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    動(dòng)態(tài)蒸氣吸附儀(DVS)在藥學(xué)研究中具體應(yīng)用
    來(lái)源: 時(shí)間:2024-01-04 14:28:09 瀏覽:3360次

    動(dòng)態(tài)蒸氣吸附儀 (DVS )是一款重量法蒸汽吸附儀,通過(guò)微量天平(精度能達(dá)到百萬(wàn)分之一)稱量一定相對(duì)分壓下樣品吸脫附前后重量的變化,來(lái)測(cè)定樣品對(duì)水蒸氣或有機(jī)蒸汽的吸脫附量。

    DVS對(duì)于食品、藥品、日用品、紡織品、高分子材料等相關(guān)的行業(yè)來(lái)說(shuō),水蒸氣吸附分析是一種非常重要的分析方法。幾乎所有物料都和周圍空氣中的水蒸氣由著或多或少的相互作用。水分引起的物料性質(zhì)變化是影響產(chǎn)品生產(chǎn)、包裝、存儲(chǔ)、保質(zhì)期等的關(guān)鍵因素。

    下面介紹一下DVS在藥學(xué)研發(fā)中的具體應(yīng)用:

    1、藥物的引濕性考察

    引濕性指在一定溫度及濕度條件下該物質(zhì)吸附水分能力或程度的特性。供試品為符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的固體原料藥,驗(yàn)結(jié)果可作為選擇適宜的藥品包裝和貯存條件的參考。傳統(tǒng)的方法是將待測(cè)樣品置于不同濃度飽和鹽溶液的上方,從而研究不同濕度下樣品的吸濕性。該方法樣品量大,操作繁瑣,測(cè)試時(shí)間?,結(jié)果受外界環(huán)境影響較大。

    而DVS測(cè)定只需10mg 左右即可準(zhǔn)確分析,操作簡(jiǎn)便,測(cè)試時(shí)間短,測(cè)試區(qū)域穩(wěn)定。下圖為樣品B 在RH20%~80%范圍內(nèi)的DVS吸附曲線:

    圖1 樣品B的水吸附動(dòng)力學(xué)曲線

    當(dāng)相對(duì)濕度為20%時(shí),樣品B的質(zhì)量幾乎沒(méi)有變化;當(dāng)濕度大于35% 時(shí),水分吸附量明顯增加,當(dāng)相對(duì)濕度逐漸增到80%,9 h重量增加8%。根據(jù)藥物引濕性試驗(yàn)指導(dǎo)原則,引濕增重小于15%但不小于2%,具有引濕性,所以樣品B具有引濕性。

    2、比較不同晶型藥物的穩(wěn)定性

    同一藥物可能存在多種晶型,并會(huì)隨著環(huán)境條件變化(溫度、濕度、光照、壓力等)從某種晶型狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶型狀態(tài),導(dǎo)致藥物的性質(zhì)發(fā)生改變,影響藥物的有效性和安全性,因此需要對(duì)晶型物質(zhì)狀態(tài)的穩(wěn)定性進(jìn)行研究。DVS也是考察不同晶型藥物穩(wěn)定性的一種常用手段。下面是樣品C各晶型的DVS吸附脫附曲線:

    圖2 不同晶型樣品C的吸附和解吸曲線。C的 I型(正方形),C的 II型(三角形),C的 III型(圓形)。實(shí)線和虛線分別是吸附和解吸曲線。

    從上圖可以看出,在吸附過(guò)程中, III型在75%相對(duì)濕度下質(zhì)量增加了5%左右,所有C晶體均顯示出在90%RH以上發(fā)生潮解。脫附時(shí),II型的曲線與吸附曲線幾乎完全重合,表明結(jié)構(gòu)前后無(wú)變化;而III型和I型沒(méi)有按照自身的吸附曲線進(jìn)行脫附,而是與II型的變化曲線貼近,且吸附時(shí)二者均有階躍式變化,推測(cè)其結(jié)構(gòu)間發(fā)生轉(zhuǎn)化。因此,可以初步判斷C晶體的穩(wěn)定性順序?yàn)镮I型>I型>III型。

    3、蒸汽誘導(dǎo)水合物的相變研究

    蒸汽誘導(dǎo)的水合物與相變研究在等溫、濕度遞增的環(huán)境中進(jìn)行吸附,脫附與再吸附、脫附。藥物在水蒸氣吸附脫附過(guò)程中經(jīng)常會(huì)伴隨著相變或者水合物的轉(zhuǎn)變,根據(jù)DVS中的水分吸附等溫曲線,計(jì)算結(jié)構(gòu)的化學(xué)計(jì)量,進(jìn)而判斷轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)過(guò)程。下圖為茶堿的DVS曲線。

    圖3 II型茶堿的吸附脫附圖

    從上圖可以看出,無(wú)水II相在約97%的濕度下吸附轉(zhuǎn)變成一水合物, 在第一輪循環(huán)的脫附過(guò)程中,一水合物轉(zhuǎn)換為III相。而在第二輪的吸附過(guò)程中,位于30-50%濕度區(qū)間內(nèi),曲線呈駝峰狀-隨著濕度增加,質(zhì)量呈現(xiàn)下降趨勢(shì),這是由于III轉(zhuǎn)變?yōu)榱薎I相所致。

    4、無(wú)定形含量的判斷

    無(wú)定形影響藥物藥效、存貯及穩(wěn)定性等,因此無(wú)定形的含量精確測(cè)定較為重要。常?的PRXD測(cè)定無(wú)定形含量需要300-400mg樣品, LOD才達(dá)到10%; DSC檢測(cè)需要樣品4-10mg, LOD達(dá)5%; 而DVS測(cè)定5-50mg樣品,LOD可以達(dá)到0.05%.

    表1 測(cè)定無(wú)定形含量的各儀器對(duì)比

    下圖為某微粉化樣品的DVS曲線,

    圖4  a圖-某微粉化樣品的吸附脫附曲線,b圖-殘重與無(wú)定形含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線

    從圖a可以看出,當(dāng)RH從5%進(jìn)階式增到95%,樣品吸水,不好檢測(cè);但當(dāng)結(jié)晶出現(xiàn)時(shí),樣品會(huì)隨著一水合物的形成,釋放出水分并且親水性隨之降低。比較吸附和脫附的圖譜,通過(guò)圖b中剩余重量對(duì)吸水量的函數(shù)計(jì)算樣品中無(wú)定形含量。

    參考文獻(xiàn):

    1. Crystal Growth & Design;Solid State Transformations Mediated by aKinetically Stable Form。

    2.藥物分析雜志;動(dòng)態(tài)水分吸附分析法及其在藥物研究中的應(yīng)用。

    3.中國(guó)藥事;甲鈷胺的引濕性探討。

    4.Sheokand, Modi, and Bansal, JOURNAL OF PHARMACEUTICALSCIENCES,DynamicVapor Sorption as a Tool for Characterization and Quantification of AmorphousContent in Predominantly Crystalline Materials。

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