行业应用 | 利用差示扫描量热法检测无水醋酸地塞米松药物的多晶型现象

许多分子晶体能够凝固成多种晶体形态，活性药物成分的晶型会影响其物理性质及后续的治疗效果。制药行业中已有相关实例表明，新晶型的出现会显著改变药品性能，部分情况下还会引发严重的临床反应。这一现象还涉及专利相关的重要法律问题，因为新晶体结构的相关技术通常未被纳入原有专利保护范围^[1]。基于上述原因，需对新型药物活性成分开展多晶型筛选，以确定其是否存在多种晶相^[2]。

醋酸地塞米松是一种常用抗炎药物，无水醋酸地塞米松存在多晶型现象，是验证不同升温速率对晶型影响的理想研究对象。

图1：醋酸地塞米松的化学结构式

差示扫描量热法通过测量材料在转变过程中的温度与焓(热量)变化，可对材料发生的吸热、放热过程或热容变化等相关的物理、化学变化进行定量与定性分析^[3]。

本实验采用配备机械制冷系统(RCS)的TA仪器差示扫描量热仪，对无水醋酸地塞米松进行DSC测试。实验过程中，以50mL/min的流速向仪器内通入99.999%高纯氮气持续吹扫；称取约1mg待测药物样品，置于带盖的铝制标准样品盘中压封，且每次测试均重新制备样品。首次升温测试的升温速率设置为10~150℃/min。

(注：图2和图3中的热分析曲线采用德国通用表示方式，即放热峰向下；在TA仪器DSC分析软件中，可自主选择放热峰向上或向下的显示形式。)

图2为无水醋酸地塞米松在 10、50、100、150℃/min 四种升温速率下的首次升温 DSC 曲线对比图。样品在 210~240℃范围内出现两个对应不同晶型熔融的吸热转变峰，不同升温速率下该材料的多晶型现象主要体现在两方面：

图2：不同升温速率下

无水醋酸地塞米松的DSC曲线

在常用的10℃/min升温速率下，样品在首次升温熔融初期(约210℃)出现微弱的熔融起始信号，随后出现重结晶放热峰，高熔点晶型是由低熔点晶型在升温过程中重结晶形成的。

样品在235℃以上开始发生热分解，因此该熔融过程为不可逆过程。当升温速率为1℃/min时，样品在熔融前即发生分解(无相关图谱)，而提高升温速率可使分解过程向高温区偏移。升温速率为 50℃/min 时，样品在升温过程中仅检测到微弱的结晶信号，两种晶型均发生熔融；当升温速率进一步提高至100℃/min和150℃/min时，高熔点晶型的含量进一步降低。

本实验所用的TA仪器DSC具备高灵敏度、高分辨率和平直基线的特性，即便在升温速率超过100℃/min的条件下，仍可对两种晶型的熔融焓进行精确的定量分析(见图3)。

差示扫描量热法是表征药物材料多晶型现象的有效技术手段。检测微量多晶型并实现不同晶型的信号分离，需使用具备高灵敏度、高分辨率且基线高度平直和稳定的表征仪器；而要清晰呈现材料的不同结晶状态，则需采用较高的升温速率。本实验所用的TA仪器差示扫描量热仪兼具上述特性，可实现对药物材料多晶型现象的精准检测与分析。

本次以无水醋酸地塞米松为模型的实验验证，再次夯实了TA仪器DSC在药物多晶型表征领域的技术优势。作为全球热分析技术的领军者，TA仪器依托数十年技术深耕，针对药物研发全流程的晶型研究需求。设备搭载机械制冷系统、超宽升温速率调控范围、超高灵敏度传感器，搭配极致平直稳定的基线，即便面对微量药物样品、超高速升温测试场景，也能精准捕捉微弱晶型转变信号，实现晶型定性、熔融焓定量、转晶过程的全方位解析。

TA仪器药物晶型研究解决方案

沃特世-TA仪器作为全球热分析技术的领军品牌，旗下包括Discovery DSC系列差示扫描量热仪、Discovery TGA系列热重分析仪、TAM系列微量热仪等设备均深度契合《指导原则》的技术要求，凭借专利技术与卓越性能，为创新药晶型研究提供从研发到质控的全流程解决方案。

Discovery DSC系列差示扫描量热仪

核心优势

应用场景

Discovery TGA系列热重分析仪

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应用场景

TAM IV、TAM 48微量热仪

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应用场景

参考资料