DVS在药学研究中具体应用

陈辰 2022-11-02

动态蒸气吸附仪 (DVS )是一款重量法蒸汽吸附仪，通过微量天平（精度能达到百万分之一）称量一定相对分压下样品吸脱附前后重量的变化，来测定样品对水蒸气或有机蒸汽的吸脱附量。

DVS对于食品、药品、日用品、纺织品、高分子材料等相关的行业来说，水蒸气吸附分析是一种非常重要的分析方法。几乎所有物料都和周围空气中的水蒸气由着或多或少的相互作用。水分引起的物料性质变化是影响产品生产、包装、存储、保质期等的关键因素。

下面介绍一下DVS在药学研发中的具体应用:

药物的引湿性考察

引湿性指在一定温度及湿度条件下该物质吸附水分能力或程度的特性。供试品为符合质量标准的固体原料药，验结果可作为选择适宜的药品包装和贮存条件的参考。传统的方法是将待测样品置于不同浓度饱和盐溶液的上方，从而研究不同湿度下样品的吸湿性。该方法样品量大，操作繁琐，测试时间⻓，结果受外界环境影响较大。

而DVS测定只需10mg 左右即可准确分析，操作简便，测试时间短，测试区域稳定。下图为样品B 在RH20%～80%范围内的DVS吸附曲线：

图1 样品B的水吸附动力学曲线

当相对湿度为20%时，样品B的质量几乎没有变化；当湿度大于35% 时，水分吸附量明显增加，当相对湿度逐渐增到80%，9 h重量增加8%。根据药物引湿性试验指导原则，引湿增重小于15%但不小于2%，具有引湿性，所以样品B具有引湿性。

比较不同晶型药物的稳定性

同一药物可能存在多种晶型，并会随着环境条件变化（温度、湿度、光照、压力等）从某种晶型状态转变为另一种晶型状态，导致药物的性质发生改变，影响药物的有效性和安全性，因此需要对晶型物质状态的稳定性进行研究。DVS也是考察不同晶型药物稳定性的一种常用手段。下面是样品C各晶型的DVS吸附脱附曲线：

图2 不同晶型样品C的吸附和解吸曲线。C的 I型（正方形），C的 II型（三角形），C的 III型（圆形）。实线和虚线分别是吸附和解吸曲线。

从上图可以看出，在吸附过程中， III型在75％相对湿度下质量增加了5％左右，所有C晶体均显示出在90％RH以上发生潮解。脱附时，II型的曲线与吸附曲线几乎完全重合，表明结构前后无变化；而III型和I型没有按照自身的吸附曲线进行脱附，而是与II型的变化曲线贴近，且吸附时二者均有阶跃式变化，推测其结构间发生转化。因此，可以初步判断C晶体的稳定性顺序为II型＞I型＞III型。

蒸汽诱导水合物的相变研究

蒸汽诱导的水合物与相变研究在等温、湿度递增的环境中进行吸附，脱附与再吸附、脱附。药物在水蒸气吸附脱附过程中经常会伴随着相变或者水合物的转变，根据DVS中的水分吸附等温曲线，计算结构的化学计量，进而判断转变动力学过程。下图为茶碱的DVS曲线。

图3 II型茶碱的吸附脱附图

从上图可以看出，无水II相在约97%的湿度下吸附转变成一水合物, 在第一轮循环的脱附过程中，一水合物转换为III相。而在第二轮的吸附过程中，位于30-50%湿度区间内，曲线呈驼峰状-随着湿度增加，质量呈现下降趋势，这是由于III转变为了II相所致。

无定形含量的判断

无定形影响药物药效、存贮及稳定性等，因此无定形的含量精确测定较为重要。常⻅的PRXD测定无定形含量需要300-400mg样品， LOD才达到10%; DSC检测需要样品4-10mg, LOD达5%; 而DVS测定5-50mg样品，LOD可以达到0.05%.

表1 测定无定形含量的各仪器对比

下图为某微粉化样品的DVS曲线，

图4 a图-某微粉化样品的吸附脱附曲线，b图-残重与无定形含量的标准曲线

从图a可以看出，当RH从5%进阶式增到95%，样品吸水，不好检测；但当结晶出现时，样品会随着一水合物的形成，释放出水分并且亲水性随之降低。比较吸附和脱附的图谱，通过图b中剩余重量对吸水量的函数计算样品中无定形含量。

参考文献：

1. Crystal Growth & Design；Solid State Transformations Mediated by aKinetically Stable Form。

2.药物分析杂志；动态水分吸附分析法及其在药物研究中的应用。

3.中国药事；甲钴胺的引湿性探讨。

4.Sheokand, Modi, and Bansal, JOURNAL OF PHARMACEUTICALSCIENCES，DynamicVapor Sorption as a Tool for Characterization and Quantification of AmorphousContent in Predominantly Crystalline Materials。

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撰稿人 | 陈辰

责任编辑 | 许飞

审核人 | 何发

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