本文摘要

药物的晶型差异会显著影响其溶解度、溶出速率、稳定性和生物利用度，进而直接决定药效和安全性。因此，原料药及制剂中晶型的定性鉴别与定量控制，是制药行业质量管控与法规申报的核心环节。X射线衍射（XRD）作为晶型分析的金标准，其定量检测仍面临诸多挑战：例如微量晶型衍射信号弱，易被主晶或辅料背景掩盖等等。本文通过实例展示了Empyrean锐影衍射仪搭配极具特色的光路配置实现微量晶型的定量测量。

为什么是XRD？

在美国药典中，明确指出了X射线衍射是对药物多晶型进行鉴定的确定性证据，热分析和拉曼等方法其他方法则有助于进一步表征进行。

中国药典也将粉末X射线衍射法列为药品晶型质量控制方法之一。随着中国仿制药一致性评价的大规模开展，越来越多的药厂意识到了原料药晶型对仿制药的生物等效性有着极其重要的意义。

因为不同晶型可能有着不同的溶解度、溶出度、稳定性和其他物理和生物特性，仿制药制剂中的原料药晶型会影响到仿制药最终的生物等效性和一致性评价。而XRD技术可以在原料药和制剂中对期望的晶型进行定性和定量分析，检测杂质晶型，帮助药企对原料药和制剂中晶型进行严格控制，以获得更好的生物等效性。

XRD：药物晶型分析金标准

对原料药及制剂中目标晶型及晶型杂质的精准识别与定量控制，是药品质量控制的关键环节。X射线衍射法（XRD）凭借其高特异性与非破坏性，已成为药物多晶型分析与晶型纯度测定的首选技术。对于XRD技术，不同晶体结构的物质会测得不同的衍射图谱，晶型与图谱之前有类似指纹识别的关系，因此可以根据XRD图谱识别原料药的晶型。图1中的例子是甲唑安定（Alprazolam）的两种晶型的XRD图谱，由于晶型I和晶型II晶体结构不同，所以衍射图谱也不相同。

图1 甲唑安定(Alprazolam)的两种晶型的XRD图谱

药物微量晶型的检测困局

药物中的活性成分（API）通常含量很低，而且可能受到辅料信号的干扰，一般衍射仪的测量模式无法准确定量，如何破解这个微量晶型的测量难题？

在分析药物中的微量项时，通常需要仔细测量并分析API和空白辅料的XRD图谱，找到API的信号较强，且不受辅料峰影响或影响较弱的部分再进行测试。如图2为不同API含量的样品与空白辅料的XRD图谱对比，可以看出API含量越高，其特征峰信号越强，这也是用XRD进行晶型定量分析的依据。对于极低含量的晶型往往难以检出，这也成为了XRD药物晶型检测中的关键难点。

图2 不同API含量的XRD图谱对比

破解困局的马尔文帕纳科方案

了解到药物微量晶型的检出需要最大程度地降低背景干扰，提高信噪比，且衍射仪需要具备极高的灵敏度。马尔文帕纳科Empyrean锐影X射线衍射仪采用BBHD入射光路和PIXcel阵列探测器组合来进行反射几何模式测量。

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优秀的光路配置

在入射光路上，BBHD模块可以消除入射光中Kβ射线和连续白光，并且相较传统的金属滤波片有约50%的强度提升。由于光源中的白光也被去除，BBHD测量得到的衍射图中没有白光背景，背景降低且更加平滑，因此对提高微量晶型的检测灵敏度有很大帮助。

PIXcel阵列探测器是基于欧洲核子中心(CERN)研发的Medipix3技术，每个像素尺寸为55*55微米，拥有很高的分辨率。进行粉末衍射测试时255个通道同时工作，可以实现高速高强度测量。配合BBHD使用时对微量晶型的检测灵敏度非常高，可以实现千分级的微量晶型检出。

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延长测量时间

此外，还有一个方法就是延长测量时间。因为提高信噪比是微量晶型检测的关键之一，最直接影响信噪比的因素就是测量时间。

图3为~4min和~50min测量得到的结果对比，可以看出测量时间越长，API特征峰越明显，信噪比越好。4min测量的信噪比为4.6，仅能达到检出限，50min测量的信噪比为13.9，达到了定量限。

图3  不同测量时间的XRD图谱对比

图4列出了不同总测量时间的扫描参数，对于常规样品，通常只需要改动每步扫描时间（Time per step）即可增加测量时间从而提高信噪比。

图4  不同总测量时间的扫描参数对比：4min测量（上）；50min测量（下）

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软件自定义批处理功能

信噪比(SNR)通常是判断一个峰是否能检出及是否可以定量的重要依据。Highscore软件可通过脚本工具，直接计算得到样品的信噪比(SNR)、检出限(LoD)和定量限(LoQ)，并给出不同置信度的值（如图五）。信噪比计算公式如下：

SNR = (净峰强) / 噪音

其中噪音通过峰位置处的背景强度开平方计算得到。

将此脚本工具结合Highscore软件的智能批处理功能，可以实现插入数据后一键得到信噪比等参数的效果，省去手动处理数据的误差，为用户提供了更便捷准确的分析方式。

图5  Highscore的信噪比(SNR)、检出限(LoD)和定量限(LoQ)自动分析结果示例

结语

本文介绍了常规药物微量晶型的测量方法。配备BBHD和PIXcel阵列探测器的Empyrean锐影衍射仪对微量晶型的检测灵敏度非常高，通常可以实现千分级的微量晶型检出。且通过增加测量时间可以提高信噪比，轻松达到检出限(LoD)或定量限(LoQ)。HighScore 软件还支持脚本工具结合智能批处理功能，为用户提供更方便且准确的分析方式。

除此之外，Empyrean锐影的PreFIX预校准光路专利，在处理其他复杂的微量晶型问题时，也可以灵活切换光路几何，无需重新校准。