在選擇何種晶型定量研究方法前，我們需要先了解下不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)以及適用的情形，結(jié)合所研究的藥物特性，開發(fā)準(zhǔn)確的可用于晶型定量檢測(cè)分析的方法，來保證藥物質(zhì)量的一致性、穩(wěn)定性、安全性及有效性。
為什么要進(jìn)行藥物晶型定量？
同一藥物的不同晶型可能導(dǎo)致藥物的穩(wěn)定性、生物利用度及療效發(fā)生改變，因此對(duì)于藥品質(zhì)量與臨床療效都有影響，對(duì)藥物多晶型的研究，尤其在晶型定量控制方面頗為重要。
國家藥物監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)多晶型藥物定量也有明確要求。2020年版《中國藥典》提到當(dāng)固體藥物存在多晶型現(xiàn)象，且不同晶型狀態(tài)對(duì)藥品的有效性、安全性或質(zhì)量可產(chǎn)生影響時(shí)，應(yīng)對(duì)原料藥物、固體制劑、半固體制劑、混懸劑等中的藥用晶型物質(zhì)狀態(tài)進(jìn)行定性或定量控制。
不同晶型定量方法差異
常用的定量分析方法有單晶X射線衍射法（SXRD）、粉末X射線衍射法（PXRD）、差示掃描量熱法（DSC）、紅外光譜法（IR）等。在藥物研究中也有多個(gè)實(shí)用案例，如利用X射線衍射單峰法控制原料藥中的雜質(zhì)含量，以特征峰的峰高對(duì)含量作線性回歸，計(jì)算得樣本實(shí)驗(yàn)值與真實(shí)值線性回歸的相關(guān)系數(shù)；利用X射線衍射結(jié)合偏最小二乘法（PLS）法進(jìn)行制劑中的定量分析研究等。
以下為常用的晶型定量方法的優(yōu)缺點(diǎn)
|
方法 |
優(yōu)點(diǎn) |
缺點(diǎn) |
|
粉末X射線衍射法（PXRD） |
單峰法 |
方法建模簡(jiǎn)單靈敏度也相對(duì)較高 |
嚴(yán)重依賴于標(biāo)樣的純度制樣擇優(yōu)取向效應(yīng)嚴(yán)格控制操作條件 |
|
全譜法 |
準(zhǔn)確度高 |
方法建立和計(jì)算過程非常復(fù)雜 |
|
差示掃描量熱法（DSC） |
方法操作簡(jiǎn)單，試樣用量少 |
適用范圍局限，僅適用于不同晶型物質(zhì)的熔融吸熱峰存在較大差異或供試品中含有不同數(shù)量和種類結(jié)晶溶劑的晶型物質(zhì) |
|
紅外光譜（IR） |
可以獲得較高的光譜分辨率、信噪比和準(zhǔn)確性 |
易受樣品中雜質(zhì)的干擾影響，常作為PXRD輔助方法 |
|
動(dòng)態(tài)蒸汽吸附法（DVS） |
樣品用量少，可對(duì)無定型進(jìn)行定量 |
適用范圍局限，適用于樣品在特定濕度時(shí)有晶型轉(zhuǎn)變，且吸水量有明顯變化的體系 |
PXRD技術(shù)晶型定量?jī)?yōu)勢(shì)
藥物晶型分析貫穿原料藥研究與開發(fā)、制劑研究與開發(fā)等藥物質(zhì)量控制的各個(gè)階段，與其他方法相比，PXRD是最經(jīng)典、非破壞性、較準(zhǔn)確的晶型定量方法，且PXRD現(xiàn)已成為藥物晶型的定量分析中的主要通用方法。且隨著儀器、配件及軟件的不斷升級(jí)及發(fā)展，PXRD可以實(shí)現(xiàn)更快、更靈敏、更高通量的分析。
PXRD準(zhǔn)確度高，分辨能力強(qiáng)，可通過給出晶胞參數(shù)(如原子間距離、雙面夾角等)確定藥物晶型與結(jié)構(gòu)，可用于鑒別晶態(tài)與非晶態(tài)、混合物與化合物的定性分析。在晶型定量應(yīng)用中，每種相的各衍射線條d值(晶面間距)和雙面夾角也不變，但混合物中各物相之間的相對(duì)強(qiáng)度會(huì)隨各相在混合物中的百分比含量而變化。Alexander等于1948年首次提出了用于粉末混合物定量的基本參數(shù)，并推導(dǎo)了峰強(qiáng)度與樣品中相應(yīng)組分晶型含量的數(shù)學(xué)關(guān)系式，這奠定了該方法用于定量分析的理論基礎(chǔ)。
此外，PXRD的定量分析方法又包括單峰法和全譜擬合法。單峰法相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)樣品的信息要求較低，靈敏度也相對(duì)較高，是常用的一種定量分析方法。但嚴(yán)重依賴于標(biāo)樣的純度制樣擇優(yōu)取向效應(yīng)，需嚴(yán)格控制操作條件。全譜法是以化學(xué)計(jì)量學(xué)為基礎(chǔ)，如偏最小二乘法、全粉末圖譜分解法、Rietveld法等方法對(duì)樣品進(jìn)行定量分析，其信噪比、靈敏度和專屬性均比單峰法有明顯提高。但是方法建立和計(jì)算過程非常復(fù)雜，對(duì)樣品圖譜的解析能力要求也較高，所以實(shí)際應(yīng)用相對(duì)較少。
PXRD晶型定量中存在的問題
PXRD的擇優(yōu)取向是導(dǎo)致定量結(jié)果偏差的重要因素。在多晶型中，各晶粒的取向向某些方位偏聚，導(dǎo)致衍射峰強(qiáng)度異常，從而對(duì)定量結(jié)果產(chǎn)生負(fù)面影響引起偏差。
經(jīng)驗(yàn)表明，以下方法可以降低擇優(yōu)取向?qū)XRD檢測(cè)結(jié)果的影響：
降低樣品的顆粒尺寸：通過減小樣品的顆粒尺寸，可以減小各晶粒的取向差異，從而降低擇優(yōu)取向的影響。這種方法適用于難以獲得微細(xì)粉末的樣品。
旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)：在PXRD實(shí)驗(yàn)中，通過旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)可以使各晶粒的取向分布更加均勻，從而降低擇優(yōu)取向的影響。這種方法需要在樣品和掃描參數(shù)的選擇上加以注意。
選擇合適的步長(zhǎng)和步速：通過選擇合適的步長(zhǎng)和步速，可以改善譜峰之間的分離度，從而減小擇優(yōu)取向的影響。
總的來說，在使用PXRD進(jìn)行晶型定量時(shí)，應(yīng)該根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)條件和要求采用不同的測(cè)量程序。例如，可以通過更加細(xì)致的樣品處理方法改善數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模型的準(zhǔn)確性；通過更長(zhǎng)的信號(hào)采集時(shí)間提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量；通過更合理的傳輸參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件等。這些方法都可以幫助降低擇優(yōu)取向?qū)XRD檢測(cè)結(jié)果的影響，從而提高定量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
雜質(zhì)晶型定量案例
1、案例背景
該產(chǎn)品的制作工藝較為復(fù)雜，其中主要離子為硬路易斯酸，易與氫氧根離子結(jié)合，制備時(shí)需要控制pH值在酸性條件下，將氯化物溶液倒入碳酸氫鈉溶液中形成晶核，再以晶核為中心逐漸擴(kuò)大形成結(jié)晶，其中以4個(gè)結(jié)晶水的結(jié)晶生物利用度最高，藥效最好。若制備過程中反應(yīng)條件控制不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)藥物中混有雜質(zhì)晶型，而美國FDA從未批準(zhǔn)其雜質(zhì)晶型用于適應(yīng)癥的臨床治療。
目的：
使用PXRD對(duì)樣品的不同雜質(zhì)晶型進(jìn)行表征，建立相應(yīng)的定量分析方法。
步驟：
定性分析：首先，通過對(duì)藥物及其兩種雜質(zhì)晶型的X射線衍射圖譜進(jìn)行比較，可以確定不同晶型的存在。
建立定量分析方法：
采用單峰法在X射線衍射的定量分析中，通常每個(gè)物相我們選取一條特征衍射峰來采集數(shù)據(jù)。選擇的衍射峰和其它物相的衍射峰不可發(fā)生重疊，盡可能選擇獨(dú)立且強(qiáng)度較高的特征峰。
a. 峰高法：選取每個(gè)晶型的特征峰，計(jì)算峰高強(qiáng)度比，得出目標(biāo)晶型中雜質(zhì)晶型含量的定量標(biāo)準(zhǔn)曲線。
b. 峰面積法：選取每個(gè)晶型的特征峰，計(jì)算峰面積強(qiáng)度比，同樣得出目標(biāo)晶型中雜質(zhì)晶型含量的定量標(biāo)準(zhǔn)曲線。
制樣注意事項(xiàng)：
a. 避免擇優(yōu)取向：在制樣時(shí)，要特別注意避免樣品出現(xiàn)擇優(yōu)取向的現(xiàn)象，以免造成強(qiáng)度不穩(wěn)定、出現(xiàn)偏差。
b. 力度適中：如果采用的是干法研磨的手段，在研磨混合時(shí)力度要適中，重在混合而非用力研磨，否則可能會(huì)導(dǎo)致樣品粘附在研缽壁或研磨棒上，造成數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、偏離真實(shí)值，甚至破壞晶型。
c. 少量多次加入雜質(zhì)樣品：由于雜質(zhì)晶型的含量較低，應(yīng)一邊研磨混合一邊少量多次加入，這樣可以避免雜質(zhì)樣品結(jié)塊，集中在同一區(qū)域從而造成較大實(shí)驗(yàn)誤差。
本實(shí)驗(yàn)在對(duì)主晶型及其兩種雜質(zhì)晶型定性分析的基礎(chǔ)上，建立了基于PXRD單峰法中峰高法和峰面積法的定量分析方法。通過選取3種晶型的特征峰來計(jì)算峰高強(qiáng)度比和峰面積強(qiáng)度比，分別得出了兩種雜質(zhì)在目標(biāo)晶型中含量的定量標(biāo)準(zhǔn)曲線，兩者都有良好的線性關(guān)系，可以用于實(shí)際樣品的定量分析。
京公網(wǎng)安備11010802046783號(hào)
