【知识库】晶型定性定量研究知多少？

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本文摘要

这篇文章来自于马尔文帕纳科的优秀用户——晶云药物，笔者结合晶云助力客户项目申报的经验，就晶型药物定性定量研究的意义以及研究方法进行分享。

2022年10月马尔文帕纳科与晶云药物联手成立粉末衍射与粒度分析药物晶型研究联合实验室，为药物晶型研究、制剂研发生产等医药研发贡献更多力量。

你是否还在为如下晶型定性定量研究困扰？

• 化合物有多晶型现象，原料药和制剂是否必须开展杂质晶型研究？

• 晶型质量控制如何决策？是否需要引入质量标准？

• 晶型定量研究的方法有哪些，如何选择合适的方法？

• 采用XRPD方法，如何开展定性定量研究？

• 晶型定量的方法学验证如何开展？

01丨引言

药物的多晶型现象普遍存在，不同晶型的理化性质也会存在差异，包括形貌、熔点、溶解度和溶解速率、甚至稳定性等，最终影响药品的稳定性、溶解度和生物利用度。

根据9015药品晶型研究及晶型质量控制指导原则

晶型定性检测方法：绝对鉴别方法是可独立完成晶型物质状态鉴别的方法，如单晶X射线衍射法（SXRD）和微晶电子衍射法（Micro ED）。

相对鉴别方法则是采集供试品的数据与已知晶型样品的图谱数据进行比对，方法有偏光显微镜法（PLM）、粉末X射线衍射法（PXRD）、拉曼光谱法（Raman）、差示扫描量热法（DSC）、红外光谱法（IR）、动态水吸附法（DVS）、热重法（TGA）等。

晶型定量检测方法：包括SXRD、PXRD、DSC、IR和DVS等。其中最常用的方法是X射线粉末衍射法（XRPD法），本文也将结合晶云的项目经验，探讨晶型定性/定量中XRPD的方法学研究。

02丨药品晶型鉴别/检查项的决策

对于晶型定性/定量研究的深度以及监管的要求，仿制药可参考《化学仿制药晶型研究技术指导原则(试行)》以及原研质量标准。

决策树1

决策树 2

决策树3

对于新药化合物，在整个研究过程中，需监测原料药以及制剂中的原料药晶型。另外，结合前期系统的多晶型筛选与评估，在充分了解各晶型间转化关系的基础上，判断后续的工艺以及存储过程中，是否存在转晶的风险。若过程中存在转晶风险，建议开展晶型定量研究。

03丨晶型定性/定量研究方法

定性研究

对于原料药晶型的定性分析，可借助已知晶型信息，利用相对晶型鉴别方法确定供试品晶型与已知晶型样品的图谱数据进行比对。

对于制剂样品中原料药的晶型定性分析，其难点在于制剂为混合物，受载药量、各辅料固体形态、多种活性成分（复方）以及制备工艺的影响，因此需开发灵敏度足够的XRPD方法用于分析制剂。

需要注意的是，辅料也存在多晶型现象（乳糖，硬脂酸镁，甘露醇），前期研究中也建议在同样的稳定性条件下放置空白制剂，并与制剂样品一并检测，以排除制剂中辅料转晶的干扰。对于含有部分特殊组分的制剂样品，例如磷酸氢钙、红氧化铁等，金属元素的存在将会吸收入射X射线，制样时需要注意减少样品用量，否则，得到的响应强度过低，可能影响最终结论。因此，制剂处方组成也是研究的重要信息。

晶云团队采用透射模式（图1为流程），制剂样品无需研磨、粉碎，可最大程度避免前处理带来的转晶风险，该方法适用于片剂、微丸、油膏、膜剂、喷雾剂、混悬剂等剂型。

图1 透射模式流程图

注意事项：

标准品选择，特异性，关注测试过程中是否有转晶风险，取样代表性

定量研究

晶型物质含量是表征供试品中所包含的某种特定晶型物质成分量值，用百分数表示晶型含量。晶型含量分析方法指进行供试品晶型成分的定量或限量分析。

基于XRPD的定量分析方法又包括全谱拟合法和单峰法。全谱拟合法是依赖于将实测谱图与计算谱图进行比较，并通过最小二乘等方法使二者间的差异最小化，从而实现物相含量的定量，包括Rietveld类方法，全谱分解法，化学计量法等。而单峰法依赖于对目标物相的某一个或某一组特征衍射峰的强度进行测量，包括外标法，内标法，参考强度比值法(RIR法)，矩阵冲洗法等。在实际研究中，单峰法的运用相对简单，对样品的要求较低，灵敏度也相对较高，较全谱拟合法的适用性更广。

在项目实际开展过程中，需要关注：

图2 方法学验证项研究内容（根据中国药典及ICH Guideline）

注意事项：

限度制定，标准品选择，对照品配制及验证，定量原理(目标物理量与晶型物质含量相关性)，方法学验证，取样代表性，方法可转移性

04丨案例分享

案例 1 制剂中原料药晶型定性分析

制剂样品为混合物，结合载药量以及处方信息，开发灵敏度足够的XRPD表征方法。采集制剂样品、原料药以及空白辅料的XRPD谱图，将制剂中不受辅料影响的衍射峰与原料药晶型的XRPD图进行对比，以确定制剂中原料药的晶型。

以抗肿瘤药达沙替尼片为例，采用XRPD方法定性分析两款达沙替尼市售药品，百时美施贵宝(BMS)的施达赛®制剂中原料药晶型为一水合物H1-7(MH H1-7)，而依尼舒®中原料药晶型为无水晶型N-6(AH N-6)。

案例 2 定量研究

碳酸镧产品（专利CN 101484798A）原研采用X-射线衍射法检测碱式碳酸镧，对原料药以及制剂中可能存在碱式碳酸镧晶型I和晶型II进行定量分析。对于该品种，需开发灵敏度足够的适用于晶型定量分析的XRPD方法，建立晶型质量控制标准。

以碳酸镧咀嚼片中晶型I和晶型II含量研究为例，采集四水合碳酸镧、晶型I、晶型II以及空白辅料X射线衍射图谱进行比较，确定碱式碳酸镧晶型I以及晶型II的特征峰，需要关注该特征峰的专属性、响应强度、是否有择优取向的影响。

开发灵敏度足够的XRPD方法并进行系统的验证。采用单峰法，选取每个晶型的特征峰，计算峰高强度比或者峰面积强度比，得出目标晶型中杂质晶型含量的定量标准曲线，各项验证也都通过，该方法可用于碳酸镧咀嚼片的定量分析。

小结

晶云药物专注于药物晶型研究十几年，已为数百家客户完成超过300个品种的制剂中晶型定性研究，超70个晶型定量研究项目。结合大量的项目研究经验，晶云药物采用XRPD方法开展原料药和制剂中晶型定性、定量研究，除常规片剂、胶囊晶型定性定量分析外，还成功开展干混悬剂、软膏剂、贴剂、粉雾剂、喷雾剂、混悬剂等剂型的研究。

仪器设备

晶云药物配有十多台XRPD仪器，测试模式包含反射模式和透射模式，可以满足原料药、制剂样品的晶型定性、定量分析需求。

马尔文帕纳科第二代、第三代Empyrean锐影

此外，晶型定性定量研究采用XRPD方法无法实现时，可考虑结合拉曼(Raman)或者固体核磁(ssNMR)。借助一流的设备，并开发合适的分析方法。拉曼(Raman)以及固体核磁(ssNMR)的定性定量研究，晶云积累了丰富的经验。