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药物晶型研究 | 晶型定量分析的方法介绍

来源：时间：2024-01-04 14:17:21 浏览：2088次

药物的晶型对制剂的稳定性、溶出度及生物利用度等有着重大的影响，是影响药品质量的重要因素之一，仅定性分析原料药或制剂中的晶型不可以满足药品的质量控制要求，为了测定原料药或制剂中有效晶型的含量（特别是容易发生转晶变化的晶型），从而更为精准的控制药品的质量，对于晶型药品质量控制应优先选择定量分析方法。

对于企业而言，药物晶型定量研究除了对药品质量控制有重大意义外，在知识产权方面，药物晶型专利也是重点关注的内容，如药物具有与原晶型生物等效甚至药效更好的新晶型，可以作为附加专利，延长药物的专利保护期，晶型定量研究也是作为支撑晶型专利保护的重要依据。

当前晶型定量应用广泛的研究方法有X射线衍射法(XRD)、拉曼光谱法(Raman)、动态水吸附法(DVS)以及差示扫描量热法(DSC)、红外光谱法(IR)等。本文主要就这几类分析方法进行汇总介绍。

1、X-射线衍射法（X-ray diffraction）

X-射线衍射是研究药物晶型的主要手段，该方法可用于区别晶态和非晶态，鉴别晶体的品种，区别混合物和化合物，测定药物晶型结构，测定晶胞参数（如原子间的距离、环平面的距离、双面夹角等），还可用于不同晶型的比较。X-射线衍射法又分为粉末衍射和单晶衍射两种，前者主要用于结晶物质的鉴别及纯度检查，后者主要用于分子量和晶体结构的测定。

①X射线粉末衍射法

XPRD是一种发展比较早的药物晶型分析方法，已广泛应用于不同晶型混合物的定量分析和结晶度的确定。利用该方法所测得的每一种晶体的衍射线强度和分布都有着特殊的规律，以此可得出晶型变化、结晶度、晶构状态、是否有混晶等信息。在应用该方法时，应注意粉末的细度，在制备样品时需特别注意研磨过筛时是否发生转晶变化。研究方法主要有单峰法、多峰法和全谱法。

②单晶X射线衍射法

SXRD分析对象为单晶，原理是利用X射线对晶体产生的衍射效应，其分析数据代表了某种晶型纯品的结果，SXRD法可以揭示供试品晶型成因，给出晶型物质的晶体学各种定量数据。采用SXRD分析数据，通过理论计算获得100%晶型纯品的PXRD图谱和数据，作为晶型物质标准图谱。

为了减少制剂受辅料稀释、操作或仪器的偏差及样品制备时无机物等因素的影响，制剂中晶型的定量研究通常采用与其他方法联合，最典型的是Varasteh等的研究，作者利用XPRD与傅里叶变换红外光谱及拉曼光谱法相结合，成功地定量了由ALZA公司开发的OROS片剂中REJ-333369B晶型的含量。

2、拉曼光谱法(RM)

与红外光谱类似，拉曼光谱是一种振动光谱技术。所不同的是，前者与分子振动时偶极矩变化相关，而拉曼效应则是分子极化率改变的结果。

由于化合物的官能团或化学键的拉曼位移与它们在红外光谱中的吸收波数相一致，所以拉曼谱图的解析也与红外吸收光谱相似。然而，通常在拉曼光谱中出现的强谱带在红外光谱中却成为弱谱带甚至不出现，反之亦然。所以，这两种光谱技术常互为补充。

拉曼谱峰清晰尖锐，定量速度比较快，特别是对于含水性浆状物（如混悬剂等）的多晶型分析，可以直接测定药物制剂中的多晶型。

拉曼光谱的优点在于它的快速、准确，测量时通常不破坏样品，样品制备简单甚至不需样品制备。谱带信号通常处在可见或近红外光范围，可以有效地和光纤联用；这也意味着谱带信号可以从包封在任何对激光透明的介质（如玻璃、石英或塑料）中或将样品溶于水中获得。现代拉曼光谱仪使用简单，分析速度快（几秒到几分钟），性能可靠。因此，拉曼光谱与其他分析技术联用比其他光谱联用技术从某种意义上说更加简便（可以使用单变量和多变量方法以及校准）。

图：L-谷氨酸水溶液、α晶型悬浊液和β晶型悬浊液的拉曼谱图

图源：墨玉欣. 拉曼光谱在L-谷氨酸多晶型定量分析中的应用研究[J]. 化学工程师, 2013(08):31-33.

3、动态水吸附(DVS)

动态水吸附（DVS）是一种比重法测试技术，它测试一种溶剂能被某种样品以多快的速度吸收多少的量，如一种干燥的粉末如何吸水。它通过改变样品周围的蒸汽浓度，然后测试因之而改变的样品质量得到实验结果。在湿度逐渐升高诱导的无定形到晶型的转变过程中，一般都会有一个质量瞬失的过程。

通过检测样品重量变化随相对湿度、时间的变化曲线，可以研究样品的水分吸附平衡、吸附解吸附、扩散系数、渗透系数等物化现场。在药物晶型研究中适用于定量少量无定形杂质，用于特殊剂型。

4、差示扫描量热法(DSC)

因为晶体在晶型转变或熔融时会产生热效应，因此利用不同晶型在不同温度区域的熔融热焓或晶型转变焓的大小，通过标准曲线法可以定量分析样品中各晶型的相对含量。差示扫描量热仪灵敏度高，定量研究方便，所以使用差示扫描量热法可以方便准确的对熔点相差较大的混合物中的不同晶型组分含量进行定量分析。

由于DSC法对样品的破坏性是无法避免，因此不适合对样品量少及贵重的样品进行分析检测，同时供试样品的颗粒大小、重量、升温速率、样品取样和混合的不均一性等都会对最终的实验结果产生影响。故在研究药物晶型制剂定量时，需考虑与其它分析技术联用。

图：A晶型不同含量的混合物DSC曲线

图源：袁钻如, 张爱明, 方江邻. 差示扫描量热法(DSC)定量测试阿德福韦酯晶型的研究[J]. 分析测试技术与仪器, 2008(02):105-108.

5、红外光谱(IR)

近年来，近红外光谱法的应用日益广泛，特别是在大量样品的快速鉴别和水分测定方面。近红外光谱特别适合测定羟基和氨基，例如乙醇中的水分，氨基存在时的羟基，碳氢化合物中的乙醇，以及叔胺存在时的伯胺和仲胺等。

某些化合物在固态时会表现出多晶型，多晶型会导致红外光谱的差异。通常，结构中微小的差别会使红外光谱有很明显的差别。在红外光谱中呈现大量的吸收峰，有时不需进行预先分离，也可以定量测定成分已知的混合物中的某个特定成分。

采用固体制样技术时，最常碰到的问题是多晶现象，固体样品的晶型不同，其红外光谱往往也会产生差异。待测成分的晶型有变化，辅料也存在干扰，此种情况一般不宜采用红外光谱鉴别。对于部分晶型不同而红外图谱相同或差异不大的药物，红外光谱就难以区分，如苯乙阿托品的晶型Ⅰ和晶型Ⅱ的红外光谱一致时，或样品纯度不够，都会造成红外光谱难以区分。

结语

除了上述晶型研究定量方法外，晶型研究中还会用到中红外光谱法、近红外光谱法、固态核磁共振法、太赫兹光谱法等，一般对于晶型研究可联合几种方法共同定量，以弥补各自的不足。药物多晶型的定量也是药物研发的一个不可或缺的环节之一。

参考文献：

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