晶型研究|晶型定量分析方法介绍
对于企业来说，药物晶型的定量研究不仅对药物的质量控制具有重要意义，而且重点关注药物晶型在知识产权方面的专利。比如与原晶型生物等效甚至疗效更好的新晶型药物，可以作为附加专利延长药物的专利保护期，晶型的定量研究也是支持晶型专利保护的重要依据。
目前，X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、动态水吸附(DVS)、差示扫描量热法(DSC)和红外光谱(IR)被广泛用于晶型的定量研究。本文主要介绍这几种分析方法。
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X射线衍射(X射线衍射)
x射线衍射是研究药物晶型的主要方法。这种方法可用于区分结晶和无定形、鉴别晶体品种、区分混合物和化合物、确定药物的晶体结构、测定细胞参数(如原子间距离、环平面间距离、两边夹角等。)，并比较不同的晶体形式。x射线衍射可分为粉末衍射和单晶衍射。前者主要用于晶体物质的鉴定和纯度检验，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是一种早期开发的药物晶体分析方法，已广泛用于不同晶体混合物的定量分析和结晶度的测定。用这种方法测得的每个晶体的衍射线强度和分布都有特殊的规律，从而可以获得晶型变化、结晶度、晶体结构状态以及是否有混晶等信息。在应用这种方法时，要注意粉体的细度，在制样时要特别注意在研磨和过筛过程中是否发生晶型转变。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的分析对象是单晶，原理是利用X射线对晶体的衍射效应，其分析数据代表的是某种晶型的结果。SXRD法可以揭示试样晶型的成因，并给出该晶型的各种晶体学定量数据。用SXRD对数据进行分析，通过理论计算得到100%纯结晶产物的PXRD光谱和数据，作为结晶物质的标准光谱。
为了减少辅料稀释、操作或仪器偏差、样品制备过程中的无机物等因素的影响，制剂中晶型的定量研究通常与其他方法相结合，其中最典型的是Varasteh等人的研究，作者将XPRD与傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱相结合，成功地定量了ALZA公司研制的OROS片中REJ-333369B晶型的含量。
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拉曼光谱(RM)
类似于红外光谱，拉曼光谱是一种振动光谱技术。不同的是，前者与分子振动时偶极矩的变化有关，而拉曼效应是分子极化率变化的结果。
由于化合物的官能团或化学键的拉曼位移与其在红外光谱中的吸收波数一致，因此拉曼光谱的分析与红外吸收光谱的分析类似。而通常出现在拉曼光谱中的强带，在红外光谱中就变成了弱带甚至不出现，反之亦然。因此，这两种光谱技术往往是相辅相成的。
拉曼光谱峰清晰尖锐，定量速度较快，尤其适用于含水浆料(如悬浮液等)的多形态分析。)，可以直接确定药物制剂中的多晶型。
拉曼光谱的优点是快速准确，测量时通常不会破坏样品，样品制备简单甚至不需要。光谱带信号通常在可见光或近红外范围内，可与光纤有效结合；这也意味着可以通过封装在任何对激光透明的介质(如玻璃、应时或塑料)中或将样品溶解在水中来获得波段信号。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的结合在某种意义上比其他光谱结合技术更简单(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晶体悬浮液和β晶体悬浮液的拉曼光谱。
来源:莫雨欣。拉曼光谱在L-谷氨酸多态性定量分析中的应用[J].化学工程师，2013(08):31-33。
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三
动态水吸附(DVS)
动态水吸附(DVS)是一种比重测试技术，用于测试溶剂被样品吸收的速度和程度，如干粉吸水的情况。通过改变样品周围的蒸汽浓度，然后测试改变后的样品质量，得出实验结果。在湿度逐渐增加所诱发的非晶态向晶态转变的过程中，一般都有一个质量损失的过程。
通过检测样品重量随相对湿度和时间的变化曲线，可以研究样品的水分吸附平衡、吸附与解吸、扩散系数和渗透系数等物理化学场。适用于药物晶型研究中少量无定形杂质的定量，用于特殊剂型。
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四
差示扫描量热法(DSC)
由于晶体在晶型转变或熔化过程中会产生热效应，因此可以利用不同晶型在不同温度区域的熔化焓或晶型转变焓来定量分析样品中各晶型的相对含量。差示扫描量热法灵敏度高，定量研究方便，可以方便准确地定量分析熔点较大的混合物中不同结晶组分的含量。
由于DSC法对样品的损伤是不可避免的，因此不适合对样品少、样品贵的样品进行分析检测。同时，样品的粒度、重量、升温速率、取样不均匀、混合等都会影响最终的实验结果。因此，在研究药物结晶制剂的定量时，有必要考虑与其他分析技术的结合。
图:不同晶型a含量的混合物的DSC曲线。
来源:袁钻如，张爱明，方江林。用差示扫描量热法定量测定阿德福韦酯晶型的研究[J].分析测试技术与仪器，2008(02):105-108。
五
红外光谱
近年来，近红外光谱技术得到了广泛的应用，尤其是在大量样品的快速鉴别和水分测定方面。近红外光谱法特别适用于测定羟基和氨基，例如乙醇中的水、存在氨基时的羟基、烃中的乙醇以及存在叔胺时的伯胺和仲胺。
一些化合物在固态下会出现多晶型，这将导致红外光谱的差异。通常情况下，结构上的细微差别都会使红外光谱产生明显的差异。红外光谱中有大量的吸收峰，有时不需要预分离就可以定量测定已知组分混合物中的某一特定组分。
使用固体样品技术时，最常见的问题是多晶现象。不同晶型的固体样品，其红外光谱往往不同。待测成分的晶型发生了变化，辅料也有干扰。这种情况下，红外光谱一般不适合鉴定。对于一些晶型不同但红外光谱相同或差别不大的药物，红外光谱很难区分。比如苯乙基阿托品的I晶型和II晶型的红外光谱相同，或者样品纯度不够，就会很难区分红外光谱。
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除了上面提到的定量方法，还有中红外光谱、近红外光谱、固态核磁共振、太赫兹光谱等。也用于晶体形态研究。一般可以将几种方法结合起来进行晶型研究，弥补各自的不足。药物多态性的量化也是药物研发中不可或缺的环节。
参考资料:
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结束
深圳市新阳维康科技有限公司是一家专注于一致性评价中的晶体筛选、剂型创新和“原药无损逆向分析”的新型企业。信阳维康成立于2015，当时中国的医药行业正在飞速发展。拥有1，100平方米的标准化实验室。作为一家中欧合资公司，我们尽力为制药公司提供量身定制的技术服务。我们的愿景是将高端、高质量的药物带到中国市场，并为全球制药行业提供高质量的固态技术服务。