XRD和NIR在药物晶型定量研究中的应用
发布时间：2025-03-26 15:36:24
药物晶型的定量研究是药物开发和质量控制中的一个重要领域，主要涉及对药物多晶型（polymorphs）的定量分析。这些晶型的差异可能会影响药物的溶解度、稳定性、生物利用度等关键性质，因此对其进行精确的定量研究至关重要。X射线衍射（XRD）和近红外光谱（NIR）技术是晶型定量分析中常用的两种技术，它们在原理、方法、优势及适用场景上各有特点和区别。
1、XRD
XRD基于晶体材料对X射线的衍射特性进行分析，不同晶型由于晶格结构不同，在XRD衍射图谱上会表现出特定的衍射峰。定量分析通常采用以下方法：
●峰面积比法：选取不同晶型的特征衍射峰，并根据峰面积的比例计算含量。
●外标法：使用已知含量的标准样品构建校准曲线，对未知样品进行定量。
●Rietveld精修法：基于全谱拟合，通过晶体结构参数优化实现精确定量。
※优势
●高特异性：能够区分不同晶型，即使是微小的晶型差异也能检测到。
●高准确性：对已知晶型的定量分析结果通常非常可靠。
※局限性
●对无定形或低结晶度物质的定量分析较困难。
●样品制备要求较高，颗粒度和取向效应可能影响测试结果。
●对低含量晶型的检测灵敏度可能不足（通常>1-5%）。
采用全谱拟合对药物中两种不同晶型进行定量研究
2、NIR
NIR主要利用分子振动和不同晶型对近红外光的吸收差异进行定量分析。常见的方法包括：
●主成分分析（PCA）：用于区分不同晶型，寻找谱图中与晶型相关的特征波段。
●偏最小二乘回归（PLSR）：通过校正模型实现定量分析。
●二阶导数光谱法：增强不同晶型间的光谱差异，提高定量精度。
※优势
●非破坏性检测：无需对样品进行特殊处理，可直接检测粉末或片剂。
●快速分析：无需复杂的样品制备，适用于高通量检测，适合在线监测。
●多功能性：可同时分析晶型、含水量等多个参数。
●灵敏度较高：对低含量组分的检测能力优于XRD。
※局限性
●模型依赖：需要建立可靠的定量模型，模型质量直接影响结果。
●特异性较低：NIR吸收峰较宽，不同晶型的光谱差异可能不明显，易受基质干扰。
采用NIR技术进行晶型研究的PLS2定量模型
| 比较项 | XRD | NIR |
| 原理 | 基于晶格衍射特性 | 基于分子振动吸收特性 |
| 适用物质 | 结晶物质 | 结晶及无定形物质 |
定量方法 | 峰面积比法、外标法、Rietveld精修等 | PLSR、PCA、二阶导数光谱法等 |
| 样品制备 | 需要适当的颗粒度 | 直接分析，无需特殊制备 |
| 灵敏度 | 对低含量晶型灵敏度较低 | 对微量变化更敏感 |
| 检测速度 | 较慢 | 快速，适合实时分析 |
| 定量能力 | 高精度 | 需要校正模型，适用于整体趋势分析 |
| 典型应用场景 | 实验室精确晶型鉴定与定量 | 工业过程控制、快速筛选 |
●当需要高精度晶型定量时，XRD是首选方法，符合药典标准（如USP、EP、ChP），是晶型鉴定的金标准。
●当需要快速、无损检测，或XRD的检测灵敏度无法满足要求时，NIR更为适用，特别是在生产过程中进行在线监测或大批量筛选。
●在某些情况下，XRD和NIR可以结合使用，例如用XRD确认晶型种类，再用NIR进行快速半定量分析，提高检测效率。
●总的来说，XRD适用于高精度的晶型定量分析，而NIR适用于快速、非破坏性的在线检测和趋势分析，具体选择取决于应用场景和研究需求。
