片剂中辅料成分、组成等检测方案(激光拉曼光谱)

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应用文档；NO.ExR 0006 ExR610拉曼光谱仪在仿制药逆向工程中的应用 关键词： 拉曼光谱 仿制药 —一到致性评价 “首仿”是仿制药巨大市场竞争中的最根本准则。仿制药公司必须高度擅长于产品和工艺开发，以提供成本可控、具有时效性的产品。国办发〔2018〕20号文件《关于改革完善仿制药供应保障及使用政策的意见》中明确指出要促进仿制药研发，提高仿制药疗效质量，加快推进仿制药质量和疗效一致性评价工作。如何快速、高效地做到与被仿制药品的一致在仿制药研发中至关重要。 逆向工程 处方定性分析 处方定量分析 晶型分析 一般情况下，仿制药产品开发从对原研药物或参比制剂的表征开始，见图1。对参比制剂进行系统、科学的评价，可以得到这些信息。这个过程也被定义为反向工程研究。这些研究，包括原研药定性分析、辅料定量、API固态表征，可以为仿制药的处方开发提供关键信息。 图1参比制剂的表征内容 拉曼光谱信号主要来源于高度可极化的官能团，大多数药物分子都具有可极化的官能团，有着很好的拉曼效应，因此拉曼光谱技术在药物检测方面能够得到广泛应用。主要优势体现在：所需样品量少，适用于液体制剂和固体制剂的快速、无损检测分析。ExR610 拉曼光谱仪可实现多组分混合物同时辨别，晶型识别，定量分析等功能，可作为参比制剂表征的有力手段。 处方组成成分分析 对于处方中辅料的定性分析，传统的分析路线是“先分离，再分析”。这种方式不能获得混合物样品的整体信息，而且受分离方法和分析方法的制约。尤其在制药领域中，很多辅料没有适合的分析方法。对于参比制剂中组成成分通常是采用文献资料推测以及实验验证来确定。拉曼光谱虽可用于结构分析，但是现有技术受到分辨率和率种干扰影响，对于多组分同时辨别存在困难。ExR610 拉曼光谱仪采用空间重合排列搜索方法，有效避免谱峰重叠掩盖、偏移等使峰位无法判断的问题，可以同时识别5种以上物质组成的混合物。 某片剂片芯中辅料成分确定 某原研药是规格为10mg片剂，现需推断其片芯处方组成成分。采用 ExR610 拉曼光谱仪分析该参考片剂片芯辅料成分。通过简单的样品处理，直接采集谱图，并结合软件分析快速得到组成成分。 实验过程中分别采集了该参考片剂片芯、水溶干燥物、不溶物三个样品，获得的混合物的“复合”光谱，见图2。图中(a)为片芯的拉曼光谱图，(b)为片芯水溶物的拉曼光谱图，(c)为片芯不溶物的拉曼光谱图。图2中a、b、c拉曼光谱皆为多种物质光谱重叠而成。拉曼传统定性方法是依据峰的位置判断物质存在，对于混合物识别是采用光谱剥离法，即差谱法。这种方法是已知组分的光谱，然后再进行谱图解析。但是实际应用时差谱法受到很多限制：首先，要求操作人员要有很好的知识背景，要熟悉光谱；其次，差谱法要求找到一个合适的差减因子；第三，信号噪声和各种原因引起的光谱变形(包括频移、强度和峰形变形)都会给鉴别带来一定程度的麻烦。所以实际操作中，要完全精确地减去一个光谱而不留下任何痕迹，通常难以做到。 图2某片剂参比制剂拉曼光谱图(激发光源532nm)(a)片剂片芯；(b)水溶物；(c)不溶物 ExR610 拉曼光谱仪混别混合物依据“空间重合排列”搜索方法，不以拉曼峰的拉曼位移值判断物质归属，，以整体拉曼光谱实际处于子空间特定区域的事实，判断光谱是否在某个物质对应的子空间存在，从而判断物质归属。可以有效克服谱峰重叠掩盖、偏移等峰位无法判断的问题。通过 ExR610软件自动识别功能，，可轻松获得检测结果。结果显示，该参比制剂含有 API、乳糖、微晶纤维素、交联聚维酮和磷酸钙，该结果与常规试验推测结果一致；传统分析方法需要几个月的时间，拉曼光谱测试时间和操作便捷程度远远优于传统方法。可见，通过 ExR610结合简单的样品处理便可以快速得到片剂中的组成成分信息，提高处方分析效率。 处方组成定量分析 处方组成定量分析，通常采用元素分析，重量分析，离子色谱，液相色谱，紫外可见分光光度法等手段。分析路线仍是“先分离，再分析”，很多时候受分离方法和分析方法的制约。拉曼光谱虽是应用很广的一种快速分析手段，但是对于定量分析却一直受制约。传统定量思路受光谱质量、光谱分辨率和拉曼峰强度波动等因素干扰，使其对于复杂混合定量存在困难。ExR610 拉曼光谱仪无需处理样品直接采集光谱，采用二阶导数光谱处理手段，结合深度数据挖掘技术可实现处方组成辅料的定量研究。 某片剂辅料成分定量分析 某原研药规格为2.5mg，其辅料含有乳糖、微晶纤维素等。现需确认乳糖和微晶纤维素含量。乳糖通常采用高效液相色谱(示差检测器)检测，微晶纤维素采用滴定的方法检测。传统方法操作麻烦耗时，且干扰因素较多。在一定条件下，拉曼信号的强度与待测物的浓度成正比，但在实际检测应用中，由于受到稳定性、暗电流噪声、样品等因素影响，，工作曲线可能偏离原有线性。通常采用加入内标物来消除体系的波动。但是“内标法”只适用于简单体系，对于复杂混合物，引入内标后增加了体系的复杂性。此时，若要实现定量分析则对设备要求更高，要有更好的分辨率和信噪批才能解决定量的问题。这也是世界范围内拉曼定量面临的难题。ExR610拉曼光谱仪在获得高质量谱图后，引入高阶导数概念，呈现更清晰的体系，使内标法进入实用阶段。 采用 ExR610 拉曼光谱仪分析该药物参比制剂中乳糖和微晶纤维素的含量，定标样品信息详见表1。信号采集时无需前处理，方便快捷。 表1样品信息表 样品 乳糖含量 微晶纤维素含量 API及其他辅料 1# 30mg/100mg 61mg/100mg 9mg/100mg 2# 40mg/100mg 51mg/100mg 9mg/100mg 3# 50mg/100mg 41mg/100mg 9mg/100mg 4# 60mg/100mg 31mg/100mg 9mg/100mg ExR610 拉曼光谱仪采用二阶导数光谱处理手段，得到更清晰的峰型变化。不同乳糖、微晶纤维素含量片剂二阶导数光谱，分别见图3和图4。从图中可知，拉曼光谱进行二阶导数处理后分辨率更好，谱图更清晰。 2018年5月 图3不同含量乳糖片剂的二阶导数拉曼光谱图 Raman Shift(cm") 图4不同含量微晶纤维素片剂的二阶导数拉曼光谱图 以API峰高作为标定峰位，进行归一化处理，量取乳糖峰高。以乳糖峰高对其含量进行拟合。如图5，在乳糖含量30%~60%范围内，拟合所得的线性相关系数r值为0.9991。同样方法得到微晶纤维素拟合曲线，如图6。在微晶纤维素含量31%~61%范围内，拟合所得的线性相关系数r值为0.9926。该参比制剂中两种辅料，在当前浓度范围内，工作曲线线性相关系数可达0.99以上，效果理想。但仍需注意，由于本征散射效率随浓度而变化，标定有时是非线性的。 图5乳糖含量拟合曲线 图6微晶纤维素含量拟合曲线 ExR610 拉曼光谱仪在获得高质量谱图后，引入高阶导数概念，呈现更清晰的体系，使内标法进入实用阶段。该方法有效克服了定量过程中拉曼光谱峰强波动带来的干扰，，可以作为辅料定量分析手段。 API晶型分析 大多数情况下，原研药企业会使用 API 最稳定的晶型以避免在生产储存过程中发生晶型转变。为保险起见，仿制药企业通常会选择与参比制剂或原研制剂相同的API晶型，以保证相似的稳定性和溶出特性。晶型分析通常采用×射线衍射法(XRD)。XRD 是多晶化学物质指纹性质和专属性的首选表征手段。但是当 API 为无定型、辅料干扰严重、制样过程等导致晶型改变的情况下 XRD 检测就会失去作用。拉曼光谱在药物晶型分析具备以下优势：无需制样，简便快捷；适用于晶型和无定型；适用于API和制剂；；不受水的干扰。由于 ExR610 拉曼光谱仪具备优异的光谱分辨率和信噪比，，可获得高质量拉曼光谱，使其更适用于药物晶型分析。 某 API晶型分析 某API 有两种晶型，这两种晶型极其相似。由于 ExR610具备高光谱分辨率，可以清晰、准确的表征出物质拉曼光谱的峰位、峰强、峰宽、峰形等细微差异。所以采用 ExR610 无需样品制备轻松获取该API的晶型A与晶型B的拉曼光谱图，并可区分，如图7。 图7某API晶型A与晶型B拉曼光谱局部图 参比制剂 API晶型与仿制药API晶型对比 采用 ExR610 拉曼光谱仪获取某参比制剂与仿制药的拉曼光谱图，如图8。通过比对可考查其API 晶型的差异。从图中可知仿制药晶型与参比制剂峰位置相同，说明其晶型一致。但是图示位置相对峰高不同，这是由于 API 结晶度不同造成的。结晶度不同导致分子间作用力不同，表现在拉曼光谱上会有明显差别。实现这类分析的首要条件是——拉曼光谱许具备优异的光谱分辨率。 原研药自制药 图8参比制剂与仿制药 API 晶型比较拉曼光谱局部图 2018年5月 结论 对参比制剂的表征(逆向工程)是仿制药研发过程中重要的组成部分。由于拉曼光谱技术所需样品量少，适用于液体制剂和固体制剂的快速、无损检测分析等优点，在药物检测方面能够得到广泛应用。 ExR610 拉曼光谱仪提供了卓越的分辨率、优良信噪比，，可获取高质量拉曼光谱图；定性分析中采用空间重合排列搜索方法，，可以有效克服谱峰重叠掩盖、偏移等峰位无法判断的问题，，可以同时识别5种以上物质组成的混合物；定量分析中，采用二阶导数光谱处理手段，结合深度数据挖掘技术可实现处方组成辅料的定量研究。可在API 固态表征、原研药定性分析、辅料定量分析等参比制剂表征中发挥重要作用，为仿制药的处方开发提供关键信息。 西派特(北京)科技有限公司，北京 ◎2018西派特(北京)科技有限公司版权所有 地址： 北京市朝阳区北辰东路8号 院16号楼605 内B0607室 邮编： 100029 座机： 010-8285 0795 网址： www.sinosepat.com 邮箱： marketing@sinosepat.com () () ExR610 拉曼光谱仪提供了卓越的分辨率、优良信噪比，可获取高质量拉曼光谱图；定性分析中采用空间重合排列搜索方法，可以有效克服谱峰重叠掩盖、偏移等峰位无法判断的问题，可以同时识别5 种以上物质组成的混合物；定量分析中，采用二阶导数光谱处理手段，结合深度数据挖掘技术可实现处方组成辅料的定量研究。可在API 固态表征、原研药定性分析、辅料定量分析等参比制剂表征中发挥重要作用，为仿制药的处方开发提供关键信息。