動(dòng)態(tài)水蒸汽吸附儀（DVS），通過微量天平稱量樣品吸附、解吸前后重量變化，精確測(cè)定暴露于可控溫度和濕度條件下水分對(duì)材料的影響，廣泛應(yīng)用于藥品、食品及高分子材料等行業(yè)。
在藥物研究中，與水分有關(guān)的問題貫穿于生產(chǎn)、儲(chǔ)存及使用的整個(gè)過程。因此，研究水分吸附現(xiàn)象對(duì)于更好地了解物料的性質(zhì)、改進(jìn)制劑工藝及確定適宜的儲(chǔ)存條件非常重要。
下面小編將為大家介紹一下DVS在藥品研發(fā)中的具體應(yīng)用：
01測(cè)定藥物引濕性
藥物的引濕性是指在一定溫度及濕度條件下該物質(zhì)吸收水分能力或程度的特性，試驗(yàn)結(jié)果可為藥品選擇合適的包裝和儲(chǔ)存條件提供參考。根據(jù)藥物引濕性試驗(yàn)指導(dǎo)原則，引濕增重小于15%但不小于2%，屬于有引濕性。目前的實(shí)驗(yàn)方法是使用盛有飽和鹽溶液的干燥器和電子天平進(jìn)行手工測(cè)量。這種靜態(tài)測(cè)定方法所需樣品量大、測(cè)試時(shí)間長，結(jié)果受外界環(huán)境影響較大。
而選用DVS方法，只需將待測(cè)樣品置于微量天平上，設(shè)定一定濕度的空氣或氮?dú)獬掷m(xù)通過樣品，在樣品周圍形成相對(duì)濕度穩(wěn)定的環(huán)境，快速形成水蒸氣吸附/脫附平衡，利用微量天平測(cè)定樣品重量變化，具備所需樣品量少，操作簡便，測(cè)試環(huán)境穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)，是藥物引濕性測(cè)定的最佳選擇。
02、檢測(cè)無定型含量
在一些固體劑型藥物的研發(fā)過程中，研磨、壓片、濕法制粒、噴霧干燥等都會(huì)對(duì)固體藥物造成不同程度的晶型破壞，還有可能會(huì)形成無定型藥物，對(duì)藥物的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸都將產(chǎn)生影響，因此準(zhǔn)確測(cè)定藥物中無形型含量至關(guān)重要。
由于無定型和晶型在化學(xué)性質(zhì)上相同，常規(guī)分析技術(shù)常常無法確定無形型含量。DSC、XRD、NIRS等分析方法可以測(cè)定，但上述幾種方法所需樣品量較大，無定型量達(dá)到1%~10%才可檢測(cè)[1]。而DVS可采用平衡吸濕、水蒸汽吸收、殘留重量等多種方法對(duì)含少量無定型藥物進(jìn)行定量檢測(cè)，檢測(cè)限可低至0.05%，并且，相對(duì)于其他傳統(tǒng)技術(shù)，DVS具有另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)，即不需要在分析前制備完全均一的晶體和無定型的標(biāo)準(zhǔn)物混合物。在保證精密度和重復(fù)性的前提下，DVS可以達(dá)到更好的相關(guān)系數(shù)[2]。
下圖為無定型態(tài)和結(jié)晶態(tài)水蒸汽吸附原理示意圖：
Figure 1. Schematic presentation of phenomenon of adsorption and absorption of water vapors in crvstalline and amorphous solids
03、表征水合物的形成
眾所周知，給定的有機(jī)化合物能夠以多種固態(tài)形式存在，這些不同的固體形態(tài)，多晶型、溶劑化物、水合物或非晶型，可能在相同的壓力和溫度下共存，并且它們通常表現(xiàn)出不同的物理化學(xué)性質(zhì)。因此，固體形態(tài)的研究對(duì)于藥學(xué)研究很重要。DVS可以對(duì)藥物不同固體形態(tài)進(jìn)行識(shí)別和表征[3]。
Figure 2. 水合物形成測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果
圖2為水合物形成的測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過等溫脫附步驟可以表征水合物的形成。圖中顯示，水合物在約45%RH下形成，樣品吸附水量約為4.5%，在RH下降到25%以下時(shí)，開始失水。因此該化合物被認(rèn)為是易分解或不穩(wěn)定的化合物。
04、分析小樣品量藥物
在藥品研發(fā)過程中，有的原料藥價(jià)格昂貴，大樣本量檢測(cè)成本較高，因此能夠檢測(cè)少量樣品的DVS技術(shù)變得尤為重要。DVS可僅用5 mg樣品就可得到優(yōu)異的測(cè)試結(jié)果。
Figure 3. 強(qiáng)的松吸附脫附圖
從圖3可以看出，強(qiáng)的松在0%~90%吸濕范圍內(nèi)，吸附小于0.1%，重量變化小于15 μg，說明強(qiáng)的松樣品中水分吸附是由于表面吸附，而不是結(jié)構(gòu)吸附。
05、研究水蒸汽誘導(dǎo)的相變
藥物在生產(chǎn)和儲(chǔ)存過程中，發(fā)生的相變可能會(huì)導(dǎo)致物理和化學(xué)性質(zhì)的變化，影響產(chǎn)品的生物利用度和功效，因此控制、檢測(cè)和了解藥物分子的相變過程非常重要。DVS可測(cè)定水分吸附等溫曲線，進(jìn)而判斷藥物動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)變過程。
以茶堿為例，茶堿是一種以三種不同形式存在的藥物：無水物、一水物和亞穩(wěn)態(tài)脫水物。
Figure 4. DVS plot showing the rehydration of dehydrated theophylline
從圖4可知，在0%RH下，無水茶堿基線穩(wěn)定，當(dāng)RH升至95%時(shí)，樣品開始快速增重（在此之前，水分吸附僅發(fā)生在表面），在95%RH下820 min后，質(zhì)量增加開始減弱，此時(shí)質(zhì)量增加9%，表明茶堿一水合物形成，當(dāng)RH降至5%時(shí)，樣品質(zhì)量急劇下降，質(zhì)量恢復(fù)到第一次吸附前的重量，表明一水茶堿轉(zhuǎn)化為脫水茶堿；第二次循環(huán)過程中，在30~50%RH范圍內(nèi)，隨著RH增加，質(zhì)量下降。經(jīng)PXRD驗(yàn)證，第一循環(huán)吸附前為無水Ⅱ相，脫水后化合物為亞穩(wěn)態(tài)Ⅲ相，第二循環(huán)過程中，30-50%RH下亞穩(wěn)態(tài)Ⅲ相變?yōu)闊o水Ⅱ相。
除上述應(yīng)用外，DVS還可以進(jìn)行形態(tài)穩(wěn)定性表征及比較不同晶型藥物穩(wěn)定性等。
參考文獻(xiàn)
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