熱分析儀器的使用

熱分析儀器的使用

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熱分析技術(shù)(DSC,TGA)在醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用
所謂熱分析技術(shù)是表征材料性質(zhì)與溫度關(guān)系的一組技術(shù),它在定性,定量表征材料的熱性
能,物理性能,機(jī)械性能以及穩(wěn)定性等方面有著廣泛的應(yīng)用,對于材料的研究開發(fā)和生產(chǎn)中的
質(zhì)量控制都具有很重要的實際意義.
目前,熱分析儀器在藥學(xué)行業(yè)的質(zhì)量控制和穩(wěn)定性研究,尤其是在實驗方法的改進(jìn),活性
與惰性成分的表征,安全性測試以及常規(guī)性能的測試過程中愈來愈成為不可或缺的重要手段之
一,它在從新型藥品的研究開發(fā)到產(chǎn)品的商業(yè)化生產(chǎn)過程中也顯示出越來越大的作用.
導(dǎo)論
藥學(xué)是一門有關(guān)藥品本質(zhì),活性,制備以及釋放過程的一門科學(xué).相對應(yīng)的,制藥工業(yè)主
要關(guān)心的則是藥品的合成和生產(chǎn).
藥品的制備提供了藥品中的活性基質(zhì)或藥物可以被人體吸收的方法,所以,不僅在生理上
要考慮藥品使用的方式(口服,含服,皮膚用,皮下用等),而且藥品的物理化學(xué)性能也必須
合適.藥品的成分包括真實的藥劑或活性成分,和一些非活性的成分(填料,添加劑等),所
有的這些成分必須以一個合適的比例共存.
活性成分或藥劑是可以被人體吸收并且治愈或起預(yù)防作用或減輕疾病后果的基質(zhì).另一類
藥劑可以用來診斷疾病.
藥品的制備可以根據(jù)使用方式(口服,含服,皮膚用,皮下用等)或藥品的存在形式(固
態(tài),液態(tài),半液態(tài)等)分為不同的種類.
因為這些產(chǎn)品作用于人體,因此,它的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求就很高,而且還必須把一些倫理的因
素考慮在內(nèi).
產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)一方面要求無菌,應(yīng)用時具有活性和沒有毒副作用,另一方面還要求有良
好的生產(chǎn)工藝,高質(zhì)量的原材料和在產(chǎn)品保質(zhì)期內(nèi)的質(zhì)量保證.
因此,為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量要求,合適的分析程序是必須的.要得到正確的分析結(jié)果,必
須使用校準(zhǔn)好的儀器,并使用行之有效的分析方法.
熱分析方法既可以單獨使用,多種熱分析方法聯(lián)用,還可以同步的跟其他分析技術(shù)(光
譜,色譜等)聯(lián)用.
多晶型研究是熱分析在制藥工業(yè)中的重要應(yīng)用領(lǐng)域.許多藥品基質(zhì)存在多種結(jié)晶形式,這
對于藥品的可溶性和生物可用性有很大的影響.另外,熱分析技術(shù)在其他領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)
用,如:純度的確定,穩(wěn)定性測試,藥品基質(zhì)的表征和鑒別,在活性與非活性成分之間的交互
作用,相圖的確定以及無定形基質(zhì)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的測量等.
接下來簡單介紹一下熱分析技術(shù)在制藥行業(yè)的主要應(yīng)用.
多晶型
多晶型用來描述基質(zhì)以不同的結(jié)晶形式存在的能力.即使化學(xué)組成相同,在物理性能如熔
點,熔融熱,可溶性,生物可用性等方面也可能存在差別.這種差別依賴于基質(zhì)的性質(zhì),并且
可能會產(chǎn)生很大的差別.例如,一種形態(tài)可以很好的被吸收而另一種形態(tài)可能就是非活性的甚
至是毒性的.因此,知道藥品存在的不同結(jié)晶形態(tài),并且能夠加以鑒別,了解它們的轉(zhuǎn)換(穩(wěn)
態(tài)的/亞穩(wěn)態(tài)的)條件,并用來優(yōu)化生產(chǎn)和儲存,以使只有我們想要的晶態(tài)存在是非常重要
的.
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準(zhǔn)多晶型
準(zhǔn)多晶型用來描述藥劑或添加劑與水或溶劑的結(jié)合方式.在藥品制備過程中,基質(zhì)結(jié)晶析
出時,如果在其晶格中結(jié)合了水分子或溶劑分子,那么這種復(fù)合物就形成了.這種形式的復(fù)合
與水或溶劑分子只是結(jié)合在晶粒的表面是不同的,例如為了脫去這種結(jié)晶水或溶劑,就需要較
高的溫度.這種性質(zhì)的最佳研究方法是利用DSC和TGA聯(lián)用.
相圖
在藥品的研究開發(fā)過程中,重要的問題就是要考慮使用的組分是否是可以混合的,或者是
否有共熔體形成.這些問題可以通過相圖來回答,相圖描述了多組分體系中各組分的比例與熔
點的關(guān)系.為了形成該相圖,各種不同組分的混合物可以利用DSC測試并加以評估(例如:
熔點,熔程等).
穩(wěn)定性
藥品的穩(wěn)定性研究正在成為越來越重要的一個課題.畢竟保質(zhì)期對于一種產(chǎn)品來說是非常
重要的.我們可以通過長時間的測試或者借助于動力學(xué)軟件來確定一種樣品的穩(wěn)定性.
如果利用長時間的測試,我們應(yīng)該對在不同條件下存放不同時間的樣品進(jìn)行分析.通過測
試的結(jié)果可以清楚的看到樣品的性能變化,但是這種測試需要較長的時間.另外,通過測試樣
品在不同加熱速率下的降解反應(yīng),我們可以快速的確定樣品降解的動力學(xué)參數(shù).利用這些結(jié)
果,我們就可以對樣品的降解趨勢進(jìn)行預(yù)測.
交互作用
交互作用是指在藥品制備過程中兩種或多種組分的相互作用.這種相互作用可能是理想
的,也可能是不理想的.理想的交互作用可以提高活性成分的可溶性.而不理想的相互作用,
也稱作不相容性,則會導(dǎo)致一種或多種成分活性的減弱或喪失,甚至導(dǎo)致毒性物質(zhì)的產(chǎn)生.
借助DSC和TGA,通過比較單一組分和混合物的性能,可以較容易的研究各組分的交互作
用.如果混合物呈現(xiàn)出各單獨組分不具有的熱效應(yīng),這就意味著產(chǎn)生了交互作用.但是結(jié)果應(yīng)
該要仔細(xì)分析:例如共熔體系顯現(xiàn)出的熱變化就不是由于不相容引起的.
純度確定
確定制備藥品所需要的活性和非活性組分的純度是十分必要的,因為一些不純物可能會導(dǎo)
致嚴(yán)重的后果.這種方法是基于在有機(jī)復(fù)合物中的不純物會降低該物質(zhì)的熔點的理論而建立
的.在稀溶液體系中,熔點的降低與不純物的比例的關(guān)系可以用van Hoff方程進(jìn)行描述.嚴(yán)格
的講,只有當(dāng)有共熔體系形成,各組分在液相中都是可溶的,有熱力學(xué)的動態(tài)平衡存在,而且
沒有降解發(fā)生時,這個方程才是成立的.
雖然有如上的限制因素,但是在所研究的體系中,大部分情況下,該方法是適用的.單個
DSC測試所得熔融曲線的分析可以得到所有的信息,以用來確定樣品的純度,熔點和基質(zhì)的熔
融熱.
包裝材料
在制藥工業(yè)中,各種類型的包裝材料都是很重要的.我們必須區(qū)別包裝是與藥品直接接觸
的,還是只是作為一個外部的包覆使用.對于第一種包裝有比較嚴(yán)格的要求,因為它可能會與
藥品發(fā)生反應(yīng).因此,合適材料的選擇和鑒定就顯得十分重要.因為越來越多的合成聚合物被
用做包裝材料,因此,熱分析就可以用來進(jìn)行質(zhì)量的控制和鑒定.