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热分析技术在药品检验与研究中的应用

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热分析技术是测定物质的化学、物理性质和温度之间关系的分析技术,在程序温度控制下研究材料的各种反应和转变,如结晶-熔融、脱水、蒸发、相变等各种有机和无机材料的反应动力学以及热分解过程,是非常重要的分析测试法。热分析技术在药品检验中最常用为差式扫描量热法(DSC)以及热重分析法(TGA),两者联合分析可互为补充,有些国家已经将热分析法作为从事新药研究、控制药品质量以及新剂型开发的主要检测手段,国内也逐渐广泛应用热分析技术[1]。本文就热分析技术在药品检验与研究中的作用进行分析,现报告如下。
1 热分析技术的类型
1.1 热重分析
 
热重分析是热分析的常用技术,利用计算机程序将温度控制在一定范围内,测量此时物质重量和温度的比例,在进行多次调整温度,得到不同温度下物质重量变化关系的技术。热重分析将温度作为横向指标,将重量作为纵向指标而建立热重曲线。
1.2 差热分析
 
在加热供试品和热惰性参比物情况下,若供试品产生某种物理或化学变化时,其产生的热效应会导致参比物和供试品出现温差,在控温的情况下将二者的温度和温差关系进行测定分析就是差热分析。差热分析可根据特定速率线升温自动控制,具有条件相同的两个空腔加热块,将其当道封闭的烘箱中,和惰性气体一起维持受热环境、热发宁气体及稳定压力。在两个空腔中分别放入参比物和样品,餐比武常选择空的称样器皿、砂石、氧化铝或者玻璃球等可在测定温度中保持热稳定的位置。将电热偶分别放置两个腔内,一旦温度上升,参比物和样品热容量不同,两个腔温度也不同,在没有热转换温度,两者温度差一直相同,若达到转换温度,热容量下降可出现放热反应,反之则为吸热反应。
2 热分析技术在药品检验中的应用方法
2.1 测定熔点
 
测定熔点过程中,有时候,测定条件有限,难以确定熔点和分解点,若实际测定时晶型发生变化,就较为复杂,若采用热分析法,可获得较为满意的效果。在热茶分析曲线当中存在三个变化点,一是曲线偏离基线出,而是上升速度较快的基线与切线小交出外推至曲线上的一点,三是曲线顶峰。一般情况下,第二点是热力学平衡点最为接近的点,是物质的具体熔点。
2.2 鉴别
 
药物和制剂热特征很明显,弱点可当做鉴别的一种有效防范。
2.3 多晶体分析
 
药品可受到晶型的差异会发生溶解度、熔点、生物有效性以及药效性质方面的不同,因此,热分析技术应用在药品检验中需进行晶体分析,虽然热分析不能将具体结晶形状确定出来,但可区分多种晶型,可利用X-衍射将晶体型确定出来,针对药品物质晶型转化,,可根据实际情况进行TGA+DTA进行确定。
2.4 测定结晶水和吸附水
 
测定结晶水和吸附水可使用热重分析法,在测定过程中,结冰水失重峰比较明显,而吸附水则不明显,因此可凭借此特征进行区分。
3 热分析技术应用在化学药品检验中的作用
 
药物的纯度、晶型通过其熔点就能衡量出其质量的优劣,经典的毛细管法对于熔点的检测虽然适用、方法简单,但是加热速度不容易掌握,靠视觉判断,缺乏客观记录,很难准确判断熔融分解、熔距较长的样品测定,因此需将DSC和TGA联合测定,有助于了解被测药品的熔融全过程,可提高药物熔点测定的准确性。可同时完成样品和标样的DSC曲线的测定,不同晶型药物的药效和溶解速度有非常大的区别,DSC可对多种晶型药物的熔点以及熔融热测量出来,从而可将同一药物的不同晶型区分出来,对药物分子中的结晶水个数进行分析,准确区分开结晶水和吸附水。除了对药物熔点测试,DSC还可对药物的纯度进行鉴定,可取少量样本、进行快速的分析。
4 热分析技术应用在中药鉴定中的作用
 
张平[1]研究表明热分析技术是应用较为广泛的一种鉴别技术,应用在中药鉴别中。热分析技术可对中药的真伪进行有效鉴定,可以为中药的质量提供可靠的保证,中药的产地多、来源广,药品质量不一,且容易发生误收、误用等方面的问题,特别是有很多外观相似的中药,容易发生混淆,使用DSC法对真药进行鉴别,并将真药和假药的不同热分析曲线性质来进行鉴定,可减少以假充真的问题,有的中药不同产地,药效也有区别,比如鉴定不同产地、不同时间的川贝母时,可将同一类别不同采集时间的真品和伪品DSC曲线图进行比较,从而辨别真伪[3]。
5 热分析技术应用在药物成分分析中的作用
 
可采用热分析技术中的DSC、DTA以及TG法分析药物成分,刘丹等[2]研究表明,热分析法在药物分析研究、应用中有一定的参考意义。DSC和DTA法应用在药物热力学参数的测定中;TG法应用在药物质量变化的测定中。在检测微生物化验和药物含量以及实际药物鉴定中,需要对比药剂配方和标准化合物的TG、DTA以及DTG曲线,对完成鉴定药物中组分含量有很重要的作用,采用TG曲线,可估算出主要成分含量,而采用DTG曲线可区分药物的主要成分和其它成分[4]。
6 热分析技术应用在药品对照品研发中的作用
 
化学药品对照品可进行药品检查、鉴别以及含量测定,在研发的初始阶段,需筛选药物来源,这个时候就需应用DSC纯度分析数据来对相关药品进行筛选,对含有少量杂质而发生熔点降低的低共熔体系采用DSC分析,非常可靠且方便,取量少,不需用标样,当然只采取一种方法也不够,可采用热分析、色谱法等多种方法来进行互相补充、互相验证。我国在化学药品对照品的研制上应用热分析技术的时间不长,但时熔点对照品研制水平已经相当高了,DSC法在对照品的纯度分析以及TGA在对照品的稳定性方面分析十分靠谱,TGA可检查药物晶体中溶剂的残留量,可通过热分析动力学对化学药品对照品的稳定性进行预测,此方法还可测定水分和其它挥发物,对样品的均匀分散性进行考察,只需要少量的标样就可测定,因此,可为研究对照品的有效期提供依据[5]。
7 热分析技术的前景
 
目前,热分析技术在各个领域得到广泛应用,每2年就有1次全国综合性的热分析、热化学、热力学会议,还有发表了很多热分析技术在药物研究应用中的论文,表明热分析技术在药物研究中有非常重要的作用,因此,在化学药品检验体系中,需高效、可靠、准确的应用热分析技术,对其加强研究。
8 结束语
 
总之,热分析方法应用在化学药品检验、中药检验、对照品研制、药物成分分析中具有非常重要的作用,其在熔点、纯度、晶型的测定上均发挥着非常重要的作用,未来应用的领域可能还会更加广泛。
 

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