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差示扫描量热法在药物分析中的应用 周苏钢（浙江大学药学院 03 级 1 班，杭州 310031）摘要：本文主要介绍了差示扫描量热法在药物分析中的应用，由于其技术的不断完善和分析仪器的改进及计算机技术的迅猛发展，其在药物纯度、确定药物晶型、中药鉴定及药物热稳定性等方面发挥越来越大的作用。关键词：差示扫描量热法；晶型；热稳定性；药物纯度 0 引 言 差示扫描量热法(differential scanning calorimetry;DSC)是一种热分析法。在程序控制温度下，测量输入到试样和参比物的功率差（如以热的形式）与温度的关系。差示扫描量热仪记录到的曲线称DSC曲线，它以样品吸热或放热的速率，即热流率dH/dt（单位毫焦/秒）为纵坐标，以温度T或时间t为横坐标，可以测定多种热力学和动力学参数，例如比热容、反应热、转变热、相图、反应速率、结晶速率、高聚物结晶度、样品纯度等。该法使用温度范围宽（-175725）、分辨率高、试样用量少。适用于无机物、有机化合物及药物分析。近年来，国外应用热分析方法测定药物纯度已见报道，美国药典也已将该分析方法测定药物纯度予以收载1，预示了该方法良好前景。以下就简单列举了DSC在药物分析中的一些应用。1 在研究药物多晶型转变中的应用 药物的多晶型现象是指同一药物具有多种晶型的现象。许多药物都具有多晶型现象，且在药物的制备，如喷雾干燥、微囊化、混合粉碎等过程中均可能发生晶型转变。晶型不同，药物的稳定性、溶解度、溶出度和生物利用度等方面有所不同。因此确定药物的晶型，对药物制剂的开发和药效的发挥具有重要的作用。不同的晶型具有不同的熔点和熔化焓，故可采用DSC研究晶型转变或判定其晶型。尹化等2报道了采用DSC法用于西咪替丁晶型的研究。西咪替丁存在着多晶型，且A晶型的生物有效性最佳。3为考察国内西咪替丁原料的晶型状况，有学者抽检了国内各医药企业生产的该药，采用DSC法、红外分光光谱法及x射线衍射法均能对其进行定性鉴别；红外分光光谱法在测定混合晶型时存在局限性，而DSC法简单、易行，且可对混合晶型中不同晶型粗略定量。采用DSC法研究对乙酰氨基酚时，观察到玻璃化转变过程。对样品急速冷却，再进行缓慢升温，可发现在169时有一吸热峰，这是对乙酰氨基酚单斜晶熔融峰。根据吸热峰，可区分对乙酰氨基酚的斜方晶和单斜晶。4李振华等5采用不同有机溶剂根据吸热峰重结晶制备了头孢呋新酯，通过差热分析等方法确定了头孢呋新酯具有两种晶型，即低熔点的晶型和高熔点的晶型，其中型在水中具有较大的溶解度。盐酸班布特罗具有两种晶型，DSC谱表明I晶型为一单峰，而晶型有两个峰。DSC实验6说明I晶型在较高温度下是稳定的，晶型在室温时相对稳定，当晶型加热到高于熔点温度时，会向I型转转变，并且从固态熔融态(转型)固态(转型)时可逆的。2 在药物的热稳定性和热分解动力学研究中的应用 药物的稳定性尤其是热稳定性是影响药物存储有效期的一个重要因素。常规的试验方法如升温加速试验法、经典恒温法等消耗大，试验周期长，经济性差。DSC样品用量少，速度快，而且能得到热分解机理和热分解动力学等有关参数，从而推导出药物的存储有效期。邵伟等7应用DSC研究了甘草酸钾(PG)与对乙酰氨基酚(PAA)和氯苯那敏(CM)的相互作用时，应用Kissinger方程对PAA和PAA与PG的复方制剂的热分解动力学进行研究显示，PAA 热降解活化能为405.80 kJmol-1，而PAA与PG的复方制剂的热分解活化能为380.94kJmol-1，当PG存在时，PAA热稳定性略有降低。乳剂的物理稳定性与油相的组成关系密切，不同油相与水在乳化剂的作用下形成热性质不同的凝胶相或液晶相，其相转变温度的高低直接影响乳剂的稳定性。采用硬脂醇为油相制备的乳剂是一种由其A晶型的水合物、含乳化剂的凝胶相以及与水组成的多相体系，该结构阻止硬脂醇结晶在贮存中析出，在DSC曲线上该系统的凝胶态-液晶态相变温度接近63，该吸热峰温度从45开始，随温度的升高，乳剂中的水分并不会发生分层，而是被吸入脂性双分子层中形成凝胶相。因此，该乳剂在室温条件下经贮存后仍较稳定，且贮存前、后的DSC曲线相变温度改变较少。但与上述情况相反，用很纯的鲸蜡醇配制的乳剂却并不稳定，在放置数日后即出现分层，粘度明显下降，从DSC曲线上发现其相变温度由原来的60下降至39，并出现新的吸热峰。该现象可能是由纯组分形成的凝胶相在贮放过程中其双分子层容易相互融合，排挤出其中的水分，使凝胶态被破坏，同时原有的A晶型向更稳定的B或R晶型转化所致。结合乳剂流变性的研究也可发现，相变热与乳剂的屈服值之间有较好的线性关系，相变热越大的乳剂系统稳定性越好。脂质体是胶质药物的良好释药系统，它具有1个或多个同心膦脂双分子层，上面散布着亲水相。热分析法，尤其是DSC法广泛应用于双分子层中水合磷脂行为的研究，并可通过对药物与脂质体的反应来模拟药物与细胞膜的反应过程。83 在药物纯度测定中的应用 DSC测定纯度是根据熔点的下降来确定杂质的含量，基本原理是以凝固点降低公式为依据：R(Tf)2Tf=XB fus Hm(A)其中：Tf 为熔点的下降值，R为气体常数，Tf为纯样品熔点，fus Hm(A)为纯样品A 的熔化焓，XB为样品中所含杂质B的摩尔分数。纯度检查是药物质量控制中一个重要环节。药物和辅料的低共熔行为是采用DSC法测定其纯度的基础。杂质的存在使得药物熔点下降，并使熔融曲线变宽。王蕾等9用DSC测定了吲哚美辛等7种不同类别的药物纯度，并与药典规定方法结果进行对照,结果基本一致，相对误差均小于0.1，说明该法具有用量少、快速、准确等优点。朱小梅等10用DSC法和TGA法分别测得氨基甲酸甲酯类驱虫药的热谱特征曲线。实验通过分析认为，在78 500温度范围内热谱特征信息最丰富。据此特征，可鉴别该类药物的真伪。双炔失碳酯为A环失碳甾体化合物，具有两种差向异构体，其中异构体为活性成分，异构体为非活性成分。高纯度的体具有高的抗肿瘸活性，当体含量较低时，抗肿瘤作用明显下降。因此提高体的纯度显得十分重要。侯美琴等11采用DTA、DSC测定了双炔失碳酯异构体的纯度。从热分析曲线可以看出，凡峰形尖锐，坡度小，则熔点高，体的纯度高。根据熔距也能判断体的纯度。4 在中药鉴定中的应用 中药的真品和伪品在外观和化学性质上差别很小。依靠外观进行鉴别带有较大的主观因素，而且对外观相似的几种药物容易混淆。常规的化学方法由于缺乏有效的鉴别依据而显得力不从心。而用基因复制法12来进行鉴别虽然准确，却显得过程繁琐，费用高昂。热分析法是利用真品有与伪品有不同的热分析曲线来进行鉴别。陈栋华等13利用DSC法将熊胆及其伪品(牛胆、猪胆、鸭胆)2次压样(0.8mg0.9mg及1.4mg1.5mg)以l0/min的速率升温。在323773温度范围内扫描，测得DSC曲线，对DSC求一阶导数即得DSC的一阶导数(FDDSC)曲线结果，同种动物的胆汁因其生长时期、饲养条件不同，所含成分的结构和含量可能存在差异，造成同种胆汁的DSC和FDDSC曲线有相同的峰数而温度有所漂移；样品称量0.8mg0.9mg范围内时由于信息量不足，出现错误判断，误判率为10；样品称量在1.4mg1.5mg范围内时，熊胆的DSC和FDDSC曲线有明显特征，判断正确率为100。说明在合适的称量范围内，DSC法用于熊胆的真伪鉴别是可行的。通过对阿胶和其他几种皮胶的DSC法系统研究表明，14不同的胶在不同的温度段出现异于其他胶的DSC特征曲线，因此可以根据在一定的温度段出现的特征曲线来鉴别阿胶。对于天然产物，由于产地不同，所取的组织部位不同，药物性质有较太差异。用常规方法是很难区分同一品种不同产地的天然药物。陈栋华等15用DSC法研究了几种不同产地的人参，发现美国产人参和我国长白山产的人参在DSC曲线有“指纹性”的差异，这为质检部门进行质量检验提供了一种新的思路。5 在研究药物的释放度中的应用 药物采用某一特定剂型具有多种药代动力学优势，但也不可避免地存在一些缺点，通常要对这些缺点进行修饰。例如萘普生钠盐从口服改为栓剂，药效大大提高,但在体内溶出速度快，耐久性较差。当加入可溶性钙盐如乙酰丙酸钙，可改善其耐久性。用DSC法对萘普生钠盐和乙酰丙酸钙的混合物进行分析，16试验表明有新的物质生成，说明这两种物质之间具有相互作用，从而改变了释放速率。当萘普生钠盐和作为载体的乳糖在一起熔融并急速冷却制得一种萘普生钠盐的分散体系，17其释放耐久性大大改善。经过X-射线衍射分析和DSC分析，萘普生钠盐和载体乳糖物理混合熔融体并没有形成固熔体。6 在研究药物对类脂相变的影响上的应用 近年来，利用DSC法测定抗菌素、抗抑制剂、抗麻醉剂和抗镇静剂等对类脂相变的影响，通过这些研究可了解药物诱发生物膜性质改变的分子机理。郑梁元等18用DSC技术研究了丙二醇等促渗剂对水合胼胝类脂热转变的影响。结果显示，促渗剂降低了水合肼胝类脂的热变温度。7 结语 DSC因其操作简便、测量迅速、图谱易分辨、所需试量小、不需处理等特点，在药学领域中已得以广泛应用。随其灵敏度的不断提高，它在药学中的应用将更加广泛。但是和其他分析手段一样，有时单靠DSC并不能得到准确的分析结果。随着计算机技术的进步以及DSC微机数据库的建立，DSC在药物研究的应用领域将不断扩大，相信在不远的将来，DSC能在药学领域的应用取得进一步发展。参考文献：1 USP XX1S1985，1275 2 尹化,拿小芳.西咪替丁的晶型研究.药物分析杂志,2001,21(1)：39.3 Megumi S,Hiromasa K,Kazuhiro M.X-ray structural studies and physicochemical properties of cimetiding polymorphismPharm Sci,1983，72(12)：l436.4 Conflant P,Guyot-Hermann A M,Eur J Pharm Biopharm，1994，40(6)：388 5 李振华，平其脆，朱颖，等中国药科大学学报,1997，28(1)：23 6 华丹宇，杨良衍,周英兰中国医药工业杂志，1999，30(7)：315 7 邵伟，王大庆，米广太等中国医药工业杂志，1999，30(6)：265 8 Kevin TM，Morris RMThemal analysis of phase transition behavior in LiposomesThermochim Acta，1995,248(1)：289 9 王蕾，王立身盖示扫描量热法测定药物纯度.中国现代应用药学杂志,2005,22(6):498-500.10 朱小梅，韩森，甄宝勤 驱虫药甲酸甲酯的热分析法 汉中师范学院学报，2004，22(1)：61 11 侯美琴，曹小斐.中国药学杂志，1994，29(11)：682.12 王建云，王文，宿兵，等中国药科大学学报，1996，27(8)：471 13 陈栎华黄艳，刘运英差示扫描量热法在熊胆真伪鉴别中的应用中国药学杂志，199429(8)：457 14 胨栋华，刘雪峰，黄健等中草药，1993，27(6)：31.15 陈栋华，袁誉洪，张健等中南民族学院学报(自然科学版)，1999，18(2)：60 16 Santus G.EurJ Pharm Biopharm,1994，40(4)：243 17 Hirasawa N，Danjo K，Haruna M，et a1ChmeicalPharmceutical Bulletin，1998，46(6)：1027 18 郑粱元，平其能中国药科大学学报,1994,25(2)：92
