TA话“药” | 制药研发和质控中的热分析

的Discovery TGA热重分析仪由称重系统、熔炉和用于设置可控气氛的装置组成。分析过程中会记录温度和质量。

图2：热重分析仪(TGA)

图3展示了过敏片剂的TGA曲线。在TGA测量中，通常会绘出高于温度(单位：℃)的质量(单位：%)，耗散信号(蓝色)提供了有关效应间反应速率的额外信息。最高反应速率的温度可以在最大值处找到。导数的最小值(两个效应之间的最低反应速率)用于确定两个连续阶段的评估限值。曲线首先显示的是水分的损失，然后是多级分解。

TGA可与质谱法、傅立叶变换红外光谱法(FTIR)相结合，通过TGA系统与MS/FTIR/GC-MS等气体分析仪的联用，可以检测和量化药品样品中的挥发性成分和分解产物，从而确保药品质量与合规。

由于系统可以通过触发信号同时启动，因此数据可以按时间绘制在一起。

图4展示了TGA曲线与质谱仪检测到的质量18、36和43的叠加。通过这种方法，可以将不同的降解阶段归类到不同的溶剂中。

图4：用于鉴定溶剂特性的TGA-MS分析

差示扫描量热分析(DSC)是一种功能强大的分析技术，广泛应用于制药行业原料药和辅料的表征。DSC可测定释放或吸收的热通量与时间、温度和气氛的关系，从而深入了解相变、结构变化、化学反应和物理相互作用。^[4]

DSC总是针对参比样品(通常是空样品)进行测量。样品盘可以是开放式、封闭式或密封式坩锅，其中铝制坩锅最为常用。由于DSC测量可在加热、冷却或等温条件下进行，因此DSC系统通常与冷却器(压缩机冷却器或液氮)结合使用。

任何成分之间的不相容性都会影响产品的耐用性或有效性。将单个成分与混合成分进行比较测定，可以提供这方面的信息。

硬脂酸镁通常用作药片生产中的润滑剂，图6和图7显示了使用Discovery DSC差示扫描量热仪进行相容性测试的一个例子。图6显示了阿司匹林和硬脂酸镁的一比一混合物与纯材料的比较。每种成分都显示出一个吸热熔融峰。如果两者相容，混合物将在同一温度窗口显示两个大小相称的熔融峰。然而，混合物已经在明显较低的温度下显示出两个吸热效应——这清楚地表明了不相容性。

为了检查材料在室温或熔融温度以下是否相容，可以测定材料作为单一物质的热容量，以及作为混合物的热容量，而不是热流量。调制 DSC?(MDSC?)实验在这方面具有很大的优势，可以等温测定热容量(Cp)。图7显示了单个物质在50℃下随时间变化的稳定热容量曲线。混合物的热容量不同。

分析药物材料的另一个重要方面是通过DSC测定玻璃化转变：药物活性成分或产品的无定形相比例会影响其片剂性、可溶性，进而影响其释放率和生物利用率。对于无定形或半无定形物质，由于其热力学不稳定性，存在再结晶的风险。

由于湿度的影响，玻璃化转变温度会降至环境温度以下，从而可能导致结晶。结晶可导致形成多晶型改性物甚至水合物，并可能形成团聚。

吸湿会改变剂型的物理性质。玻璃化转变在DSC信号中呈阶梯状上升，温度位置和阶梯高度值得关注，因为其性质变化可以说明非晶态部分的情况。

图9：带有双湿度室的

Discovery SA蒸汽吸附分析仪

SA还能揭示水吸附如何降低材料中非晶相的玻璃化转变温度(Tg)。Tg的降低会软化非晶相，并可能引发不必要的结晶，从而对产品的性能和稳定性产生不利影响。

例如，吸附分析可用于确定材料结晶时的相对湿度和温度条件。图10所示的非晶态乳糖样品在高于玻璃转化温度25℃时会吸收更多的水分，从而导致再结晶。这些信息对于确定储存和运输条件非常重要。

图10：非晶态乳糖的吸水性

总之，了解药品的吸湿行为可确保其在整个保质期内保持所需的特性、稳定性和有效性，还能优化配方策略、包装设计和储存条件。

TGA、SA和DSC等热分析方法为确定活性药物成分、载体材料和最终产品的材料特性提供了广泛的可能性，在制药研究、开发和质量控制中发挥着不可或缺的作用。虽然这些方法可以单独使用，但结合使用可以更深入地了解制药材料。例如，结合使用DSC和TGA可以详细检查分解行为和表观熔融。

TA 仪器的DSC、TGA和SA仪器为制药材料提供了更准确可靠的信息，有助于为全球患者开发安全、有效、稳定的药物产品。

Discovery TGA系列热重分析仪可配备25位自动进样器，兼具高敏重量测量、精准温度控制、高效气氛控制和稳定的自动化功能。专利红外加热炉可实现超宽的加热和冷却速率，超低漂移的高容量天平带来超准实时数据。测试环境控制炉独家5年质保承诺。

Discovery DSC系列差示扫描量热仪拥有专利的融合量热单元以及独特的热流技术和压样器，稳定自动进样，强大软件支持，直观触屏操作，提供标杆级的灵敏度、精准性、重现性、易用性和稳定性。测试环境控制炉独家5年质保更安心。

Discovery SA动态蒸汽吸附分析仪利用先进的湿度炉腔设计可提供从5℃到85℃温度范围内 0%至98% RH的湿度控制，可对最多25个样品的实验序列进行编程，并实现24小时连续运转，自动加水功能无需人工监测。