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1064nm激光拉曼光谱仪制药中的应用

发布时间:2016-07-22

北京培科创新技术有限公司 www.peakscience.cn

1064激光拉曼光谱仪在制药领域的应用

拉曼光谱技术是一种非接触,无损的快速检测技术,能方便地给出物质的结构、组分等指纹信息,并且能从分子层面上识别各类物质及晶型结构,非常适合用于制药过程及药品检测。

虽然红外吸收光谱技术已经广泛地应用于制药行业,但其具有一定的局限性。与红外吸收光谱相比,拉曼光谱具有如下明显的技术优势:

  • 光谱分辨率更高,能给出更多的光谱细节,信息更加丰富;

  • 拉曼测试简单,不需要制样。红外需要制样,对于某些硬度高的样品,制样尤其困难;

  • 具有更好的共焦显微性能,空间分辨率达到亚微米级,可给出样品的精细化学组分分布图像;

  • 可在线原位分析;

  • 可更加直接的与多变量校正、回归分析结合,从而进行定量分析。

以上特点决定了拉曼光谱在制药的各个环节中都具有巨大的应用潜力,如:原料筛查;过程监控,包括反应、晶化、配药、干燥、混合等;晶型识别;有效成分和赋形剂的表征等。以下列出几个BaySpec拉曼光谱仪在药物中的典型应用:

1.成份鉴别

拉曼光谱给出物质的结构、组分及官能团等信息,是物质的指纹图谱,可方便地鉴别、区分各类药物的成分。

下图为扑热息痛、阿司匹林、咖啡因等药物组分的拉曼光谱(测试仪器为BaySpec Nomadic™拉曼光谱仪在1064nm波长下的拉曼光谱)。由指纹图谱可清晰地对各物质进行识别和指认。

扑热息痛、阿司匹林、咖啡因等药物组分的拉曼光谱

2.晶型研究:多晶型、伪多晶现象识别

多晶型是药物中非常常见的重要现象,它直接影响到药物的生物利用度、药效、毒副作用、制剂工艺及稳定性等。晶型的控制是衡量药品质量和效果的一个重要标准。

目前常用来研究晶型的方法有:X射线衍射、红外光谱及热台显微方法等;这些方法都有各自的限制:X射线衍射通常样品量要求较大,不利于分析混合物中各组分,操作复杂且整机价格昂贵。红外光谱方法需要样品制备,尤其是在研磨过程中可能导致晶型转换,而且光谱分辨率不高。

与这些方法相比,拉曼光谱技术有以下优点:对样品的要求量比较少、无损、无接触、不需要样品制备、可进行1~2μm的微区分析,且精度和光谱分辨率高,适合用于药物的快速分析。

根据研究D-甘露醇D-mannitol),具有α- β- δ-三种多晶型,具有相同的化学式,但结构不同,是同分异构体。下图中,使用BaySpecs RamSpec™™-HR 高分辨1064nm拉曼光谱测试分析,能清晰地分辨出这三种物质状态。

D-甘露醇(D-mannitol),具有α- β- δ-三种晶型拉曼光谱图

3.药片上的成分分布

药品有效成分的分布是衡量药物质量的重要指标之一。有效成分含量不均匀,不仅会直接影响到药品剂量的准确性,同时也会直接影响治病的疗效,严重的还会危及生命安全。

下图为D-甘露醇的α- β- 混合样品的拉曼光谱成像。由于样品是多元混合物,拉曼光谱成像利用不同的颜色表示各成分在样品表面的位置分布。这对于研究和改进制药的工艺过程,有效成分的生物利用等起到重要作用。

AD-甘露醇的α- β- 型拉曼特征谱;B.明场可视成像;C.色彩编码的拉曼光谱图像(测试仪器:BaySpec Nomadic™显微拉曼光谱仪1064nm,区域:800 × 700 μm

4.药物活性的判别

药物的药物活性(API)与药品内有效成分的晶型有关,有效成分可能还有不同的同质异构体晶型,或含有假晶等 ,使用拉曼的指纹特征性判断药物成分的类型,能够较好的区分药物活性。

下图中是盐酸雷尼替丁的主要药物活性为Zantac®,通常存在两种明显的同质异构体和几种假晶。图中使用BaySpecs RamSpec™-HR高分辨率1064nm拉曼光谱仪测试的拉曼光谱,可以明显判断API主要成分Zantac-150®II 型,而市面通用品牌含有I型。

相比于532nm&785nm激光波长激发,1064nm在药物中的检测中极致抑制荧光的效果,更具有拉曼检测优势

总之,作为一种功能强大的新型快速分析手段,拉曼光谱正逐渐成为药物制造和检验行业中必不可少的工具之一。《中国药典》作为中国生产、供应、使用和管理部门检验药品的权威法典,已经在2010年版的附录中增加了拉曼光谱法的指导原则,今后势必会有越来越多的研究单位和企业关注拉曼在制药和药检方面的应用,我们也会不断拓展拉曼在该领域的表征方法,提供拉曼在药物成分定量研究、相态测定、药物结晶过程研究、生产过程实时监测以及药理研究等方面的信息。

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