关于药物多晶型的专述
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多晶型的概念在1965年由Mccrone首先提出,是指相同的化学物质由于内部原子或分子构象或者排列方式的不同使得晶体结构存在差异。
多晶型又可分为构型多晶型、构象多晶型等。
对于溶剂化物和水合物,因不严格遵循多晶型的定义,也被称为假多晶型。
具有不同晶体结构的化学物质在溶解度、溶出速率、熔点、密度、硬度、晶体形状以及生物利用度等性质上存在差异。
目前,多晶型的相关研究工作大都集中在发掘各种药物的多晶型。
一种更优的晶型可以显著提高药物质量、药物疗效或者生物利用度。
然而,对农药的多晶型的研究则并未受到足够的重视。
目前,农药对环境的影响越来越受到人们的关注。
随着环境保护压力持续升高、各地监管不断增强,研发更加高效、绿色、环保的农药成为当前研究的热点。
寻找到更加优良的农药晶型对于提高药效、提高利用率、减少使用量以及减小对环境的不良影响有着重要的作用。
此外,对于农药新晶型的研发也能为企业带来丰厚利润。
发掘农药新晶型一方面可以延长原研企业的专利保护时间以期获取更大利益,另一方面也为仿制药开发新晶型以避开专利限制提供了途径。
01、不同晶型对农药的影响1.1 不同晶型对药效的影响由于晶体结构的不同,不同晶型之间的稳定性存在差异。
由此可将晶型分为稳定型、亚稳定型、不稳定型3类。
一般来说,稳定型有着更高的熔点、更低的溶解度和更慢的溶解速度;不稳定型则与之相反,但容易转变为其他晶型,造成药物药效的改变;亚稳定型则介于两者之间,且室温下比较稳定。
选择热力学最稳定的晶型可以保证后期的制备和储运中不发生转晶现象。
但是稳定型往往药效较差,所以在找寻优势晶型时,应当综合考虑各种因素。
滴滴涕,即DDT,是一种有机氯农药,也是世界上第一个人工合成的农药。
因其价格便宜、生产简单,滴滴涕被广泛用于农林杀虫及疟疾的控制,后因对环境的巨大危害而被广泛禁用。
Yang等通过蒸发结晶的方法制得了农药滴滴涕的另外一种晶型(晶型Ⅱ),并使用果蝇(Drosophila melanogaster)研究了2种不同晶型(晶型Ⅰ与晶型Ⅱ)的杀伤力,不同晶型制备的制剂被用来杀灭果蝇,果蝇发生过度活跃症状的时间被记录以比较2种晶型的杀伤力。
药物多晶型的研究意义药物多晶型,这听起来像是个特别专业、特别高深的概念,可它对咱们的意义可大着呢!就好比同样是碳,既能组成软趴趴的石墨,又能变成硬邦邦的金刚石。
药物的多晶型也是这个理儿,同一种药物分子,排列组合的方式不同,就形成了不同的晶型。
咱先说说药效这方面。
不同晶型的药物就像不同性格的人干同一件事儿一样,效果可能大不相同。
有的晶型进入人体后就像勤劳的小蜜蜂,迅速地发挥药效,能很快地把病给治好。
而有的晶型呢,就像个懒虫,在身体里半天不干活儿,药效那叫一个差。
比如说某种治疗心脏病的药,它的一种晶型能够快速地降低心率,缓解症状,可要是换了另一种晶型,可能就跟吃了个安慰剂似的,几乎没啥作用。
这多吓人啊,要是病人吃错了晶型的药,那病可咋治呢?再讲讲药物的稳定性。
这不同晶型的药物在稳定性上就像不同质量的房子一样。
有的晶型像坚固的堡垒,在各种环境下都能稳如泰山。
不管是高温、高湿度还是强光照射,它都能保持自己的性质不变。
可有的晶型就像纸糊的房子,稍微有点风吹草动,就变质了。
像有些抗生素的晶型,如果稳定性不好,在储存或者运输的过程中就容易坏掉,那药厂生产出来的药还没到病人手里就失效了,这不是白忙活了吗?药厂不得赔死啊?还有药物的溶解性也和晶型有很大关系。
这溶解性啊,就像一个人在社会上的交际能力一样。
溶解性好的晶型,在人体里就像个社交达人,能很快地和体内的各种液体打成一片,迅速被吸收。
可溶解性差的晶型呢,就像个内向的小孩,躲在角落里,不怎么和周围的环境互动,难以被人体吸收。
这就好比你给病人吃了药,可这药就像个顽固分子,不愿意被身体接纳,那这药还有啥用呢?从制药工艺的角度看,多晶型也很关键。
这就好比做菜,不同的晶型就像不同的烹饪方法做出来的同一道菜。
有的晶型可能在生产过程中特别容易成型,就像做馒头,一揉一蒸就成了,省时省力还省钱。
可有的晶型就像做满汉全席里的一道精细菜肴,工艺复杂得很,需要各种特殊的条件和工序,这成本不就蹭蹭往上涨了吗?药厂可是要考虑成本的,总不能做个药把自己做破产了吧?药物多晶型在药物研发过程中也是个不得不考虑的重要因素。
药用优势药物晶型药用优势药物晶型引言药物晶型是指药物分子在固态中的排列方式。
不同的晶型对于药物的稳定性、生物利用度、溶解度等方面都有着重要影响。
因此,研究和掌握药物晶型对于药物研发和生产具有重要意义。
一、药用优势1.提高生物利用度不同的晶型对于药物的生物利用度有着重要影响。
例如,一些药物只有在特定的晶型下才能被人体消化吸收,而其他晶型则会被人体排出。
因此,研究和掌握正确的晶型选择对于提高药物生物利用度至关重要。
2.增加稳定性不同的晶型具有不同的稳定性。
某些晶型会因为受到温度、湿度等环境因素影响而发生结构变化,从而导致其失去活性或产生副作用。
因此,在制备过程中选择稳定性较高的晶型可以有效提高产品质量。
3.改善溶解度一些药物在特定的晶型下溶解性较差,难以被人体吸收。
但是,通过控制药物晶型,可以改善药物的溶解度,从而提高其生物利用度。
二、药物晶型的分类1.单晶型单晶型是指药物分子在固态中只存在一种排列方式。
单晶型具有较高的稳定性和生物利用度,因此在制备过程中通常会选择单晶型。
2.多晶型多晶型是指药物分子在固态中存在多种排列方式。
多晶型具有较低的稳定性和生物利用度,因此在制备过程中需要进行筛选和选择合适的晶型。
3.非结晶态非结晶态是指药物分子在固态中没有明显的排列方式。
非结晶态具有较低的稳定性和生物利用度,但是由于其溶解度高,因此可以作为一种特殊的制剂形式使用。
三、药物晶型的研究方法1.X射线衍射法X射线衍射法是目前最常用的研究药物晶型的方法之一。
该方法通过测量药物样品对于X射线衍射光线的反射和散射情况来确定药物的晶型。
2.热分析法热分析法是一种通过测量药物样品在不同温度下的热性质来确定药物晶型的方法。
该方法包括差示扫描量热法、热重分析法等。
3.核磁共振法核磁共振法是一种通过测量药物样品中原子核在外加电磁场作用下的共振现象来确定药物晶型的方法。
四、结论药物晶型对于药物的稳定性、生物利用度和溶解度等方面都有着重要影响。
药物多晶型的鉴别方法药物多晶型是指同一种药物分子在晶体中呈现不同的结晶形态,具有不同的物理化学性质和药效。
药物多晶型的鉴别方法是药物研究中的重要内容之一,对于药物的研发、生产和质量控制具有重要意义。
药物多晶型的鉴别方法主要包括以下几种:1. X射线粉末衍射(XRPD)XRPD是一种常用的药物多晶型鉴别方法,它可以通过测量药物晶体的衍射图谱来确定药物的晶体结构和多晶型。
不同的多晶型在XRPD图谱上表现出不同的衍射峰,可以通过比较不同多晶型的XRPD图谱来鉴别药物的多晶型。
2. 热分析法(TA)TA是一种通过测量药物在不同温度下的热性质来鉴别药物多晶型的方法。
不同多晶型的药物在热分析曲线上表现出不同的热性质,如熔点、热分解温度等,可以通过比较不同多晶型的热分析曲线来鉴别药物的多晶型。
3. 红外光谱法(IR)IR是一种通过测量药物分子的振动频率来鉴别药物多晶型的方法。
不同多晶型的药物分子在IR光谱上表现出不同的振动频率,可以通过比较不同多晶型的IR光谱来鉴别药物的多晶型。
4. 核磁共振谱(NMR)NMR是一种通过测量药物分子的核磁共振信号来鉴别药物多晶型的方法。
不同多晶型的药物分子在NMR谱上表现出不同的信号,可以通过比较不同多晶型的NMR谱来鉴别药物的多晶型。
以上几种方法都有其优缺点,需要根据具体情况选择合适的方法进行药物多晶型的鉴别。
除了以上几种方法,还有一些其他的药物多晶型鉴别方法,如差示扫描量热法(DSC)、偏振显微镜法(POM)等。
这些方法都有其适用范围和限制,需要根据具体情况选择合适的方法进行药物多晶型的鉴别。
总之,药物多晶型的鉴别方法是药物研究中的重要内容之一,对于药物的研发、生产和质量控制具有重要意义。
需要根据具体情况选择合适的方法进行药物多晶型的鉴别,以确保药物的质量和安全性。
药物晶型基本知识什么是药物晶型?药物晶型是指药物分子在固态中的排列方式和结构形态。
药物晶型的不同会影响药物的物理性质、化学稳定性、生物利用度以及药物的溶解度和溶出速度等关键特性。
因此,研究药物晶型对于药物的研发、制备和品质控制至关重要。
药物晶型的分类药物晶型可以分为多种不同的形式,常见的分类包括:1.同质晶型:同一种药物分子以不同的方式组成晶体结构,但其化学成分相同。
同质晶型的不同排列方式可能会导致药物性质的差异。
2.多态晶型:同一种药物分子以不同的晶体结构形态存在,其晶体结构和物理性质各不相同。
多态晶型的存在可能会对药物的稳定性、生物利用度和溶解度等产生显著影响。
3.伪多态晶型:与多态晶型类似,但伪多态晶型的晶体结构形态是由于外界条件(如溶剂、温度、压力等)的影响而产生的。
4.共晶型:两种或多种药物分子共同形成晶体结构,共晶型的存在可能会影响药物的溶解度和溶出速度等特性。
药物晶型的研究方法为了研究药物晶型,科学家们使用了多种实验方法和理论模型。
以下是一些常见的药物晶型研究方法:1.X射线衍射(XRD):XRD是一种常用的技术,可以通过测量药物晶体对X射线的衍射来确定晶体结构。
XRD可以用来鉴定药物的晶型以及晶体结构的变化。
2.热分析(Thermal Analysis):热分析技术包括差示扫描量热法(DSC)和热重分析法(TGA)。
DSC可以测量药物晶体的热性质,如熔点和熔解热等。
TGA可以测量药物晶体的热稳定性。
3.核磁共振(NMR):NMR可以用来研究药物分子在晶体中的结构和动力学性质。
4.计算模拟:通过计算模拟方法,可以预测药物晶型的稳定性和物理性质。
分子动力学模拟和密度泛函理论等方法被广泛应用于药物晶型研究。
药物晶型的影响因素药物晶型的形成和转变受到多种因素的影响,包括:1.溶剂选择:不同的溶剂可以促进或抑制药物晶型的形成,溶剂的选择对于控制药物晶型具有重要意义。
2.温度和压力:温度和压力的变化可以导致药物晶型的相变,从而影响药物的物理性质和溶解度等。
医药制剂中的晶型分析目录前言 (1)1.XRD分析 (1)红外分析 (4)拉曼分析 (5)前言原料药(activepharmaceutica1ingredients,API)的晶型分析相信大家都比较熟悉,可以用XRD、IR、拉曼和DSC等。
但是当将原料药和大量辅料混合,做成制剂后,晶型的分析难度一下提高了很多,尤其是制剂中AP1含量很低的时候。
不少同行向我请教过这个问题,恰好上次有个公司委托我做了这些分析,今天我把这些结果给大家分析一下。
出于保密需要,具体药品名我就不透露了。
该片剂每片只含有5mgAPI,单片重量未知,一般20Omg比较常见。
1.XRD分析据报道,AP1一共有四种晶型,XRD叠加图如图1所示。
图1专利报道的AP1四种晶型的XRD叠加图根据专利报道和企业提供的数据,该API应该有四种晶型。
但是我对XRD谱图进行仔细分析,发现这个化合物的A晶型应该不是单一晶型,而是晶型B和F的混合物。
A晶型的结晶度不高,所有的衍射峰在B和1都能找到对应的峰。
晶型B、F和1三种晶型重叠峰较少,应该是独立的晶型。
对制剂进行晶型的XRD分析时,需要先将每种辅料进行XRD分析,看看制剂的衍射峰里,哪些是辅料的,哪些是原料药的。
因为原料药含量很低,辅料的特征峰往往比原料药高。
参见图2,对比甲厂制剂与辅料的XRD图,发现制剂中的峰主要是乳糖的峰,其次含有少量Mg(OH)2,只有2。
二7.0和8.2处的小峰是辅料中没有的。
I _ ~~I"f1 - ------ ----------- ---⅜⅜⅜f,—- ----- ∣[]WΓθ∣5M>20101Sn111______ ______ _H卜. ___ __ 19∣RuTβra200Mu.101∙S2030V1I v O u it n»tr≡Mrτ2∙(t)图2甲厂制剂与每种固体辅料的XRD叠加图然后我们再将制剂的XRD谱图与原料药的对比进行分析(图3)o根据2θ=7.0和8.2处的峰,可以推测甲厂制剂中原料药的晶型应该主要是B,可能含有少量1。
药物晶型及相关分析手段介绍前言1832年Woehler和Liebig发现苯甲酰胺化合物存在两种不同的晶型,至此,国内外开始重视并研究药物的不同晶型及其晶型差异,尤其在NCE的开发过程中。
同一种药物,由于结晶过程的差异(如温度、压力、溶剂),可以生成完全不同类型的晶体,这种现象称为药物的多晶型现象,也称“同质异晶”现象。
多晶现象在有机药物中是非常普遍的。
同一个化合物含有2个或2个以上的晶格结构,形成多种晶型的现象称为多晶型现象;与晶型相对应的则是无定型,即它的分子是无规则排列、没有一定的晶格常数的形态(见下图)。
对于固体药物而言,不同晶型的同种药物,其理化性质如稳定性、溶解性、吸湿性、形状、颜色、流动性、密度等可能存在显著差异,因此有时可能会在大批量生产或制剂过程中产生不同程度影响;更主要的是,不同质异晶有时会在生物利用度、药效等方面可能会存在显著区别,如服用相同剂量的阿司匹林,服用晶型II的血药浓度高于晶型I的70%。
因此,在进行药物研究前弄清其晶型及相应的影响是非常有必要的。
X射线粉末衍射(XRPD)1895年,伦琴发现了X射线;1912年劳厄、弗里德里希和克里平发现晶体的X射线衍射现象,揭示了X射线的本质和晶体的原子结构特征,为晶体结构分析奠定了基础。
当一束单色X射线入射到晶体时,由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成,这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有相同数量级,故由不同原子散射的X射线相互干涉,在某些特殊方向上产生强X射线衍射,衍射线在空间分布的方位和强度,与晶体结构密切相关,这就是X射线衍射的基本原理。
XRD用于药物研究方法一般是两种方法:X射线单晶衍射法和X 射线粉末衍射法。
单晶法是研究和确认化学药物多晶型中最基础最可靠的方法,但单晶样品难获得(需要获得大于0.1mm的单晶体);XRPD一般可用于检测化学药物的纯度、晶型稳定性、识别药物制剂总原料药含量、晶型变化等,样品较易获得,且图谱一般具有较强专属性。
药物多晶型的鉴别方法介绍药物的多晶型是指同一种药物分子在固态下可以形成不同的晶体结构。
不同的多晶型可能具有不同的物理性质和药效,因此对药物多晶型进行准确的鉴别非常重要。
本文将介绍药物多晶型的鉴别方法,并探讨其在药物研发和质量控制中的应用。
药物多晶型的形成原因药物分子在固态下形成多晶型的原因主要有以下几个方面: 1. 分子结构的柔性:某些药物分子具有柔性结构,可以通过旋转、弯曲等方式形成不同的晶体结构。
2. 晶体生长条件:药物晶体的形成受到晶体生长条件的影响,如温度、溶剂、溶液浓度等。
3. 晶体核心的形成:晶体的核心形成过程中,分子可以以不同的方式排列组合,导致多种多晶型的形成。
药物多晶型的重要性药物多晶型的存在对药物的稳定性、生物利用度和溶解度等性质有着重要影响。
不同的多晶型可能具有不同的晶体结构和晶格参数,从而导致药物在溶解度、溶解速率、溶液稳定性等方面的差异。
因此,准确鉴别药物多晶型对于制定合理的药物制剂工艺和调整药物性能非常重要。
药物多晶型的鉴别方法1. 热分析法热分析法是一种常用的药物多晶型鉴别方法,包括差示扫描量热法(DSC)和热重分析法(TGA)。
这些方法通过对样品在不同温度下的热行为进行分析,可以鉴别不同多晶型的转变温度、熔点等物理性质。
2. X射线衍射法X射线衍射法是一种常用的晶体学方法,可以通过测量药物晶体的衍射图谱来确定其晶体结构和多晶型。
不同多晶型的晶体结构会导致衍射图谱的差异,因此X射线衍射法可以用于药物多晶型的鉴别。
3. 傅里叶变换红外光谱法傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)可以测量药物样品在红外光谱范围内的吸收峰,从而确定其分子结构和功能基团。
不同多晶型的药物样品在红外光谱上会表现出不同的吸收峰,因此FT-IR可以用于药物多晶型的鉴别。
4. 核磁共振波谱法核磁共振波谱法(NMR)可以通过测量药物样品的核磁共振信号来确定其分子结构和分子环境。
不同多晶型的药物样品在NMR谱图上会表现出不同的信号模式,因此NMR可以用于药物多晶型的鉴别。
7-26-2-药物晶型基本知识药物晶型是指药物分子以不同方式排列和结晶,形成不同的晶体结构。
药物的晶型对于药物的性质、稳定性、溶解性、生物利用度和制剂特性等都具有重要影响。
以下是一些关于药物晶型的基本知识:1. 多晶型和单晶型:药物可以具有多个不同的晶型。
其中,一种被称为多晶型,它是药物分子以不同方式排列的晶体形式。
另一种是单晶型,即药物只有一种晶体结构。
多晶型通常在同一种药物制剂中共存,而单晶型则是纯度较高的形式。
2. 物理性质的影响:不同的晶型会影响药物的物理性质,包括颜色、形状、溶解度、熔点、稳定性等。
这些性质对于药物的制备和稳定性很重要。
3. 生物利用度:药物的晶型可以影响其在体内的生物利用度。
某些晶型可能更容易被吸收,而另一些则可能不太容易。
因此,选择适当的晶型对于药物的疗效至关重要。
4. 溶解度:不同的晶型可能具有不同的溶解度。
这对于口服制剂来说非常重要,因为它会影响药物在胃肠道的吸收。
5. 晶型的转化:药物的晶型可能会在制备、储存或运输过程中发生转化,从而影响制剂的品质。
这种晶型转化可能导致药物的失效或不稳定。
6. 晶型分析:确定和分析药物的晶型是药物研发和生产中的重要步骤。
这通常需要使用技术如X射线衍射、热差示扫描(DSC)、拉曼光谱等。
7. 晶型工程:晶型工程是一门研究如何控制和优化药物晶型的科学。
它旨在寻找最适合特定药物的晶型,以实现最佳性能和稳定性。
总的来说,药物晶型是药物化学和制剂学中一个重要的研究领域,它对于药物的开发、制备和性能至关重要,同时也在确保药物的安全性和有效性方面发挥着关键作用。
关于药物多晶型的专述关于药物多晶型的专述内容提要对于固体制剂、半固体制剂、混悬剂等剂型,应注意药物是否存在多晶型。
因为同一固体药物可因结晶条件、制备工艺不同而得到不同晶型的晶体。
由于药物晶型的不同,其物理化学性质也不同,直接影响药物的质量与药效,因此在新药申报生产过程中,需要进行实验研究。
为此,本章在介绍晶体基本概念与基本规律的基础上,重点阐述药物多晶型的产生与分类、多晶型的制备与鉴定方法、多晶型转变条件与控制、多晶型的理化性质变化、多晶型与药物制剂工艺、生物利用度的关系,为研究药物多晶型奠定理论与实验基础。
第一节药物晶体特性与点阵结构一、药物晶体特性(一)晶体与非晶体固体药物从内部结构质点排列状态可分为晶体与无定形体。
晶体(crystal)是固体药物内部结构中的质点(原子、离子、分子)在空间有规律的周期性排列。
质点排列有规律性反映在三个方面:质点间距离一定、质点在空间排列方式上一定、与某一质点最邻近的质点数(配位数)一定。
质点排列的周期性是指在一定方向上每隔一定距离就重复出现相同质点的排列。
固体药物内部结构中质点无规则排列的固态物质称无定形体(amorphism),或称非晶体。
如图2-1。
(a)晶体(b)非晶体图2-1 晶体与非晶体(二)晶体的特性1.晶体的自范性晶体具有自发地生长成为一个结晶多面体,即以平面作为与周围介质的分界面,称此性质为晶体的自范性。
因此晶体的外表具有整齐、规则的几何外形,无定形体则无此种特征。
2.晶体的各向异性与均匀性(1)各向异性由于晶体内部质点在各个方向上排列的距离不同,其性质也表现出差异。
例如晶体的光学性质如折射率、电学性质如导电系数、力学性质如弹性系数等在不同方向上具有不同的数值,称此为晶体的各向异性。
无定形体是各向同性。
(2)均匀性在宏观情况下,晶体中每一点上的物理性质与化学组成均是一致的。
例如各部分的密度,微观结构上的基本单位(晶胞)在空间排列的规律也是一致的。
多晶型药物及其研究进展常伟强2011级研究生1班学好20110551832年乌勒和列别克发现苯甲酰胺化合物的两种不同晶型,自此药物多晶型现象开始进入药学工作者的研究视野,国际上对晶型化学药物临床作用研究始于20世纪50年代,从80年代开始对个别药物采取了“药物晶型”的产品质量控制。
我国对晶型药物研究起步较晚,20世纪90年代中期对尼莫地平的研究才使药学工作者认识到药物晶型控制对药物临床疗效的重要作用。
自此,国内研究人员给予了极大关注并做了一定有意义的工作。
事实上,各类固体化合物的多晶型问题是普遍存在的,在有机化合物中大约1/3的样品存在多晶型问题。
通过对美国药典(20版)片剂样品统计,大约有40%的药物存在多晶型现象。
中国药典(2000版)共收载化学药品1699种,其中固体药物制剂约有1336种,有许多药物存在晶型问题。
多晶型现象是影响固体药物质量和疗效的重要因素之一。
1.药物多晶型的概念及其形成原因晶体是组成物质的内部质点(分子、原子或离子)在三维空间呈周期性有序排列的固体物质,具有不同的晶态,其内部结构也有各种类型。
结晶物质的内部结构称为晶型,同质多晶的不同晶型在于其分子(原子、离子)的排列有一定规律,形成的基础是物质微粒之间的相互作用。
当满足各构型分子嵌合、堆积所需的晶格能时,可形成不同的晶型。
同一晶体有两种以上晶型存在,即单一化合物或单质结晶同时存在两种以上晶体结构的不同分子排列时,这种现象称为多晶型。
晶癖是生长着的结晶因结晶条件(溶媒、杂质等)的影响,使分子不能均匀地达到各结晶面,从而产生不同的外形。
同一晶系的结晶,外观可呈现不同的形状(晶态),而多晶型则是由于结晶内部构造的分子排列不同而产生[1],二者有本质的不同。
另外,尽管溶媒化物与多晶型物也有区别,但同一药物的不同溶媒化物,也可表现出不同的熔点、溶解度,从而影响药物的生物利用度。
对于多晶型物的分析鉴定方法(热分析法、X-射线衍射法等)同样适用于溶媒化物的研究。
固体药物多晶型研究论文固体药物多晶型研究是药物科学领域的一个热门话题。
药物多晶型是指同一药物分子在固态下以不同的结晶形式存在,其物理化学性质和药效可能有所不同。
在固体药物制剂的研发过程中,药物多晶型的研究是非常重要的,因为它关系到药物的质量、稳定性、生物利用度和药效等方面。
本文将对固体药物多晶型的重要性、研究方法和研究进展进行综述和分析。
一、固体药物多晶型的重要性药物多晶型的质量、性质、生物利用度都有可能发生变化。
存在不同形式的多晶型,药物可以有更大的灵活性,可以用于改变药物的物理性质、化学稳定性节约成本,优化剂量和治疗效果。
通过研究药物多晶型,可以更好地了解药物的结构和性质,使药物研发更加高效。
此外,不同多晶型的药物也可以用于生物医学工程领域,例如:缓释剂形的制备,疾病治疗的改善,药物制剂的精密控制、纳米生物技术制品等。
二、固体药物多晶型的研究方法常用的研究方法包括X射线衍射(XRD)、热分析(DSC、TGA)、红外光谱、拉曼光谱、单晶衍射、微分扫描量热法、生物利用度和物理化学性质的测量等。
其中,X射线衍射是识别药物多晶型最常用的方法之一,可以优异地分辨不同多晶型晶体结构,确定物质的晶体结构。
热分析是通过测量药物样品在加热或冷却过程中温度变化可预测其多晶型。
红外光谱和拉曼光谱可以研究分子中的化学结构和功能团,有助于分析分子中的氢键和分子间作用力。
单晶衍射是在XRD分辨不出时用来测定晶体形态。
微分扫描量热法可以研究药物样品在加热或冷却过程中吸热和放热情况,用来预测其多晶型。
三、固体药物多晶型的研究进展随着药物科学领域的不断发展和多晶体研究技术的不断提高,固体药物多晶型的研究也不断取得了新的进展。
固体药物多晶体是以分子的形式存在的固体,根据前期模拟实验预测的药物多晶型真实性后进一步制备多晶体方法的科技提升,目前制备多晶体的方法也更加丰富和多样。
例如,超临界流体结晶、垂直溶液法、熔点共晶合成法、气相蒸发法、固相转变等方法。
药品晶型研究及晶型质量控制指导原则当固体药品存在多晶型现象,且不同晶型状态对药品的有效性、安全性与药品质量产生影响时,应对药品固体制剂、半固体制剂、悬浮剂等中的药用晶型物质状态进行定性或定量控制, 药品的药用晶型应选择优势晶型,并保持制剂中晶型状态为优势晶型,以保证药品的有效性、安全性与质量可控。
优势晶型系指当药物存在有多种晶型状态时, 晶型物质状态的临床疗效佳、安全、稳定性高等, 且适合药品开发的晶型。
1 . 药物多晶型的基本概念用于描述固体化学药物物质状态, 由一组参量(晶胞参数、分子对称性、分析排列规律、分子作用力、分子构象、结晶水或结晶溶剂等) 组成。
当其中一种或几种参量发生变化而使其存在有两种或两种以上的不同固体物质状态时,称为多晶型现象(polymorphism) 或称同质异晶现象。
通常,难溶性药物易存在多晶型现象。
固体物质是由分子堆积而成。
由于分子堆积方式不同,在固体物质中包含有晶态物质状态(又称晶体) 和非晶态物质状态(又称无定型态、玻璃体)。
晶态物质中分子间堆积呈有序性、对称性与周期性; 非晶态物质中分子间堆积呈无序性。
晶型物质范畴涵盖了固体物质中的晶态物质状态(分子有序) 和无定型态物质状态(分子无序) 。
优势药物晶型物质状态可以是一种或多种, 故可选择一种晶型作为药用晶型物质, 亦可按一定比例选择两种或多种晶型物质的混合状态作为药用晶型物质使用。
2 . 晶型样品的制备采用化学或物理方法, 通过改变结晶条件参数可获得不同的固体晶型样品。
常用化学方法主要包括: 重结晶法、快速溶剂去除法、沉淀法、种晶法等; 常用物理方法主要包括: 熔融结晶法、晶格物理破坏法、物理转晶法等。
晶型样品制备方法可以采用直接方法或者间接方法。
各种方法影响晶型物质形成的重要技术参数包括溶剂(类型、组成、配比等) 、浓度、成核速率、生长速率、温度、湿度、光度、压力、粒度等。
鉴于每种药物的化学结构不同, 故形成各种晶型物质状态的技术参数条件亦不同, 需要根据样品自身性质合理选择晶型样品的制备方法和条件。
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药物多晶型对药物制剂的影响分析
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药物多晶型对药物制剂的影响分析
【关键词】多晶型药物制剂综述
物质在结晶时由于受各种因素的影响,使分子内或分子间键合方式发生改变,所以分子或原子在晶格空间排列不同,形成不同的分子结构。
即同一种物质具有两种或两种以上的空间排列或晶胞参数,形成多晶型的现象就称为多晶型现象(polymorphism)。
药物多晶型从18世纪20年代开始引起人们的注意,到本世纪60年代以后得到很快的发展。
由于药物的晶型不同,可能会影响其在体内的溶出和吸收,进而影响药物的生物利用度、临床疗效和安全性。
因此,在多晶型药物研制成固体口服制剂时,对药物晶型进行研究,选择一种在临床治疗上有意义且稳定可控的药物具有重要意义。
目
1。
物质在结晶时由于受各种因素影响,使分子内或分子间键合方式发生改变,致使分子或原子在晶格空间排列不同,形成不同的晶体结构。
同一物质具有两种或两种以上的空间排列和晶胞参数,形成多种晶型的现象称为多晶现象(polymorphism)。
虽然在一定的温度和压力下,只有一种晶型在热力学上是稳定的,但由于从亚稳态转变为稳态的过程通常非常缓慢,因此许多结晶药物都存在多晶现象。
固体多晶型包括构象型多晶型、构型型多晶型、色多晶型和假多晶型。
同一药物的不同晶型在外观、溶解度、熔点、溶出度、生物有效性等方面可能会有显著不同,从而影响了药物的稳定性、生物利用度及疗效,该种现象在口服固体制剂方面表现得尤为明显。
药物多晶型现象是影响药品质量与临床疗效的重要因素之一,因此对存在多晶型的药物进行研发以及审评时,应对其晶型分析予以特别的关注。
目前鉴别晶型主要是针对不同的晶型具有不同的理化特性及光谱学特征来进行的,现将几种常用且特征性强、区分度高的方法介绍如下,以供参考。
1 X-射线衍射法(X-ray diffraction)X-射线衍射是研究药物晶型的主要手段,该方法可用于区别晶态和非晶态,鉴别晶体的品种,区别混合物和化合物,测定药物晶型结构,测定晶胞参数(如原子间的距离、环平面的距离、双面夹角等),还可用于不同晶型的比较。
X-射线衍射法又分为粉末衍射和单晶衍射两种,前者主要用于结晶物质的鉴别及纯度检查,后者主要用于分子量和晶体结构的测定。
1.1 粉末衍射粉末衍射是研究药物多晶型的最常用的方法。
粉末法研究的对象不是单晶体,而是众多取向随机的小晶体的总和。
每一种晶体的粉末X-射线衍射图谱就如同人的指纹,利用该方法所测得的每一种晶体的衍射线强度和分布都有着特殊的规律,以此利用所测得的图谱,可获得出晶型变化、结晶度、晶构状态、是否有混晶等信息。
该方法不必制备单晶,使得实验过程更为简便,但在应用该方法时,应注意粉末的细度,而且在制备样品时需特别注意研磨过筛时不可发生晶型的转变。
关于药物多晶型的专述内容提要对于固体制剂、半固体制剂、混悬剂等剂型,应注意药物是否存在多晶型。
因为同一固体药物可因结晶条件、制备工艺不同而得到不同晶型的晶体。
由于药物晶型的不同,其物理化学性质也不同,直接影响药物的质量与药效,因此在新药申报生产过程中,需要进行实验研究。
为此,本章在介绍晶体基本概念与基本规律的基础上,重点阐述药物多晶型的产生与分类、多晶型的制备与鉴定方法、多晶型转变条件与控制、多晶型的理化性质变化、多晶型与药物制剂工艺、生物利用度的关系,为研究药物多晶型奠定理论与实验基础。
第一节药物晶体特性与点阵结构一、药物晶体特性(一)晶体与非晶体固体药物从内部结构质点排列状态可分为晶体与无定形体。
晶体(crystal)是固体药物内部结构中的质点(原子、离子、分子)在空间有规律的周期性排列。
质点排列有规律性反映在三个方面:质点间距离一定、质点在空间排列方式上一定、与某一质点最邻近的质点数(配位数)一定。
质点排列的周期性是指在一定方向上每隔一定距离就重复出现相同质点的排列。
固体药物内部结构中质点无规则排列的固态物质称无定形体(amorphism),或称非晶体。
如图2-1。
(a)晶体(b)非晶体图2-1 晶体与非晶体(二)晶体的特性1.晶体的自范性晶体具有自发地生长成为一个结晶多面体,即以平面作为与周围介质的分界面,称此性质为晶体的自范性。
因此晶体的外表具有整齐、规则的几何外形,无定形体则无此种特征。
2.晶体的各向异性与均匀性(1)各向异性由于晶体内部质点在各个方向上排列的距离不同,其性质也表现出差异。
例如晶体的光学性质如折射率、电学性质如导电系数、力学性质如弹性系数等在不同方向上具有不同的数值,称此为晶体的各向异性。
无定形体是各向同性。
(2)均匀性在宏观情况下,晶体中每一点上的物理性质与化学组成均是一致的。
例如各部分的密度,微观结构上的基本单位(晶胞)在空间排列的规律也是一致的。
称此性质为晶体的均匀性。
3.晶体的对称性晶体的内部结构是质点在空间按一定几何形式有规律的排列,这样导致晶体具有对称性。
二、晶体的点阵结构(一)点阵与晶体点阵是质点有规律排列的具体方式,也是反映晶体结构周期性的几何形式与科学的抽象。
点阵的定义是,按连接中任意两点的向量进行平移后能复原的一组点,并不是任意的一组点,它是由晶体中无数个在相同方向上具有相同环境的几何点构成。
点阵结构是把与某一点阵相应的平移群所复原的任何结构。
点阵结构种类:直线点阵结构–一维点阵,如AF、BE点阵等;平面点阵结构–二维点阵,如ABEF、CDGH等;空间点阵结构–三维点阵,如图2-2质点在空间排列的点阵图。
晶体是具有点阵结构的固态物质。
图2-2 晶格点阵晶体内部的原子、分子、离子在空间有规律的周期性排列,这是晶体结构的最基本特征。
一个周期性结构可分解为两个要素:一个是周期性重复的单元,称结构单元;另一个是重复周期的大小与方向。
将晶体中每一个结构单元用一个点表示,从晶体结构中抽象出来的无数个点,形成一个点阵,点阵中每个点称为点阵点。
例如,聚乙烯分子-(CH2CH2)n—具有一维周期性。
如图2-3。
图2-3 聚乙烯分子取C原子的中心到相隔一个C原子的中心,则为一个最小的重复周期,这种周期性最小的重复单位便是结构单元。
当点取在C-C键的中心或其它位置时,其重复周期与内容都是一样的,即每个结构单元均包括2个C原子和4个H原子。
在结构单元中选点是任意的,但一旦选定,各个结构单元中的点都应该一致。
结构单元与点阵点是一一对应的。
结构单元有时只包括一个原子,有时可包括几个甚至上千个原子。
(二)晶格与晶胞晶体中点阵划分出的空间格子称为晶格,空间格子是由一个一个并置的完全等同的小平行六面体所组成,其中每个小平行六面体称为晶胞,它代表晶体内的基本重复单元,晶格是由晶胞组成。
晶胞由晶胞参数描写。
它是小平行六面体的三个边长及其三个夹角。
边长a、b、c对应于右手坐标系所规定的三个轴。
夹角α、β、γ分别为b与c之间的夹角、c与a之间的夹角、a与b之间的夹角。
如图2-4。
图2-4 晶胞示意图由于三个单位向量的选择是任意的,不同的选择划分的晶格也不同,因此一个晶体的晶格可以有无穷多个划分方式。
晶格的划分方式不同,晶胞的大小形状等性质也不相同。
晶胞根据其包含点阵点的多少可分为素晶胞和复晶胞两大类。
无论晶格如何划分,晶格中各格点均有一个点阵点,这个点阵点为相邻的8个晶胞所共有,故每一晶胞只分摊到该点的1/8。
同理,晶胞棱上的点只属该晶胞1/4,面上的点只属该晶胞1/2,晶胞体内的点全部属于该晶胞。
如此计算下来,晶胞中只包含一个点阵点,即仅各顶点有点阵点者,称为素晶胞。
每个晶胞中包含两个或两个以上点阵点的称为复晶胞。
空间点阵和空间点阵结构与晶体的诸多概念之间有相互对应关系,可见表2-1。
表2-1 点阵、点阵结构与晶体的对应关系三、点阵结构理论晶体中周期性重复的结构单元,从微观角度看其数目非常大,近似地可看成无限大。
将每个结构单元都抽象成在该单元中某一确定位置上的点,则晶体结构就由一个点阵组成,而每个点阵点的内容就是晶体的周期性重复的几个单元,各点的内容是完全一样的。
晶体结构的实质就是点阵加结构单元,称此为晶体的点阵结构理论。
图2-5是晶体结构等于点阵加结构单元的示意图。
研究晶体结构就是要研究组成该晶体的点阵的性质以及其中一个点阵点的具体内容。
晶体结构= 点阵+ 结构单元图2-5 晶体结构和点阵的关系第二节药物晶体的基本规律一、晶面、晶棱定律与晶面交角守恒定律(一)晶面晶棱定律在一定的适宜的外界条件下,晶体在其形成过程中会自发生长出具有晶面、晶棱及顶点的多面体外形,称此为晶面、晶棱定律。
(二)晶面交角守恒定律晶体及其晶面的具体形状、大小和成长速度因外界条件的不同而有所差异,但同一晶体的每两个相应晶面间的夹角却不受外界条件影响,保持恒定不变的数值(当然,相应晶棱间的夹角也保持恒定)。
若对各相应的晶面分别引法线,则每两条法线间的夹角(称为“晶面交角”)也必保持常数,这一规律叫做“晶面夹角(或交角)守恒定律”。
同一种晶体具有相同的点阵结构,因而在外形上也服从相同的规律。
二、晶面符号与有理指数定律(一)晶面符号(晶面指数)由于晶体中质点(原子、分子、离子)的排列情况不同,它的性质表现也就不可能相同。
对这些不同的晶面(亦即结构不同的平面点阵组),以晶面符号(或晶面指数)标记。
确定晶面指数的具体做法是:选取一套空间坐标轴X、Y、Z,它的方向一般与晶胞的三个单位矢量a 、b 、c 的方向一致,如图2-6所示。
设晶面ABC 在三个轴上的截距分别为OA 、OB 、OC 。
这些截距如分别用相应坐标轴的单位矢量数来表示,则分别为OA/a 、OB/b 、OC/c 。
晶体的点阵式结构必然使这些截数成简单的整数比。
也可以用这个比值来标记晶面,但如晶面与某轴平行时,则这个轴上的截距将是无穷大。
为避免这一缺点,习惯上取三个轴上截数的倒数比来标记晶面,即取l :k :h OCc :OB b :OA a比值h 、k 、l 称为晶面指数,又称为密勒(Miller )指数,它也是简单的整数比。
如晶面ABC 的指数为1/2:1/2:1/3=3:3:2。
图2-6晶面在坐标轴上的截距 图2-7立方晶体的几组晶面指标(二)有理指数定律晶体的每个晶面在三个晶轴上的倒易截数都成互质的整数比(而且一般是成简单整数比)。
例如简单的立方晶胞的晶体。
如图2-7标出了各种立方晶格中一些晶面的指数及其面间距。
(100)表示与X 轴相交,而与Y 及Z 两轴都平行的晶面;(110)表示与Z 轴平行而与X 、Y 两轴相截,倒易截数之比为1:1的晶面;(111)表示与三个轴都相截,倒易截数之比为1:1:1的晶面。
第三节 晶体的七个晶系和十四种空间点阵形式晶体根据其晶胞参数可分为七个晶系和十四种空间点阵形式。
一、晶体的七个晶系晶胞参数以a、b、c分别表示晶胞或平行六面体相交三边的边长;α、β、γ则分别表示其三个夹角的度数。
a、b、c与α、β、γ合称为晶胞参数,它共同规定了晶胞的大小和形状,亦即晶胞的类型。
七个晶系按对称性高低分为三个晶族:高级晶族包括立方晶系;中级晶族包括六方、四方、三方三个晶系;低级晶族包括正交、单斜、三斜三个晶系,如表2-2。
表2-2 七个晶系晶族晶系特征对称元素晶胞高级立方晶系四个按立方体的对角线取向的三重旋转轴a= b = cα=β=γ=90°六方晶系六重旋转轴或反轴 a = b ≠cα=β=90 γ=120°中级四方晶系四重旋转轴或反轴a= b ≠cα=β=γ=90°三方晶系三重旋转轴或反轴 a = b = cα=β=γ≠90°正交晶系两个互相垂直的镜面或三个互相垂直的二重旋转轴a≠b≠cα=β=γ=90°低级单斜晶系二重旋转轴或镜面 a ≠b ≠cα=γ=90°≠β三斜晶系无a≠b≠cα≠β≠γ≠90°二、晶体的十四种空间点阵形式同一晶系可以有几种不同的晶胞,总计有14种,如图2-8。
图2-8 十四种空间点阵型式立方晶系的正常晶胞是立方体,其三边等长并互相垂直,其规则性最强,外形上,宏观对称性最高,有四个不同方向的三重旋转轴。
六方、四方、三方晶系有一个共同特点,就是它都有一个高次轴。
图2-8中P表示简单晶胞,I表示体心,C表示底心,F表示面心,R表示三方,H表示六方晶胞。
例如磺胺药物的几种晶型的晶胞参数如表2-3。
表2-3 磺胺的几种晶型的晶胞参数晶型晶系a b c夹角晶胞体积/nm3αβγδ单斜单斜单斜正交0.90420.8950.77831.4810.90340.9061.29440.5651.0060.9960.7951.8461100 42ˊ11001060 1ˊ—0.76870.75880.76921.5447第四节多晶型的产生与分类一、多晶型的产生物质在结晶时由于受各种因素影响,使分子内或分子间键合方式发生改变,所以分子或原子在晶格空间排列不同,形成不同的晶体结构。
即同一物质具有两种或两种以上的空间排列和晶胞参数,形成多种晶型的现象称为多晶现象(polymorphism)。
当物质被溶解或熔融后晶格结构被破坏,多晶型现象也就消失。
多晶型在固体有机化合物中是一种非常普遍的现象。
磺胺噻唑有三种晶型,黄体酮有五种晶型,烟酰胺有四种晶型,法莫替丁也发现有两种晶型。
对于不同晶型的编号尚无科学界定,人们习惯用罗马数字表示同一物质的各种晶型,通常以它发现的先后依次表示为I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型等等,有时这种先后次序也反映它在室温的稳定性。
在科技文献中,也经常可以看到用希腊字母或英文字母依次相应表示不同晶型,有时同一药物的多晶型也有不同的标记,但所有这些编号均与晶型的特征常数无关。