的智能手机的广泛普及，化学传感领域发生了重大变化，催生了基于智能手机的颜色分析技术这一新兴领域（Ali等人，2024；Bhakta和Bhattacharya，2025；Bao等人，2025；Baker等人，2025）。在药物分析领域，智能手机数字图像光度法越来越多地被用于将视觉颜色信息转化为定量分析信号，为现场质量检测提供了便携、低成本且易于使用的解决方案，有关此类数字图像分析方法的适用场景和操作方法的详细论述也已出现（Soares等人，2023）。本研究提出的方法也是基于阿瓦普利替尼作为电子给体与两种π受体——2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌和氯苯胺酸之间形成有色电荷转移复合物的原理。这些复合物会呈现不同的颜色，可通过智能手机的数字成像技术进行定量分析。关于这些复合物的详细特性分析见“结果与讨论”部分（第3.1节，图1）。智能手机为开发便携、经济且易于使用的现场或即时诊断分析工具提供了有力平台。通过数字图像采集和颜色分析软件，智能手机能够将视觉颜色信息转化为定量数据，从而让分析工作不再局限于传统实验室。尽管这项技术发展迅速，但现有文献中几乎不存在专为阿瓦普利替尼定量分析而设计的经过验证的基于智能手机的比色方法。此外，还有很大的机会将那些已经得到充分研究的实验室分析方法，比如阿瓦普利替尼与DDQ、CLA形成有色电荷转移复合物的反应，转化为经过验证的基于智能手机的分析平台。这样的转化对于弥补现有实验室分析方法与便携式现场分析工具之间的差距具有重要意义。在本研究的基础上，我们首次报道了两种新型基于智能手机的比色微孔分析法，用于测定阿瓦普利替尼的含量。这项工作的核心创新在于巧妙地采用了之前已验证过的阿瓦普利替尼与DDQ、CLA形成有色电荷转移复合物的原理，用智能手机数字摄像头和开源图像处理软件ImageJ来替代传统的微孔板光谱仪，用于数据采集和分析（美国国立卫生研究院，无日期）。本研究的具体目标包括：（i）设计并优化一种简单且可重复的方案，用于拍摄含有有色反应产物的96孔板的数字图像；（ii）建立基于ImageJ的分析流程，用于分析所拍摄的图像，提取RGB颜色通道的强度值，并将其与阿瓦普利替尼浓度建立关联；（iii）根据既定的分析性能标准，对这两种新开发的智能手机分析方法进行验证，评估其线性、灵敏度（检测限和定量限）、精密度以及准确性等指标；（iv）将这两种新方法的分析性能与我们之前使用的基于传统仪器的微孔板读取器方法进行对比，从而明确分析方法的便捷性与性能之间的平衡关系。这项工作的意义不仅限于阿瓦普利替尼的分析，它还展示了一种将经过验证的微孔比色分析方法转化为便携、兼容智能手机格式的通用框架。这种方法能够实现分析工作的去中心化，有望在社区药房、小型临床实验室或现场质量检测等领域得到应用。最终，这些SP-CMW方法并非要取代现有的仪器分析技术，而是作为一种强大、互补且易于使用的分析工具，为那些缺乏传统实验室设施或不具备相应条件的场合提供快速、经济有效的筛选和定量分析手段。为此，我们还使用了环境绩效与实用性指数来评估这些方法的环保性。该指数的优点在于能够涵盖分析流程的各个阶段，从而实现对环境影响、分析性能以及实际可行性的综合评估。通过将该指数应用于这些方法，并与现有方法进行比较，可以更清楚地了解其所带来的改进效果。

仪器与软件：我们使用了带1厘米石英池的双光束紫外-可见光谱仪（UV-1800：日本京都岛津公司），用于扫描阿瓦普利替尼及其电荷转移复合物的吸收光谱。同时，我们还使用了随仪器一同提供的ELx808型吸光度微孔板读取器（美国威努斯基市Bio-Tek Instruments Inc.公司制造），并通过配套的KC Junior软件来获取用于方法对比的参考数据。此外，我们还使用了便携式光隔离摄影棚（PULUZ Photo Studio）。

反应条件与最佳条件：根据阿瓦普利替尼的化学结构及光谱数据（分别为图1A和图1B），本研究提出的基于智能手机的比色微孔分析法正是基于阿瓦普利替尼与两种π受体试剂——2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌和氯苯胺酸之间的独特电荷转移反应。在此反应中，阿瓦普利替尼作为电子给体，在乙腈中与每种受体反应生成稳定的有色电荷转移复合物。吸收光谱的显著变化便证明了这些复合物的形成（见图1B）。

结论：本研究成功开发并验证了首批用于测定片剂中阿瓦普利替尼含量的SP-CMW方法，即将已有的一种基于DDQ和氯苯胺酸的电荷转移复合物形成反应，转化为一种便携的数字成像分析技术。针对引言中提出的研究问题，即是否能够开发出一种经过验证、便携且基于智能手机的比色分析方法，其分析性能可与传统仪器方法相当，研究结果证实了SP-CMW方法的可行性。

资金支持：本研究得到了沙特阿拉伯利雅得沙特国王大学持续研究资助计划（ORF-2026-2124）的资助。

作者贡献声明：Awadh M. Ali：概念设计、数据整理、资金申请、实验研究、方法设计、初稿撰写；Mohammed S. Alsalhi：概念设计、数据整理、实验研究、方法设计、方法验证、初稿撰写；Reem H. Obaydo：概念设计、数据整理、实验研究、方法设计、初稿撰写；Weam M. Othman：概念设计、数据整理、实验研究、方法验证、初稿撰写；Antonio Frontera：概念设计、数据整理。

利益冲突声明：作者声明不存在任何可能影响本研究结果的已知财务利益或个人关系。

致谢：作者感谢沙特阿拉伯利雅得沙特国王大学持续研究资助计划（ORF-2026-2124）对本研究的资助。Reem H. Obaydo还感谢埃及的欧莱雅-联合国教科文组织基金会为其提供的FWIS奖项以及对该研究提供的财政支持。

Awadh M. Ali|Mohammed S. Alsalhi|Reem H. Obaydo|Weam M. Othman|Antonio Frontera|Waleed Alahmad|Ibrahim A. Darwish
沙特阿拉伯利雅得，11451，国王大学药学院药物化学系，邮政信箱2457