呂鑫科

(武漢大學(xué)中南醫(yī)院藥學(xué)部,武漢 430071)

無定形也稱為非晶型，是與晶體對(duì)立的一種特殊形態(tài)，其理化性質(zhì)與晶體差異較大。與晶體藥物相比，無定形藥物分子排列處于無序狀態(tài)，在此狀態(tài)下藥物的理化性質(zhì)和藥效有顯著變化[1-2]。無定形藥物單位表面自由能較高，溶解度顯著增加，溶出速率提高。溶解度是阻礙難溶性藥物應(yīng)用研究的關(guān)鍵因素，限制了藥物的體外溶出和體內(nèi)吸收，將藥物從晶體制備為無定形，能顯著提高藥物的生物利用度和藥效[3-5]。因此，對(duì)于難溶性藥物的無定形研究有著重要的實(shí)際意義，愈來愈受到藥學(xué)工作者的關(guān)注，也成為新藥研發(fā)中的重要研究?jī)?nèi)容之一[6-7]。但無定形藥物在應(yīng)用中也遇到極大的阻礙[8-9]。無定形屬于熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，其固有的亞穩(wěn)態(tài)導(dǎo)致物質(zhì)易釋放能量，在貯存和溶出等過程中易轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的晶體[10-11]。

本文采用偏振光顯微鏡和差示掃描量熱法觀察無定形藥物的相變過程，并依據(jù)無定形藥物在相變過程中釋放熱量的原理，建立差示掃描量熱法測(cè)定無定形硝苯地平，考察濕度和溫度對(duì)無定形硝苯地平相轉(zhuǎn)變的影響，從而探討無定形硝苯地平的穩(wěn)定性。

1 儀器與試藥

1.1儀器 AY 120型電子天平(日本島津公司)；TJ 2011高通量球磨機(jī)(天津市東方天凈科技發(fā)展有限公司)；DSC 822e差示掃描量熱儀(瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司)；UB 200i型熱臺(tái)偏振光顯微鏡(重慶澳浦光電技術(shù)有限公司)；電熱板(天津市泰斯特儀器有限公司)。

1.2試藥 硝苯地平(質(zhì)量分?jǐn)?shù)>99.0%，浙江化工科技集團(tuán)有限公司)；氯化鈉、碳酸鈉(武漢德利來化工有限公司)；氯化鋇(天津金匯太亞化學(xué)試劑有限公司)。

2 方法

2.1無定形硝苯地平的制備 取硝苯地平晶體適量，置于錫紙上，放置在電熱板上，在高于其熔點(diǎn)10 ℃(即185 ℃)下加熱，熔融2 min，移出，冷卻至室溫，冷凍研磨，過80目篩，置于干燥器中備用。

2.2熱臺(tái)偏振光顯微鏡 取無定形硝苯地平粉末適量，置于載玻片上，以10 ℃·min-1從25 ℃加熱至190 ℃。

2.3差示掃描量熱儀 精密稱取20 mg樣品，置于坩鍋中，蓋上坩鍋蓋，置于DSC分析儀的S位置；將1個(gè)空坩鍋蓋上坩鍋蓋，作為空白對(duì)照，置于DSC分析儀的R位置；打開STARe DSC應(yīng)用軟件，設(shè)置參數(shù)：起始溫度為25 ℃，結(jié)束溫度為200 ℃，升溫速率為10 ℃·min-1。

3 結(jié)果

3.1無定形硝苯地平的相變 熱臺(tái)偏振光顯微鏡：無定形硝苯地平加熱過程中的偏振光顯微圖見圖1。由圖1可知，無定形硝苯地平從25 ℃加熱至190 ℃的過程中，在100 ℃轉(zhuǎn)變?yōu)榇貭罱Y(jié)晶(晶型B，圖1B和1C)；繼續(xù)升溫，在150 ℃又轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰?guī)則片狀結(jié)晶(晶型A，圖1D)。

圖1無定形硝苯地平熱臺(tái)偏振光顯微鏡圖

A.無定形；B.晶型B；C.晶型B；D.晶型A。

Fig.1 The hot stage polarized micrograph of amorphous nifedipine

A.amorphous；B.crystal B；C.crystal B；D.crystal A.

無定形硝苯地平差示掃描量熱曲線見圖2。由圖2可知，無定形硝苯地平從25 ℃加熱到190 ℃的差示掃描量熱曲線中，向上的峰為放熱峰，向下的峰為吸熱峰。無定形硝苯地平在48 ℃有1個(gè)向下的吸熱峰，為無定形硝苯地平的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度；在90～117 ℃和117～155 ℃分別有2個(gè)放熱峰，分別為硝苯地平晶型A和晶型B的結(jié)晶峰；175 ℃的吸熱峰為硝苯地平的熔融峰。

熱臺(tái)偏振光顯微鏡和差示掃描量熱分析結(jié)果表明，無定形硝苯地平對(duì)熱不穩(wěn)定，易轉(zhuǎn)變?yōu)榫w；無定形硝苯地平在加熱過程中釋放熱量，首先轉(zhuǎn)變?yōu)榫wB，晶體B為亞穩(wěn)態(tài)，也不穩(wěn)定，繼續(xù)加熱后轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定型的晶體A。

3.2方法學(xué)考察

3.2.1專屬性 精密稱取無定形硝苯地平和硝苯地平晶體各20 mg，按照2.3項(xiàng)下方法進(jìn)行差示掃描量熱分析，見圖2和圖3。由圖2和圖3可知，無定形硝苯地平在100～120 ℃之間會(huì)產(chǎn)生1個(gè)明顯的放熱峰，而硝苯地平晶體在相同的位置無放熱峰或吸熱峰，不干擾無定形硝苯地平的測(cè)定。因此，根據(jù)此峰的大小(放熱焓)可測(cè)定樣品中硝苯地平無定形的含量，從而測(cè)定硝苯地平無定形的結(jié)晶度。

圖2無定形硝苯地平差示掃描量熱曲線

Fig.2 The DSC curve of amorphous nifedipine

圖3晶體硝苯地平差示掃描量熱曲線

Fig.3 The DSC curve of nifedipine crystal

3.2.2標(biāo)準(zhǔn)曲線 分別精密稱取無定形硝苯地平和硝苯地平晶體9份，置于9個(gè)坩堝中，制備得到無定形百分含量為0%，10%，20%，40%，60%，80%，90%，95%和100%的樣品，按照2.3項(xiàng)下方法進(jìn)行差示掃描量熱分析，采用軟件STARe計(jì)算無定形硝苯地平轉(zhuǎn)變?yōu)榫wB的放熱焓值。以無定形百分含量為橫坐標(biāo)(x)、放熱焓值為縱坐標(biāo)(y)作回歸曲線。回歸方程為y=9.98x-12.62，r=0.999 5。結(jié)果表明，無定形硝苯地平百分含量在0%～100%范圍內(nèi)，線性關(guān)系良好。見表1。

表1不同百分含量的無定形硝苯地平樣品

Tab.1 The samples of amorphous nifedipine with different content

無定形百分含量/%010204060809095100無定形硝苯地平/mg02481216181920硝苯地平原料藥/mg20181612842200

3.2.3穩(wěn)定性 由表1可知，分別精密稱取硝苯地平無定形百分含量為10%，60%和95%的樣品各5份，置于干燥器中，于0，2，4，6 和8 h分別進(jìn)行DSC分析，計(jì)算RSD值。結(jié)果無定形百分含量分別為10%，60%和95%時(shí)，3種樣品的RSD值分別為2.37%，1.24%和2.03%，結(jié)果表明，低、中和高3種樣品在8 h內(nèi)穩(wěn)定。

3.2.4回收率和精密度 分別精密稱取硝苯地平無定形百分含量為10%，60%和95%的樣品各5份，進(jìn)行DSC分析，計(jì)算RSD值。見表2。由表2可知，低、中、高3個(gè)含量測(cè)定的回收率分別為98.83%，99.54%和99.56%，RSD值分別為1.38%，2.27%和1.55%，結(jié)果表明，該方法的回收率和精密度良好。

表2無定形硝苯地平的回收率和精密度

Tab.2 The recovery rate and precision of amorphous nifedipine

含量理論含量/%測(cè)得含量/%回收率/%平均回收率/%RSD/%高9595.03100.0399.561.559593.9598.899592.3597.219595.68100.719595.91100.96中6057.4795.7999.542.276059.5899.296061.00100.616061.00101.676060.20100.34低109.9899.7898.831.381010.0099.95109.8198.10109.6896.78109.9699.56

3.3濕度和溫度對(duì)無定形硝苯地平穩(wěn)定性的影響

3.3.1濕度對(duì)無定形硝苯地平穩(wěn)定性的影響 查資料得，碳酸鈉、氯化鈉和氯化鋇的溶解度分別為110，36和35.7 g，分別稱取過量碳酸鈉、氯化鈉和氯化鋇制備相對(duì)濕度為43%，75%和91%的飽和溶液，將無定形硝苯地平分別置于不同相對(duì)濕度環(huán)境中，分別于不同時(shí)間點(diǎn)取樣進(jìn)行DSC分析，測(cè)定結(jié)晶焓值，得結(jié)晶度。見表3。

表3無定形硝苯地平在不同濕度下結(jié)晶焓值和結(jié)晶度

Tab.3 The crystallization enthalpy and crystallinity of amorphous nifedipine in different humidity

(n=3)

由表3可知，無定形硝苯地平在不同濕度條件下穩(wěn)定性差別較大，在濕度較高的條件下更易形成結(jié)晶。結(jié)果表明，無定形硝苯地平在放置和儲(chǔ)存過程中，空氣中的濕度對(duì)其穩(wěn)定性有較大影響。

3.3.2溫度對(duì)無定形硝苯地平穩(wěn)定性的影響 將無定形硝苯地平分別置于不同溫度下，采用DSC分析，測(cè)定不同溫度下無定形硝苯地平完全結(jié)晶的時(shí)間。無定形硝苯地平在40，48，55，60和70 ℃下的完全結(jié)晶時(shí)間分別為360，168，30，16和4 h。結(jié)果表明，無定形硝苯地平在不同溫度下穩(wěn)定性差別較大，溫度越高越易形成結(jié)晶。在玻璃化溫度以下，無定形硝苯地平完全結(jié)晶所需時(shí)間較長(zhǎng)，相對(duì)較穩(wěn)定；玻璃化溫度以上穩(wěn)定性極差，完全結(jié)晶所需時(shí)間較短。可見溫度對(duì)無定形硝苯地平的穩(wěn)定性至關(guān)重要。

4 討論

無定形藥物屬于熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，其固有的亞穩(wěn)態(tài)易釋放能量而轉(zhuǎn)變?yōu)榫w。無定形硝苯地平為高能態(tài)，在90～117 ℃易釋放出能量轉(zhuǎn)變?yōu)榫wB；而晶體B為亞穩(wěn)態(tài)，也不穩(wěn)定，在117～155 ℃繼續(xù)釋放能量而轉(zhuǎn)變?yōu)榫wA；晶體A為低能態(tài)，屬于熱力學(xué)穩(wěn)定體系，穩(wěn)定性好。晶體A和晶體B在形態(tài)上也有較明顯的區(qū)別，晶體A為不規(guī)則片狀結(jié)晶，而晶體B為簇狀結(jié)晶。

差示掃描量熱法是熱分析方法中應(yīng)用較廣的一種分析技術(shù)，在系統(tǒng)控制溫度條件下采用一定的升溫或降溫速率測(cè)定無定形樣品在結(jié)晶過程中焓值的變化，不僅能對(duì)樣品進(jìn)行定性分析，還能對(duì)熱量作出更為準(zhǔn)確地測(cè)量而進(jìn)行定量分析[12-14]。差示掃描量熱法操作簡(jiǎn)便、易于校準(zhǔn)、樣品用量少，且不需對(duì)樣品進(jìn)行任何前處理，是一種快速、可靠的分析技術(shù)[15]。本文采用差示掃描量熱法定量測(cè)定無定形硝苯地平的結(jié)晶度，方法學(xué)考察結(jié)果表明，該方法線性、精密度、回收率均良好，是測(cè)定無定形硝苯地平結(jié)晶度的有效方法。

固體藥物的晶體為高度有序的周期性排列結(jié)構(gòu)，而無定形在結(jié)構(gòu)上的分子排列屬于無序狀態(tài)，導(dǎo)致表面自由能值較高，屬于熱力學(xué)不穩(wěn)定體系[16]。因此在存儲(chǔ)過程中易釋放能量，轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的晶體。無定形藥物在儲(chǔ)存過程中的穩(wěn)定性也受外界環(huán)境因素影響，如濕度和溫度等，使無定形轉(zhuǎn)變?yōu)榫w，藥物溶解度降低，療效下降[17-18]。研究結(jié)果表明，濕度和溫度對(duì)無定形硝苯地平穩(wěn)定性的影響顯著。無定形硝苯地平在濕度較高的條件下更易形成結(jié)晶，說明空氣中的濕度對(duì)其穩(wěn)定性有較大影響。無定形硝苯地平在玻璃化溫度以下，相對(duì)較穩(wěn)定，但在玻璃化溫度以上穩(wěn)定性極差。