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前言：藥物晶型是影響藥品質(zhì)量的重要因素，隨著藥物晶型監(jiān)管力度逐步增加，單純的定性分析原料藥API或制劑中的晶型已不能滿足質(zhì)量研究的要求，建立多晶型定量分析方法越來(lái)越必要。本文主要總結(jié)了利用粉末XRD進(jìn)行多晶型定量分析要點(diǎn)。

X 射線衍射法定量分析的分類(lèi)

XRPD（X射線粉末衍射法）用于晶型定量，理論基礎(chǔ)是Alexander等科學(xué)家在1948年推導(dǎo)的衍射峰強(qiáng)度與樣品中相應(yīng)組分晶型含量的數(shù)學(xué)關(guān)系式。X 射線衍射法定量分析可分為全譜圖法和單峰法。

全譜圖法是以化學(xué)計(jì)量學(xué)為基礎(chǔ)，利用最小二乘法（PLS）、全粉末譜圖分解或Rietveld法建立全譜峰強(qiáng)度與多晶型組分之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。全譜圖法不需要標(biāo)準(zhǔn)試樣，試樣的粒度、擇優(yōu)取向等對(duì)定量結(jié)果的影響相對(duì)也較小，但方法建立非常復(fù)雜，對(duì)樣品圖譜的解析要求較高，實(shí)際推廣應(yīng)用較少。

單峰法是建立特征峰強(qiáng)度與被測(cè)藥物中某一晶型組分之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。單峰法定量分析模型簡(jiǎn)單、操作快速，但儀器參數(shù)、試樣粒度、擇優(yōu)取向等均會(huì)影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確度，需要嚴(yán)格控制操作條件才能得到可靠的數(shù)據(jù)。相較而言，單峰法實(shí)際應(yīng)用更廣。

以實(shí)際推廣應(yīng)用為主，以下總結(jié)XRD單峰法多晶型定量分析過(guò)程中操作條件的控制以及參數(shù)的影響。

XRD單峰法定量分析模型建立

分析模型建立：?jiǎn)畏宸ň投糠治霰举|(zhì)是建立特征峰衍射強(qiáng)度與晶型含量之間的線性關(guān)系。單峰法用于定量的數(shù)學(xué)關(guān)系式為：

式中，為組分J的衍射峰強(qiáng)度；K為常數(shù)，m-1；XJ 為組分J的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；ρJ  為組分J的密度，kg/m3；為各晶型組分的質(zhì)量吸收系數(shù)，m2/kg。μm藥物分子的不同晶型的質(zhì)量吸收系數(shù)較小且其分布范圍也較小，藥物晶型定量研究中，可假設(shè)同一物質(zhì)不同晶型的質(zhì)量吸收系數(shù)相等。因此衍射峰強(qiáng)度與晶型含量之間可簡(jiǎn)化為線性關(guān)系：IJ =KXJ 。簡(jiǎn)而言之，原料藥或制劑中晶型的定量分析模型建立，即建立如下圖所示的標(biāo)準(zhǔn)曲線和驗(yàn)證曲線。

圖1定量分析的標(biāo)準(zhǔn)曲線和驗(yàn)證曲線

模型的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：定量限和檢測(cè)限

ICHQ2（R1）分析方法論證中定量限和檢測(cè)限的定義，遷移至XRD定量分析中，含義分別如下：XRD的定量限（LOQ），是指在合適的準(zhǔn)確性和精密度下，能夠定量測(cè)定樣品中被分析晶體的最低量；XRD的檢測(cè)限（LOD）是指樣品中的被分析晶型能夠被檢測(cè)到的最低量，但不一定要準(zhǔn)確定量。

σ是指實(shí)測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)曲線預(yù)測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)方差，S是指校準(zhǔn)曲線的斜率。

XRD單峰法定量分析準(zhǔn)確度的影響因素

XRD單峰法定量分析準(zhǔn)確度依賴(lài)于XRD衍射峰強(qiáng)度的準(zhǔn)確測(cè)量， XRD衍射峰強(qiáng)度受多種因素的影響。Mier在文獻(xiàn)中總結(jié)影響衍射峰強(qiáng)度的準(zhǔn)確測(cè)定的參數(shù)有33項(xiàng)。結(jié)合藥物晶型研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，藥物晶型定量分析建模過(guò)程中對(duì)應(yīng)需要優(yōu)化的主要參數(shù)如下：

（1）XRD儀器參數(shù)的優(yōu)化

 XRD廣泛應(yīng)用于材料領(lǐng)域，檢測(cè)石英和檢測(cè)藥物晶體的參數(shù)設(shè)置如電流、電壓、發(fā)射狹縫、接收狹縫等天差萬(wàn)別。用于藥物晶型研究的XRD基本設(shè)置一般都比較固定。在藥物定量分析中，主要通過(guò)“步長(zhǎng)”和“停留時(shí)間”優(yōu)化掃描速度，以期平衡分辨率（分峰質(zhì)量）及掃描時(shí)間。因?yàn)閽呙杷俣仍铰宓姆直媛试礁?，但?duì)應(yīng)檢測(cè)時(shí)間越長(zhǎng)：Scan rate = Step Size/Steptime。圖2是奧氮平定量分析中掃描速度的優(yōu)化，選擇掃描速度0.6°/min（D方案），特征峰檢查率最高且用時(shí)較短。

圖2  奧氮平（FormI：FormII=5%）不同掃描速度的特征峰檢出個(gè)數(shù)

這里順帶提一下，評(píng)價(jià)定量分析模型的標(biāo)準(zhǔn)是定量限和檢測(cè)限，定量分析的難點(diǎn)也在于低含量組分的檢出限。因此優(yōu)化設(shè)備參數(shù)、特征峰的選擇以及樣品制備方法的優(yōu)化均以低含量晶型來(lái)考察和優(yōu)化。

（2）樣品制備參數(shù)的選擇

樣品粒度：研究表明，樣品的擇優(yōu)取向?qū)ρ苌浞鍙?qiáng)度影響最大（可導(dǎo)致樣品衍射峰強(qiáng)度的變化至100%），而樣品充分研磨過(guò)篩是最有效減少樣品擇優(yōu)取向的影響。一般研磨樣品過(guò)360目篩子的粉末用于定量分析。但對(duì)于靜電原因無(wú)法深度研磨過(guò)篩或者研磨會(huì)導(dǎo)致樣品轉(zhuǎn)晶，則需要考察不同篩子級(jí)別的粉末樣品多次測(cè)試（一般測(cè)六次）衍射峰強(qiáng)度的波動(dòng)性，選擇衍射峰強(qiáng)度波動(dòng)最小的粒徑用于定量分析。

裝樣量：定量分析中，每一個(gè)分析樣品均為準(zhǔn)確稱(chēng)量，如所有裝樣量均為500mg或者300mg等，固定裝樣量可以排除樣品量過(guò)少對(duì)峰強(qiáng)度的影響，也可最大限度減少批次“試樣平面”影響。

標(biāo)準(zhǔn)樣品的配置：定量分析標(biāo)準(zhǔn)曲線樣品配置，主要原則是低含量數(shù)據(jù)多，因?yàn)榈秃拷M成是定量分析誤差主要來(lái)源。例如在奧氮平晶型定量模型中，標(biāo)準(zhǔn)樣品的配置方案如下：Form I（被定量組分）在混晶中的質(zhì)量含量：0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1、2、4、6、8、10、20、40、60、80、100。

樣品檢測(cè)的重現(xiàn)性：ICHQ2（R1）分析方法論證中定義，樣品的重現(xiàn)性是指不同實(shí)驗(yàn)之間的精密度。在XRD定量分析中，考察重現(xiàn)性的方法匯總?cè)缦卤恚?/span>

表1樣品檢測(cè)重現(xiàn)性考察表

（3）特征峰的選擇

晶型定量特征峰選擇的依據(jù)：1，獨(dú)有的峰，與其他晶型的衍射峰無(wú)交叉；2-滿足1的條件下盡可能的選擇峰強(qiáng)高的峰。如圖3所示，奧氮平Form I、II的定量分析中，F(xiàn)orm I是低含量晶型，F(xiàn)orm II是主晶，定量模型建立中，F(xiàn)orm I強(qiáng)度最高的峰與Form II峰存在疊加，不選擇其作為特征峰。其他特征峰中（*標(biāo)注）中2θ在18.48°，相對(duì)峰強(qiáng)最高（I/I0=78.8%），因此選擇18.48°處的特征峰作為定量分析的特征峰。

圖3 奧氮平Form I（*標(biāo)注）和Form II（√標(biāo)注）特征峰

在《藥物晶體粉末XRD圖譜分析》討論中，有留言問(wèn)，特征峰選擇幾個(gè)比較靠譜？這個(gè)具體問(wèn)題具體分析。

定性分析中，一般會(huì)將相對(duì)峰強(qiáng)度≥10%的峰均列為特征峰，而對(duì)于需要著重強(qiáng)調(diào)晶型區(qū)分度的情況下，2θ角度不同的峰（尤其在低角度）不論相對(duì)峰強(qiáng)度如何，均需要確定為特征峰。

而定量分析中，如果單個(gè)特征峰建立的分析方法滿足要求的定量限和檢測(cè)限，選擇一個(gè)最優(yōu)特征峰進(jìn)行定量分析即可（簡(jiǎn)單省事）。但對(duì)于單個(gè)特征峰不能滿足的，可以選擇多個(gè)，通過(guò)建立特征峰強(qiáng)度比，面積比等建立線性關(guān)系。如下圖4為API多個(gè)特征峰分析建模的比較，2θ=22°峰高與晶型含量建立線性關(guān)系，或者2θ=22°峰強(qiáng)度/18-30°峰強(qiáng)度總和與晶型含量建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，檢測(cè)限和定量限相對(duì)較高。

圖4  不同的特征峰參數(shù)與晶型含量線性關(guān)系的比較

小結(jié)

目前XRPD單峰法仍是多晶型定量的主要手段，但樣品制備過(guò)程以及晶體粒度、晶習(xí)等帶來(lái)?yè)駜?yōu)取向會(huì)嚴(yán)重影響定量分析的準(zhǔn)確度，XRD定量分析方法的開(kāi)發(fā)顯得尤為重要。此外光譜法（近紅外、拉曼、衰減全反射紅外光譜法ATR-IR）和熱分析法（DSC）等在晶型定量分析中也越來(lái)越多的被應(yīng)用，很難說(shuō)哪一種晶型定性方法更好，不管怎么樣，選擇一種合適的晶型定量分析方法需綜合考慮方法的難易程度、靈敏性、耐用性、準(zhǔn)確性和試樣的特性等方面。

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