药物多晶型及分析方法
晶型药物常用的检测分析方法
晶型药物常用的检测分析方法(2012-02-08 13:54:05)物质在结晶时由于受各种因素影响，使分子内或分子间键合方式发生改变，致使分子或原子在晶格空间排列不同，形成不同的晶体结构。
同一物质具有两种或两种以上的空间排列和晶胞参数，形成多种晶型的现象称为多晶现象(polymorphism)。
虽然在一定的温度和压力下，只有一种晶型在热力学上是稳定的，但由于从亚稳态转变为稳态的过程通常非常缓慢，因此许多结晶药物都存在多晶现象。
固体多晶型包括构象型多晶型、构型型多晶型、色多晶型和假多晶型。
药物分子通常有不同的固体形态，包括盐类，多晶，共晶，无定形，水合物和溶剂合物；同一药物分子的不同晶型，在晶体结构，稳定性，可生产性和生物利用度等性质方面可能会有显著差异，从而直接影响药物的疗效以及可开发性。
如果没有很好的评估并选择最佳的药物晶型进行研发，可能会在临床后期发生晶型的变化，从而导致药物延期上市而蒙受巨大的经济损失，如果上市后因为晶型变化而导致药物被迫撤市，损失就更为惨重。
因此，药物晶型研究和药物固态研发在制药业具有举足轻重的意义。
由于药物晶型的重要性，美国药监局(FDA)和中国药监局(SFDA)在药物申报中对此提出了明确规定，要求对药物多晶型现象进行研究并提供相应数据。
正因如此，任何一个新药的研发，都要进行全面系统的多晶型筛选，找到尽可能多的晶型，然后使用各种固态方法对这些晶型进行深入研究，从而找到最适合开发的晶型；选定最佳晶型后，下一步就是开发能始终如一生产该晶型的化学工艺；最后一步是根据制剂对原料药固态性质的要求，对结晶工艺进行优化和控制，确定生产具有这些固态性质的最佳工艺参数，从而保证生产得到的晶型具有理想的物理性质，比如晶体表象，粒径分布，比表面积等。
这种通过实验设计来保证质量的方法必须对药物晶型具有非常全面深刻的理解才能实现。
原研药公司对药物分子的晶型申请专利，可以延长药物的专利保护，从而使自己的产品具有更长时间的市场独享权。
晶型药物的检测方法
不适用于晶型物质间熔点差别较小的品种； 熔距可以反映晶型物质的纯度。
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二、常用检测方法
光谱分类
发射光谱 原子发射光谱，原子荧光光谱，分子荧光光谱法等
吸收光谱 UV-Vis，I R，AAS，NMR等
联合散射 光谱
拉曼散射光谱（Raman）
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二、常用检测方法
偏光显微镜：
原理：增加了偏光镜，双折射、消光角 用途：通过测定消光角，鉴别所属晶系.Leabharlann 8二、常用检测方法
热载台显微镜：
原理：显微技术+热分析技术 用途：观察晶型物质相变过程分析 eg：可获得晶型物质熔点、转晶点， 掌握由于温度因素产生的多晶型物质状 态种类和转晶温度。
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二、常用检测方法
通用性不强
直观，简单
需其他技术支持，无法独立 进行鉴别
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三、小结
实际应用：
晶型物质成分分析
• 单晶x射线衍射技术 • 粉末x射线衍射技术
纯晶型物质标准图谱
• 单晶，粉末X衍射 • IR、拉曼光谱、固态核磁共振、热分析技术
晶型物质含量测定
• 粉末X衍射（国际公认的晶型药物纯度定量分析权威技术） • 拉曼光谱技术、红外光谱技术
属 性 粉 末 X- 衍 射 图 谱 和 数 据 ， 3、固体化学药物制剂中晶型种类及晶型
作为100%对照； 含量的定量分析
3、以理论计算得纯品数据位依 4、对固体晶型药物有序到无序状态变化
据，确定不同试验条件制备的晶 过程的识别和鉴定（锐锋、弥散峰）
型物质的种类和晶型纯度；
可独立、定量研究；需制备单晶
关于药物多晶型的专述
关于药物多晶型的专述内容提要对于固体制剂、半固体制剂、混悬剂等剂型，应注意药物是否存在多晶型。
因为同一固体药物可因结晶条件、制备工艺不同而得到不同晶型的晶体。
由于药物晶型的不同，其物理化学性质也不同，直接影响药物的质量与药效，因此在新药申报生产过程中，需要进行实验研究。
为此，本章在介绍晶体基本概念与基本规律的基础上，重点阐述药物多晶型的产生与分类、多晶型的制备与鉴定方法、多晶型转变条件与控制、多晶型的理化性质变化、多晶型与药物制剂工艺、生物利用度的关系，为研究药物多晶型奠定理论与实验基础。
第一节药物晶体特性与点阵结构一、药物晶体特性（一）晶体与非晶体固体药物从内部结构质点排列状态可分为晶体与无定形体。
晶体（crystal）是固体药物内部结构中的质点（原子、离子、分子）在空间有规律的周期性排列。
质点排列有规律性反映在三个方面：质点间距离一定、质点在空间排列方式上一定、与某一质点最邻近的质点数（配位数）一定。
质点排列的周期性是指在一定方向上每隔一定距离就重复出现相同质点的排列。
固体药物内部结构中质点无规则排列的固态物质称无定形体（amorphism），或称非晶体。
如图2-1。
(a)晶体（b）非晶体图2-1 晶体与非晶体（二）晶体的特性1.晶体的自范性晶体具有自发地生长成为一个结晶多面体，即以平面作为与周围介质的分界面，称此性质为晶体的自范性。
因此晶体的外表具有整齐、规则的几何外形,无定形体则无此种特征。
2.晶体的各向异性与均匀性（1）各向异性由于晶体内部质点在各个方向上排列的距离不同，其性质也表现出差异。
例如晶体的光学性质如折射率、电学性质如导电系数、力学性质如弹性系数等在不同方向上具有不同的数值，称此为晶体的各向异性。
无定形体是各向同性。
（2）均匀性在宏观情况下，晶体中每一点上的物理性质与化学组成均是一致的。
例如各部分的密度，微观结构上的基本单位（晶胞）在空间排列的规律也是一致的。
称此性质为晶体的均匀性。
药物晶型研究及晶型质量控制指导原则解析
同⼀⼚家开发，最早报道晶型专利和原研化合物/制剂所有权⼈是否⼀致？同⼀⼚家开发，原研晶型专利⽐较容易确认。
如遇到不是同⼚家开发，请对不同不同所有权⼈之间的关系进⾏说明（收购？合作关系？授权使⽤？），以作为对原研晶型专利确认的依据。
晶型专利：专利号，所有权⼈，到期时间，是否有中国同族，是否已经授权？2）晶型⼀致性①此处主要⽐较⾃制与⽂献报道的区别,有条件可以⽐较⾃制⽚与原研⽚，可根据需要加⼊图表进⾏说明。
②晶型稳定性的初步研究：对湿、热、光照稳定性；空⽓中与密封条件下的稳定性数据的对⽐；粉碎前后的晶型变化等（制剂还要增加处⽅制备前后的晶型对⽐）。
3）多晶型根据⽂献调研情况来介绍可能的多晶型。
4）稳定性研究将测试的多批次稳定性数据进⾏⽐较，可根据需要加⼊图表进⾏说明。
4、申报资料中晶型部分的撰写呈现形式1）3.2.S.2：对于多晶型药物，申请⼈应在⽣产⼯艺开发阶段通过精制⼯艺的优化和筛选制备优势稳态晶型，保证原料药批间晶型⼀致性。
注：应包括结晶条件的考察，如：溶剂体系、降温速率、晶种加⼊考察、保温析晶温度及时间、搅拌⽅式等，提供说明⽬标晶型成为优势晶型的依据。
批间晶型的⼀致性：各阶段代表性批次的检测结果，如⼩中试，试⽣产，⼯艺验证批晶型的XRD，DSC，TG等晶型数据及对应图谱。
2）3.2.S.2、3、7：对药物制剂关键质量属性产⽣影响的多晶型药物，需研究证明批间晶型⼀致性（3.2.S.2）和晶型放置过程稳定性（3.2.S.7）。
共晶药物具有特殊的理化性质、确定的组分和化学计量⽐，可以通过X-射线单晶⾏射、X-射线粉末所射、固相核磁共振波谱、红外吸收光谱、差⽰扫描量热法和/成晶体形态等分析⽅法进⾏结构确证（不要求全部都做）。
3）3.2.S.4：如原料药的晶型和/或粒度分布对制剂质量产⽣影响，应被纳⼊原料药内控标准并制定专属的检测项⽬进⾏控制。
质量标准中晶型描述：⼀般仅对XRD的2θ⾓要求明确即可。
对于晶型质量研究的法规，⽬前为⽌，出台的不过以上⼏个，在吃透当前法规的要求，要结合⼯作⽇常的需求，领悟晶型研究换换相扣的逻辑关系，最后尘埃落地，落实到申报资料上，⼒求清晰完整，逻辑科学，交上⼀份满意的答卷。
药物晶型研究报告分析
晶型药物的生物利用度
由于药物的溶解度会影响口服固体制剂 的溶出度，进而影响生物利用度 。具有多 晶型现象的药物，其表观溶解度的不同是 否会影响制剂的生物利用度，取决于影响 药物吸收速度和程度等多种生理因素，如 胃肠道蠕动、药物的溶出、药物的肠道渗 透性等。
优势晶型药物
1、晶型的稳定性 应具备一定的稳定性：一方面是晶型自身的稳 定性，即在不同的环境条件下能够保持晶型物质 状态的稳定，另一方面要保证其制剂产品中优势 药物晶型和各种药用辅料物质在临床应用过程中 的稳定。 2、不同晶型物质对生物利用度的影响 吸收性质是要用优势药物晶型选择的关键条件。 但是生物利用度的提高并不能作为药用晶型优劣 筛选的单纯条件依据。原因在于生物利用度提高 可能会产生更好的药理作用，也可能会产生更多 的不良反应。
药物晶型的常用制备方法
（一） 溶剂结晶法： 结晶溶剂的选择： （1）不能与结晶物质起化学反应。 （2）在较高温度区域能溶解大量结晶物质， 而在室温或低温区域，只能溶解少量结晶 物质 （3）溶剂对杂质成分的溶解度非常大或非 常小。 （4）溶剂的沸点不宜过高或过低。
具体有： 1、蒸发法：选择溶解度适中的溶剂将样品 溶解，制成过饱和溶液，置于一个合适大 小的干净容器中，再用可透气的滤纸，滤 膜，铝箔等覆盖以防止灰尘落入，将其静 置是溶剂慢慢蒸发。溶剂挥发是溶液过饱 和，晶核开始生长，经过晶体生长过程， 最终获得较大的晶型物质。 2、降温法：有机合成中常用的方法 3、 种晶法：a）纯晶种；b）晶种的晶型
提高无定型药物的稳定性
1、辅料的选择：筛选能够提高无定型药物的辅料。 2、制备工艺：对无定型药物原料进行影响因素实 验，以考察温度、湿度、光照对原料药物的晶型 影响。 总结：并非所有的药物都应该选择自由能最低的 稳定晶型，无定型也有可能成为优势晶型药物。 固体药物的无定型状态往往比稳定的晶态物质局 域更高的溶出速率，更好的生物吸收，更佳的临 床疗效。
实验五χ射线粉末法测定药物的多晶型
实验五χ射线粉末法测定药物的多晶型一、实验目的1.熟悉χ-射线粉末衍射法确定药物多晶型的差不多原理与方法2.把握x-射线粉末衍射图谱的分析与处理方法二、差不多原理χ-射线衍射是研究药物多晶型的要紧手段之一，它有单晶法和粉末χ-射线衍射法两种。
可用于区别晶态与非晶态、混合物与化合物。
可通过给出晶胞参数，如原子间距离、环平面距离、双面夹角等确定药物晶型与结构。
粉末法研究的对象不是单晶体，而是许多取向随机的小晶体的总和。
此法准确度高，辨论能力强。
每一种晶体的粉末图谱，几乎同人的指纹一样，其衍射线的分布位置和强度有着特点性规律，因而成为物相鉴定的基础。
它在药物多晶的定性与定量方面都起着决定性作用。
当χ-射线（电磁波）射入晶体后，在晶体内产生周期性变化的电磁场，迫使晶体内原子中的电子和原子核跟着发生周期振动。
原子核的这种振动比电子要弱得多，因此可忽略不记。
振动的电子就成为一个新的发射电磁波波源，以球面波方式往各个方向散发出频率相同的电磁波，入射χ-射线虽按一定方向射入晶体，但和晶体内电子发生作用后，就由电子向各个方向发射射线。
当波长为λ的χ-射线射到这族平面点阵时，每一个平面阵都对χ-射线产生散射，如图5-1。
图5-1 晶体的Bragg-衍射先考虑任一平面点阵1对χ-射线的散射作用：χ-射线射到同一点阵平面的点阵点上，假如入射的χ-射线与点阵平面的交角为θ，而散射线在相当于平面镜反射方向上的交角也是θ，则射到相邻两个点阵点上的入射线和散射线所通过的光程相等，即PP'=QQ'=RR'。
依照光的干涉原理，它互相加强，同时入射线、散射线和点阵平面的法线在同一平面上。
再考虑整个平面点阵族对χ-射线的作用：相邻两个平面点阵间的间距为d，射到面1和面2上的χ-射线的光程差为CB+BD，而CB=BD=dsinθ，即相邻两个点阵平面上光程差为2dsinθ。
依照衍射条件，光程差必须是波长λ的整数倍才能产生衍射，如此就得到χ-射线衍射（或Bragg衍射）差不多公式：2dsinθ =nλ（5-1）θ为衍射角或Bragg角，随n不同而异，n是1，2，3……等整数。
医药制剂中的晶型分析
医药制剂中的晶型分析目录前言 (1)1.XRD分析 (1)红外分析 (4)拉曼分析 (5)前言原料药(activepharmaceutica1ingredients,API)的晶型分析相信大家都比较熟悉，可以用XRD、IR、拉曼和DSC等。
但是当将原料药和大量辅料混合，做成制剂后，晶型的分析难度一下提高了很多，尤其是制剂中AP1含量很低的时候。
不少同行向我请教过这个问题，恰好上次有个公司委托我做了这些分析，今天我把这些结果给大家分析一下。
出于保密需要，具体药品名我就不透露了。
该片剂每片只含有5mgAPI,单片重量未知，一般20Omg比较常见。
1.XRD分析据报道，AP1一共有四种晶型，XRD叠加图如图1所示。
图1专利报道的AP1四种晶型的XRD叠加图根据专利报道和企业提供的数据，该API应该有四种晶型。
但是我对XRD谱图进行仔细分析，发现这个化合物的A晶型应该不是单一晶型，而是晶型B和F的混合物。
A晶型的结晶度不高，所有的衍射峰在B和1都能找到对应的峰。
晶型B、F和1三种晶型重叠峰较少，应该是独立的晶型。
对制剂进行晶型的XRD分析时，需要先将每种辅料进行XRD分析，看看制剂的衍射峰里，哪些是辅料的，哪些是原料药的。
因为原料药含量很低，辅料的特征峰往往比原料药高。
参见图2,对比甲厂制剂与辅料的XRD图，发现制剂中的峰主要是乳糖的峰，其次含有少量Mg(OH)2，只有2。
二7.0和8.2处的小峰是辅料中没有的。
I _ ~~I"f1 - ------ ----------- ---⅜⅜⅜f,—- ----- ∣[]WΓθ∣5M>20101Sn111______ ______ _H卜. ___ __ 19∣RuTβra200Mu.101∙S2030V1I v O u it n»tr≡Mrτ2∙(t)图2甲厂制剂与每种固体辅料的XRD叠加图然后我们再将制剂的XRD谱图与原料药的对比进行分析(图3)o根据2θ=7.0和8.2处的峰，可以推测甲厂制剂中原料药的晶型应该主要是B,可能含有少量1。
药物晶型及相关分析手段介绍
药物晶型及相关分析手段介绍前言1832年Woehler和Liebig发现苯甲酰胺化合物存在两种不同的晶型，至此，国内外开始重视并研究药物的不同晶型及其晶型差异，尤其在NCE的开发过程中。
同一种药物，由于结晶过程的差异(如温度、压力、溶剂)，可以生成完全不同类型的晶体，这种现象称为药物的多晶型现象，也称“同质异晶”现象。
多晶现象在有机药物中是非常普遍的。
同一个化合物含有2个或2个以上的晶格结构，形成多种晶型的现象称为多晶型现象；与晶型相对应的则是无定型，即它的分子是无规则排列、没有一定的晶格常数的形态(见下图)。
对于固体药物而言，不同晶型的同种药物，其理化性质如稳定性、溶解性、吸湿性、形状、颜色、流动性、密度等可能存在显著差异，因此有时可能会在大批量生产或制剂过程中产生不同程度影响；更主要的是，不同质异晶有时会在生物利用度、药效等方面可能会存在显著区别，如服用相同剂量的阿司匹林，服用晶型II的血药浓度高于晶型I的70%。
因此，在进行药物研究前弄清其晶型及相应的影响是非常有必要的。
X射线粉末衍射(XRPD)1895年，伦琴发现了Ｘ射线；1912年劳厄、弗里德里希和克里平发现晶体的Ｘ射线衍射现象，揭示了Ｘ射线的本质和晶体的原子结构特征，为晶体结构分析奠定了基础。
当一束单色X射线入射到晶体时，由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成，这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有相同数量级，故由不同原子散射的X射线相互干涉，在某些特殊方向上产生强X射线衍射，衍射线在空间分布的方位和强度，与晶体结构密切相关，这就是X射线衍射的基本原理。
XRD用于药物研究方法一般是两种方法：X射线单晶衍射法和X 射线粉末衍射法。
单晶法是研究和确认化学药物多晶型中最基础最可靠的方法，但单晶样品难获得(需要获得大于0.1mm的单晶体)；XRPD一般可用于检测化学药物的纯度、晶型稳定性、识别药物制剂总原料药含量、晶型变化等，样品较易获得，且图谱一般具有较强专属性。
晶型药物的检测方法
二、常用检测方法
扫描隧道显微镜：
用途：直接观测到晶体内部的微观晶格变化和原子结构、晶面分子
排列、晶面缺陷等。
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二、常用检测方法
2、X-射线衍射技术（XRD）
利用原子对X-射线的衍射效应，完成对物质结构、物质成分、 物质晶型的研究。 特点：
基于热力学原理和物质热力学性质而建立的分析方法。 特点： 1、试样用量少（0.1-10mg） 2、适用于多种形态的试样 3、试样不需要预处理 4、操作简单 热分析仪器构成：温度控制系统、气氛控制系统、测量系统与记录系统
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二、常用检测方法
3、热分析技术
热重分析法
差示扫描量热法
升华、分解过程和量值，也可有效区分物质是否含有结晶溶剂或
结晶水成分。
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二、常用检测方法
TG曲线：
程序控温下，质量随温度的变化。 m=f（T）。 测量条件：发生质量变化。 纵坐标：质量或其百分数
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DTG曲线：
TG曲线 热重曲线是一种台阶形曲线，分辨率 不高。在其基础上通过微分处理，得到 微分热重曲线（DTG）dm/dt=f(T)
原理：在温度程序控制下，测量样品与惰性物质参比物之间热 量差与温度变化之间关系的技术。
应用：分析样品的熔融分解状态、混晶物质状态、转晶物质状
态等。
• 测定相变点
• 定性鉴别药物或其多晶型 • 纯度检查 • 测定热化学参数或物质的量
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二、常用检测方法
药物晶型常用的检测分析方法
药物晶型常用的检测分析方法物质在结晶时由于受各种因素影响，使分子内或分子间键合方式发生改变，致使分子或原子在晶格空间排列不同，形成不同的晶体结构。
同一物质具有两种或两种以上的空间排列和晶胞参数，形成多种晶型的现象称为多晶现象(polymorphism)。
虽然在一定的温度和压力下，只有一种晶型在热力学上是稳定的，但由于从亚稳态转变为稳态的过程通常非常缓慢，因此许多结晶药物都存在多晶现象。
固体多晶型包括构象型多晶型、构型型多晶型、色多晶型和假多晶型。
物质在结晶时由于受各种因素影响，使分子内或分子间键合方式发生改变，致使分子或原子在晶格空间排列不同，形成不同的晶体结构。
同一物质具有两种或两种以上的空间排列和晶胞参数，形成多种晶型的现象称为多晶现象(polymorphism)。
虽然在一定的温度和压力下，只有一种晶型在热力学上是稳定的，但由于从亚稳态转变为稳态的过程通常非常缓慢，因此许多结晶药物都存在多晶现象。
固体多晶型包括构象型多晶型、构型型多晶型、色多晶型和假多晶型。
药物分子通常有不同的固体形态，包括盐类，多晶，共晶，无定形，水合物和溶剂合物；同一药物分子的不同晶型，在晶体结构，稳定性，可生产性和生物利用度等性质方面可能会有显著差异，从而直接影响药物的疗效以及可开发性。
如果没有很好的评估并选择最佳的药物晶型进行研发，可能会在临床后期发生晶型的变化，从而导致药物延期上市而蒙受巨大的经济损失，如果上市后因为晶型变化而导致药物被迫撤市，损失就更为惨重。
因此，药物晶型研究和药物固态研发在制药业具有举足轻重的意义。
由于药物晶型的重要性，美国药监局(FDA)和中国药监局(SFDA)在药物申报中对此提出了明确规定，要求对药物多晶型现象进行研究并提供相应数据。
正因如此，任何一个新药的研发，都要进行全面系统的多晶型筛选，找到尽可能多的晶型，然后使用各种固态方法对这些晶型进行深入研究，从而找到最适合开发的晶型；选定最佳晶型后，下一步就是开发能始终如一生产该晶型的化学工艺；最后一步是根据制剂对原料药固态性质的要求，对结晶工艺进行优化和控制，确定生产具有这些固态性质的最佳工艺参数，从而保证生产得到的晶型具有理想的物理性质，比如晶体表象，粒径分布，比表面积等。
热分析法测定固体药物多晶型
热分析法测定固体药物的多晶型一、实验目的1. 熟悉热分析的大体原理与实验方式及其在药学研究中的要紧应用2. 把握热谱图的分析与多晶型确信的方式3.了解热分析仪的要紧结构二、大体原理热分析是在程序控温条件下，测量物质物理化学性质随温度转变的函数关系的一种技术。
程序控温可采纳线性、对数或倒数程序。
热分析法依照所测样品物理性质的不同有以下几种：差热分析法，差示扫描量热法，热重分析法，热膨胀分析及热－力分析法等，在药物研究中前三种技术应用普遍。
（一）差热分析差热分析（differential thermal analysis, DTA）法是在程序控温下，测量物质与参比物之间温度差随温度或时刻转变的一种技术。
依照国际热分析协会(international confederation for thermal analysis, ICTA) 规定，DTA曲线放热峰向上，吸热峰向下，灵敏度单位为微伏（μV）。
如图1-1为苦味酸（三硝基苯酚）的DTA曲线。
139图1-1 苦味酸在动态空气中的DTA曲线可见，体系在程序控温下，不断加热或冷却降温，物质将依照它固有的运动规律而发生量变或质变，从而产生吸热或放热，依照吸热或放热即可判定物质内在性质的转变。
如：晶型转变、熔化、升华、挥发、还原、分解、脱水或降解等。
差热分析测量原理如图1-2所示。
图1-2 差热分析仪工作原理示用意1测按时将试样与参比物（经常使用α-Al2O3）别离放在两只坩埚中，置于样品杆的托盘上（底部装有一对热电偶，并接成差接形式），然后使加热炉按必然速度升温（如10℃·min-1）。
若是试样在升温进程中没有热反映（吸热或放热），那么其与参比物之间的温差ΔT＝0；若是试样产生相变或气化那么吸热，产生氧化分解那么放热，从而产生温差ΔT，将ΔT所对应的电势差（电位）放大并记录，便取得差热曲线。
各类物质因物理特性不同，因此表现出其特有的差热曲线。
大展机电技术研究所专业生产差热分析仪DTA（DZ3320A）差示扫描量热仪DSC（DZ3335）联系方式：周艺光（二）差示扫描量热法（差动热分析法）差示扫描量热法（differential scanning calorimeter, DSC）是在程序控温下，测量物质与参比物之间能量差随温度转变的一种技术。
X射线粉末衍射法
实验五χ射线粉末衍射法测定药物的多晶型一、实验目的1.熟悉χ-射线粉末衍射法确定药物多晶型的基本原理与方法2.掌握x-射线粉末衍射图谱的分析与处理方法二、基本原理χ-射线衍射是研究药物多晶型的主要手段之一，它有单晶法和粉末χ-射线衍射法两种。
可用于区别晶态与非晶态、混合物与化合物。
可通过给出晶胞参数，如原子间距离、环平面距离、双面夹角等确定药物晶型与结构。
粉末法研究的对象不是单晶体，而是许多取向随机的小晶体的总和。
此法准确度高，分辨能力强。
每一种晶体的粉末图谱，几乎同人的指纹一样，其衍射线的分布位置和强度有着特征性规律，因而成为物相鉴定的基础。
它在药物多晶的定性与定量方面都起着决定性作用。
当χ-射线（电磁波）射入晶体后，在晶体内产生周期性变化的电磁场，迫使晶体内原子中的电子和原子核跟着发生周期振动。
原子核的这种振动比电子要弱得多，所以可忽略不记。
振动的电子就成为一个新的发射电磁波波源，以球面波方式往各个方向散发出频率相同的电磁波，入射χ-射线虽按一定方向射入晶体，但和晶体内电子发生作用后，就由电子向各个方向发射射线。
当波长为λ的χ-射线射到这族平面点阵时，每一个平面阵都对χ-射线产生散射，如图5-1。
图5-1 晶体的Bragg-衍射先考虑任一平面点阵1对χ-射线的散射作用：χ-射线射到同一点阵平面的点阵点上，如果入射的χ-射线与点阵平面的交角为θ，而散射线在相当于平面镜反射方向上的交角也是θ，则射到相邻两个点阵点上的入射线和散射线所经过的光程相等，即PP'=QQ'=RR'。
根据光的干涉原理，它互相加强，并且入射线、散射线和点阵平面的法线在同一平面上。
再考虑整个平面点阵族对χ-射线的作用：相邻两个平面点阵间的间距为d，射到面1和面2上的χ-射线的光程差为CB+BD，而CB=BD=dsinθ，即相邻两个点阵平面上光程差为2dsinθ。
根据衍射条件，光程差必须是波长λ的整数倍才能产生衍射，这样就得到χ-射线衍射（或Bragg衍射）基本公式：2dsinθ =nλ（5-1）θ为衍射角或Bragg角，随n不同而异，n是1，2，3……等整数。
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药物多晶型对药物制剂的影响分析
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药物多晶型对药物制剂的影响分析
【关键词】多晶型药物制剂综述
物质在结晶时由于受各种因素的影响，使分子内或分子间键合方式发生改变，所以分子或原子在晶格空间排列不同，形成不同的分子结构。
即同一种物质具有两种或两种以上的空间排列或晶胞参数，形成多晶型的现象就称为多晶型现象(polymorphism)。
药物多晶型从18世纪20年代开始引起人们的注意，到本世纪60年代以后得到很快的发展。
由于药物的晶型不同，可能会影响其在体内的溶出和吸收，进而影响药物的生物利用度、临床疗效和安全性。
因此，在多晶型药物研制成固体口服制剂时，对药物晶型进行研究，选择一种在临床治疗上有意义且稳定可控的药物具有重要意义。
目
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关于药物多晶型的专述
关于药物多晶型的专述关于药物多晶型的专述内容提要对于固体制剂、半固体制剂、混悬剂等剂型，应注意药物是否存在多晶型。
因为同一固体药物可因结晶条件、制备工艺不同而得到不同晶型的晶体。
由于药物晶型的不同，其物理化学性质也不同，直接影响药物的质量与药效，因此在新药申报生产过程中，需要进行实验研究。
为此，本章在介绍晶体基本概念与基本规律的基础上，重点阐述药物多晶型的产生与分类、多晶型的制备与鉴定方法、多晶型转变条件与控制、多晶型的理化性质变化、多晶型与药物制剂工艺、生物利用度的关系，为研究药物多晶型奠定理论与实验基础。
第一节药物晶体特性与点阵结构一、药物晶体特性（一）晶体与非晶体固体药物从内部结构质点排列状态可分为晶体与无定形体。
晶体（crystal）是固体药物内部结构中的质点（原子、离子、分子）在空间有规律的周期性排列。
质点排列有规律性反映在三个方面：质点间距离一定、质点在空间排列方式上一定、与某一质点最邻近的质点数（配位数）一定。
质点排列的周期性是指在一定方向上每隔一定距离就重复出现相同质点的排列。
固体药物内部结构中质点无规则排列的固态物质称无定形体（amorphism），或称非晶体。
如图2-1。
(a)晶体（b）非晶体图2-1 晶体与非晶体（二）晶体的特性1.晶体的自范性晶体具有自发地生长成为一个结晶多面体，即以平面作为与周围介质的分界面，称此性质为晶体的自范性。
因此晶体的外表具有整齐、规则的几何外形,无定形体则无此种特征。
2.晶体的各向异性与均匀性（1）各向异性由于晶体内部质点在各个方向上排列的距离不同，其性质也表现出差异。
例如晶体的光学性质如折射率、电学性质如导电系数、力学性质如弹性系数等在不同方向上具有不同的数值，称此为晶体的各向异性。
无定形体是各向同性。
（2）均匀性在宏观情况下，晶体中每一点上的物理性质与化学组成均是一致的。
例如各部分的密度，微观结构上的基本单位（晶胞）在空间排列的规律也是一致的。
药物晶型定量分析方法
度 够不 ，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 以定 弥量 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：
应用
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END
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) 该方法可用于区别晶态和非晶态，鉴别
素的影
Varasteh 等的研
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 准方 确便 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 性均 等一 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 分其 析它 技术联用。
药物晶型常用的检测分析方法
药物晶型常用的检测分析方法物质在结晶时由于受各种因素影响，使分子内或分子间键合方式发生改变，致使分子或原子在晶格空间排列不同，形成不同的晶体结构。
同一物质具有两种或两种以上的空间排列和晶胞参数，形成多种晶型的现象称为多晶现象(polymorphism)。
虽然在一定的温度和压力下，只有一种晶型在热力学上是稳定的，但由于从亚稳态转变为稳态的过程通常非常缓慢，因此许多结晶药物都存在多晶现象。
固体多晶型包括构象型多晶型、构型型多晶型、色多晶型和假多晶型。
物质在结晶时由于受各种因素影响，使分子内或分子间键合方式发生改变，致使分子或原子在晶格空间排列不同，形成不同的晶体结构。
同一物质具有两种或两种以上的空间排列和晶胞参数，形成多种晶型的现象称为多晶现象(polymorphism)。
虽然在一定的温度和压力下，只有一种晶型在热力学上是稳定的，但由于从亚稳态转变为稳态的过程通常非常缓慢，因此许多结晶药物都存在多晶现象。
固体多晶型包括构象型多晶型、构型型多晶型、色多晶型和假多晶型。
药物分子通常有不同的固体形态，包括盐类，多晶，共晶，无定形，水合物和溶剂合物；同一药物分子的不同晶型，在晶体结构，稳定性，可生产性和生物利用度等性质方面可能会有显著差异，从而直接影响药物的疗效以及可开发性。
如果没有很好的评估并选择最佳的药物晶型进行研发，可能会在临床后期发生晶型的变化，从而导致药物延期上市而蒙受巨大的经济损失，如果上市后因为晶型变化而导致药物被迫撤市，损失就更为惨重。
因此，药物晶型研究和药物固态研发在制药业具有举足轻重的意义。
由于药物晶型的重要性，美国药监局(FDA)和中国药监局(SFDA)在药物申报中对此提出了明确规定，要求对药物多晶型现象进行研究并提供相应数据。
正因如此，任何一个新药的研发，都要进行全面系统的多晶型筛选，找到尽可能多的晶型，然后使用各种固态方法对这些晶型进行深入研究，从而找到最适合开发的晶型；选定最佳晶型后，下一步就是开发能始终如一生产该晶型的化学工艺；最后一步是根据制剂对原料药固态性质的要求，对结晶工艺进行优化和控制，确定生产具有这些固态性质的最佳工艺参数，从而保证生产得到的晶型具有理想的物理性质，比如晶体表象，粒径分布，比表面积等。
药品晶型研究及晶型质量控制指导原则
药品晶型研究及晶型质量控制指导原则当固体药品存在多晶型现象，且不同晶型状态对药品的有效性、安全性与药品质量产生影响时,应对药品固体制剂、半固体制剂、悬浮剂等中的药用晶型物质状态进行定性或定量控制, 药品的药用晶型应选择优势晶型，并保持制剂中晶型状态为优势晶型，以保证药品的有效性、安全性与质量可控。
优势晶型系指当药物存在有多种晶型状态时, 晶型物质状态的临床疗效佳、安全、稳定性高等, 且适合药品开发的晶型。
1 . 药物多晶型的基本概念用于描述固体化学药物物质状态, 由一组参量(晶胞参数、分子对称性、分析排列规律、分子作用力、分子构象、结晶水或结晶溶剂等) 组成。
当其中一种或几种参量发生变化而使其存在有两种或两种以上的不同固体物质状态时,称为多晶型现象(polymorphism) 或称同质异晶现象。
通常,难溶性药物易存在多晶型现象。
固体物质是由分子堆积而成。
由于分子堆积方式不同,在固体物质中包含有晶态物质状态(又称晶体) 和非晶态物质状态(又称无定型态、玻璃体)。
晶态物质中分子间堆积呈有序性、对称性与周期性; 非晶态物质中分子间堆积呈无序性。
晶型物质范畴涵盖了固体物质中的晶态物质状态(分子有序) 和无定型态物质状态(分子无序) 。
优势药物晶型物质状态可以是一种或多种, 故可选择一种晶型作为药用晶型物质, 亦可按一定比例选择两种或多种晶型物质的混合状态作为药用晶型物质使用。
2 . 晶型样品的制备采用化学或物理方法, 通过改变结晶条件参数可获得不同的固体晶型样品。
常用化学方法主要包括: 重结晶法、快速溶剂去除法、沉淀法、种晶法等; 常用物理方法主要包括: 熔融结晶法、晶格物理破坏法、物理转晶法等。
晶型样品制备方法可以采用直接方法或者间接方法。
各种方法影响晶型物质形成的重要技术参数包括溶剂（类型、组成、配比等) 、浓度、成核速率、生长速率、温度、湿度、光度、压力、粒度等。
鉴于每种药物的化学结构不同, 故形成各种晶型物质状态的技术参数条件亦不同, 需要根据样品自身性质合理选择晶型样品的制备方法和条件。
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甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮（PVP），蔗糖等高分 子化合物可延缓或阻止，但羧甲基纤维素钠可加快。
沉淀条件的选择
[晶型沉淀的沉淀条件] 稀、热、慢、搅、陈
[无定型沉淀的沉淀条件] 浓、热、快、后稀搅、电解质、不陈化（趁热过滤）
无味氯霉素：无效晶型A经过熔融（87～89℃）和快 速冷却，即可转变为有效的B晶型。
吸收速率 1.4倍
Khalil S等. J Pharm Sci，61，1615，1972
并非所有药物多晶型均显示出显著的生物利用度差 异。
例：法莫替丁有两种晶型A、B，分别压片，人体口服 给药，A晶型片剂口服生物利用度为46.8%，B晶型片 剂口服生物利用度49.1%，经统计学处理，表明无显著 性差异。
甲吲噻腙：研磨晶型转变为无定性，溶解速率增大了 10倍，改变了原晶型物溶解性低，吸收不良等缺点， 增加了生物活性。但在贮存中新鲜研磨的无定性物又 有转变为晶型物的趋势。
甾体化合物、磺胺类、红霉素等也可经研磨粉化而引 起晶型转变。
第二节 X射线粉末衍射法 一、 X射线衍射原理 1、衍射: 两个波长相同、光程差一定的波 2、晶体的X射线衍射 晶体的原子间距和X射线波长属同一个数量级 10-10m 次级X射线
二、多晶型对药物性质的影响
1、多晶型与药物的理化性质 密度、熔点、硬度、外观、溶解性和稳定性等 （1）熔点 •有的多晶型药物的熔点明显不同，但也有部分药物多 晶型之间熔点相差幅度较小，甚至无差别。 •熔点可作为确定固体药物是否存在多晶型的初步检测 （2）溶解性 •在水中的溶出速度、溶解度、溶解过程的热力学函数 不同。
2、多晶形与固体制剂的生物利用度和药效
药物晶型不同，溶解度和溶出速率不同，直接影响到 药物的生物利用度和药效。
例 无味氯霉素
氯霉素的棕榈酸酯，本身无效，在体内经酯酶水解， 释放出氯霉素。
A型----稳定型 难被酯酶水解，溶出速度慢，难 吸收，无药效。
B型----亚稳型 易被酯酶水解，溶出速度快，易 吸收，血药浓度为A型的7倍，疗效高。
尼莫地平X-射线衍射谱
利眠宁 (氯氮卓)
一、概述
第三节 热分析法
Thermal Analysis，TA
物质在加热或冷却过程种往往会发生相变、脱水、分 解、氧化、还原等物理变化和化学变化，测定这些过 程中能量和质量的变化。
磺胺甲噁唑：温度，晶型互变；控制冷却和结晶速度 可选择性制备Ⅰ型和Ⅱ型。
利福平是70年代热点，存在10余种多晶型或溶剂加成 物，众多的OH，CO，NH基团易形成多种氢键结合 方式及构型；国产主要3种，A\B\SV, A\B吸收良好, SV差,血药浓度低。溶剂：丁醇、丙酮、乙醇
乳糖酸红霉素：冷冻干燥A型、喷雾干燥B 型。
四、多晶型的产生及其影响因素
• 结晶是一个复杂的过程，物质在结晶时由于受各种因 素影响，使分子内或分子间键合方式发生改变，致使 分子或原子在晶格空间排列不同，从而形成不同的晶 体结构。
1、结晶工艺和条件
温度、压力、冷却速度、溶剂 、干燥工艺条件、研磨 微粉化等。
2、赋形剂和其他添加剂
[例]磺胺甲噁唑
C型----亚稳型 易变为A型，溶出速度介于A、 B之间，血药浓度不高，与A型同称为“非活性型”。 我国在1975年以前生产的无味氯霉素原料、片剂、 胶囊都为无效的A型。
例 磺胺-5-甲氧嘧啶 ➢有3种多晶型物、2种水合物及1种无定型物。 ➢将多晶型物Ⅱ、Ⅲ分别与20%阿拉伯胶浆及单糖浆 的混合液中制成4%的混悬液，经人口服后，测定血 药浓度——时间曲线。 ➢市售的磺胺-5-甲氧嘧啶制剂，主要含Ⅲ型。
这可能是由于法莫替丁分子上带有胍基的碱性化合物， 在酸性胃液中能迅速溶出，成为溶液状态，晶型差别 的影响已不存在，因此法莫替丁的A，B晶型对生物利 用度没有显著影响。
三、药物多晶型的研究意义
研究药物的多晶型现象的工作，当前已成为日常控 制药物生产和新药剂型确定前设计所不可缺的重要组 成部分。 晶型保护 了解某种药物的多晶型物及其性质后，将有助于解 决下列间题: （1）保证在制备和贮存过程中药物在剂型中物理的、 化学的稳定性; （2）提高药物的生物利用度，减少毒性，增进疗效; （3）保证每批生产的药物间的等效性; （4）改善药物粉末的压片性能; （5）防止药物在制备或贮存中产生不良晶型而影响质 量。
（3）稳定性 稳定型 熔点高，化学稳定性最好，但溶解度、溶
出速度最低。 亚稳定型 稳定性虽低于稳定型，但常温下仍比不稳
定型稳定，且有较高的溶解度和溶出速度. 不稳定型
•亚稳定型易转变为稳定型而影响疗效，应采取措施阻止 转型，促使药物亚稳定型稳定化。
例 利福平
1976年以前国产的利福平都是无定形，稳定性差， 分子内部容易发生氧化、水解及转化，故无法保证有 效期。 1977年改变工艺条件后，得到亚稳晶型产品，质量 显著提高。
二、X射线粉末衍射实验技术 1、辐射源 • 以铜、钼、铁、铬等元素为阳极靶材料的真空管 •一般采用靶元素的Kα线，用滤光片除去别的辐射。 2、粉末衍射仪 • 衍射角、衍射强度、晶面间距 • 注意：相对衍射强度，相对于最强衍射线。 3、制样 • 用玛瑙研钵把样品小心研磨成细粉（数微米），但要 注意晶型转变。 • 衍射线强度的影响因素：晶体的原子的性质、实验条 件
三、应用 1、结晶性药物的定性鉴别 参比物质 粉末衍射标准品联合委员会（JCPDS）多种有机及 无机结晶性物质的粉末衍射图 方法：选取10个最强的数据比较 （1）2θ值，±0.1或±0.2度 （2）衍射线的相对强度，20%以内
2、药物多晶型的鉴别 注意（1）研磨样品有时发生晶型转变
（2）有些多晶体的衍射图差异不显著
平面点阵 1 平面点阵2
布拉格方程式 2d sin θ = nλ d 晶面间距
氨苄青霉素 4种固相的 典型粉末样 图
3、Байду номын сангаас射线粉末衍射图
特点：准确度高，分辨能力强。
每一种晶体的X射线粉末衍射图，几乎同人的指纹一 样，它的衍射线的分布位置和强度有着特征性规律， 因而成为物相鉴定的基础，在药物多晶的定性与定量 方面起着决定性作用。