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药物晶型研究中的拉曼光谱技术(一)

       药物的不同晶型物质具有不同的分子排列或分子作用力,拉曼光谱可以反映分子极化率的变化,可用于药
物多晶型的检测,该技术目前已被《欧洲药典》《英国药典》《中华人民共和国药典》等收载为晶型检测方法。该文聚焦拉
曼光谱技术在药物晶型研究中的应用,系统综述拉曼光谱在药物晶型定性、定量、动态过程等研究中的前沿进展,旨在为
相关领域研究人员提供参考。

       拉曼光谱法是基于拉曼散射原理[1]的分子振动光谱,是研究化合物分子受到光照射后所产生的散射光、入射光的能级差与化合物振动频率、转动频率相互关系的分析方法,通过测量拉曼散射光中特定谱成分的相对强弱,可以获得被测分子或者体系的相关信息[2-3]。拉曼光谱技术以其自身在物质定性和定量分析中所显示出的优越性,被广泛应用于药物、食品、化学、生物等多个领域[4-5]。在药物研究领域,拉曼光谱可用于单一组分的化合物的定性鉴别,也可用于中药材或药物制剂等复杂成分的定性或定量研究[6-10]。拉曼光谱结合多种化学计量法可用于表征未知化合物,确定其成分并获得有关其结构的信息,也可实现定量分析目的[11-13]。此外,拉曼光谱在药物动态过程变化的研究中也有较多应用,如利用拉曼光谱了解药物溶出过程中早期变化[14]; 作为过程分析技术的研究工具,用于在线测定药物活性成分的浓度和聚合物-药物在药物热熔出过程中的变化[15]。拉曼光谱技术在药物逆向工程[16]的研究中也发挥着重要的作用。
       近年来,随着科研人员对拉曼光谱认识的深入以及拉曼光谱仪器发展的进步( 分辨率提高等) ,拉曼光谱越来越多地应用于药物不同晶型物质间细微差别的区分[17]。《欧洲药典》[18]、《英国药典》[19]、《中华人民共和国药典》[20]均已将拉曼光谱技术列为药物晶型研究常用的检测分析方法。在药物晶型研究的常用检测分析方法中,仅有单晶X 射线衍射分析可以提供晶型物质全面的定性定量信息,但由于该方法需要得到满足衍射实验的单晶体,从而使得其在应用上受到一定限制。更多情况下,晶型研究需要采用多种分析方法从不同角度与不同层面共同表征,如粉末X 射线衍射方法提供晶型物质的分子排列规律信息,热分析方法给出不同晶型物质的热力学差异与含有结晶水或结晶溶剂等情况,光谱方法则通过反映分子基团的振动差异而在不同晶型物质间的分子作用力分析方面具有更多优势。
       作为一种光谱学方法,拉曼光谱技术在药物的多晶型研究方面具有独特的优势,具体表现在: ①拉曼是物质的指纹光谱[21],拉曼光谱技术以其自身特有的拉曼信号响应,定性角度可以得到物质结构、晶型等信息; ②虽然拉曼光谱与红外光谱一样,反映化合物分子结构中基团的振动信息,但红外光谱源于分子偶极距变化,拉曼光谱则由分子极化率变化产。因此,红外吸收弱的峰在拉曼光谱中很强,可以与红外光谱形成有力互补; ③拉曼光谱在检测低频振动方面具有优越性,甚至可检测到分子的晶格振动; ④拉曼光谱谱带的强度与待测物浓度的关系遵守朗伯-比尔定律,可以通过光谱校正得到浓度的分布,为药物晶型定量分析提供可行方法; ⑤基于拉曼成像技术的原理,同时将共聚焦显微技术与激光拉曼技术相结合,即时的图谱结果可通过多种数学运算转换为样品组分图像[16],这一技术优势也为运用拉曼光谱技术进行多晶型组分定量研究,特别是对于制剂中晶型问题的研究奠定基础; ⑥拉曼光谱技术无需样品制备,属对样品无损的原位检测技术。鉴于这些独特的优势,拉曼光谱在药物晶型的研究中日益受到广泛关注和应用[16, 22-24]。笔者在本文聚焦拉曼光谱技术在药物晶型研究中的应用,对国内外相关文献进行归纳与总结,系统综述拉曼光谱在药物晶型定性、定量、动态过程研究中的进展,旨在为相关领域研究人员提供思路与参考。

 

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