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安捷倫科技(中國)有限公司

中國藥典《藥品紅外光譜集》標(biāo)準(zhǔn)譜圖采集全攻略

時間:2023-12-22 閱讀:1371
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紅外光譜儀是藥物研究及生產(chǎn)必備的分析儀器之一,而粉末壓片幾乎是每個測試人員的必備技能。盡管壓片工作看起來簡單重復(fù)且沒有太多的技術(shù)含量,但是想要采集到一張能夠與藥典標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖相媲美的譜圖數(shù)據(jù)卻并不是一件輕松的事情。2023 年 10 月,中國藥典《藥品紅外光譜集》(2023 年版)正式發(fā)布。安捷倫技術(shù)人員經(jīng)過多年的工作經(jīng)驗的積累,將通過紅外譜圖評價標(biāo)準(zhǔn)、紅外實驗室基本要求、儀器準(zhǔn)備、粉末壓片標(biāo)準(zhǔn)工作流程、粉末壓片制樣過程注意事項以及譜圖常見問題解析等六個方面對標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖采集流程進行詳細(xì)介紹。

 

紅外譜圖評價標(biāo)準(zhǔn)

高質(zhì)量紅外光譜圖通常需要滿足以下條件:

基線平直且縱坐標(biāo)在 85-100%T 之間

最強吸收峰縱坐標(biāo)在 5-15%T 之間

在 2200-2400 cm-1 處沒有 CO2 吸收峰干擾

在 3400 cm-1 及 1600 cm-1 附近區(qū)域沒有水峰干擾

光譜信噪比好且譜線平滑

 

下圖為使用 Cary630 FTIR 光譜儀采集的鹽酸法舒地爾標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖。

圖片

圖 1.  Cary630 FTIR 光譜儀采集的鹽酸法舒地爾標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖

 

紅外實驗室基本要求

使用紅外光譜儀的用戶實驗室應(yīng)具備以下條件:

實驗室溫度控制在 25℃ 左右,濕度控制在 50% 以下,并保證日常恒溫恒濕要求

用于儀器波數(shù)準(zhǔn)確度及光度精度驗證的標(biāo)準(zhǔn)聚苯乙烯(PS)薄膜

儲備溴化鉀、氯化鉀及石蠟油等常規(guī)試劑,并放置在干燥皿內(nèi)備用

用于樣品壓片制備過程中的紅外烘烤燈

紅外壓片機、模具及配套的壓片工具

 

儀器準(zhǔn)備

 

安捷倫 Cary630 FTIR 光譜儀體積小巧、性能穩(wěn)定,且滿足《中國藥典》對紅外光譜儀的所有指標(biāo)要求。儀器采用主機與附件分體式的設(shè)計,用戶可根據(jù)測試需求及樣品類型選擇合適的附件。藥物粉末壓片測試時,可選擇主機搭配透射樣品倉附件實現(xiàn) 400-4000 cm-1 范圍內(nèi)紅外譜圖的采集。儀器軟件為符合 21 CFR Part11 法規(guī)要求的 MicroLab PC 軟件,為藥物研發(fā)及藥物質(zhì)控實驗室提供安全的數(shù)據(jù)完整性保證。

 

粉末壓片時,測試條件如下:

儀器分辨率:2 cm-1

波長范圍:400-4000 cm-1

掃描次數(shù):32 次

圖片

 

藥物粉末壓片標(biāo)準(zhǔn)工作流程

取 1-2 mg 樣品與 100-200 mg 干燥后的溴化鉀粉末(取決于藥物紅外吸收的強弱特性,二者比例可適當(dāng)調(diào)整)放入瑪瑙研缽中混合研磨,直至得到均勻、超細(xì)的顆粒。

 

組裝壓片磨具,將底部壓頭光面朝上放入模具中。將樣品緩慢加入模具中并使其均勻地散布在底面壓頭上。

 

把上壓頭光面向下放入模具,壓上壓桿。將模具放入壓片機中壓制,壓力調(diào)整到 20 MPa 左右,保持 1-2 min。

 

轉(zhuǎn)動卸壓閥,緩慢卸掉壓力并取出模具。用壓頭反向取出片子并檢查片子的均勻程度和透明度。

 

將樣品放入樣品支架并置于樣品倉內(nèi)進行測量。

 

 

粉末壓片制樣過程注意事項

為了能夠獲得效果良好的譜圖,注意事項總結(jié)如下:

1

溴化鉀及氯化鉀粉末易吸水,日常應(yīng)放置在干燥皿中保存。使用前須在 120℃(或 150℃)干燥箱中恒溫干燥 2 小時以上。

2

為避免顆粒散射造成的基線傾斜問題,樣品及試劑顆粒應(yīng)進行充分研磨至 2.5um 以下,以研磨過程中粉末不再有顆粒感為宜。

3

如樣品和試劑在研磨過程中發(fā)生離子交換,則需要更換試劑類型或改用糊法進行測試。

4

如果壓出的片子易碎,請確認(rèn)是否與加入粉末太少、壓力過大或壓力保持時間太長有關(guān),可通過增加粉末體積或降低壓力等方式來避免這種情況。

5

如果片子與模具粘合在一起、脫模困難,需要確認(rèn)是否由樣品易吸水或比較粘稠的特性引起。若是樣品特性原因,可適當(dāng)減少樣品加入量;若是室內(nèi)濕度過大或模具未清洗干凈引起,可降低室內(nèi)濕度或在紅外烘烤燈下制備樣品以及深度清洗模具等來優(yōu)化。

 

譜圖常見問題解析

獲得紅外譜圖后,分析譜圖可發(fā)現(xiàn)制樣過程中存在的問題并優(yōu)化制樣過程。經(jīng)常遇到的幾種情況分別為:

1

加入樣品量不合適

譜圖吸收峰的強弱,可判斷加入的樣品量的多少。如圖 2 所示,光譜 1 中所有峰為尖峰,但吸收峰強度較弱,可判定為加入樣品量不足;光譜 2 中多個峰平頂飽和,可判定為加入樣品量過多。根據(jù)峰強度的強與弱,可通過減少或者增加樣品加入量來優(yōu)化。

圖片

圖 2. 光譜 1 中加入樣品量太少,吸收較弱;光譜 2 中加入樣品量太多,峰飽和

2

基線傾斜

透過率光譜越高波數(shù)越向下傾斜,如圖 3 所示。通常是樣品與試劑研磨不充分,光在樣品上發(fā)生散射造成的。

圖片

圖 3. 研磨不充分樣品譜圖對比

如圖 4 所示,分別制備不同顆粒粒度樣品的溴化鉀壓片并采集紅外譜圖。從圖中可以看出,隨著顆粒粒徑減小,透射譜圖基線的傾斜問題得到明顯改善。

圖片

圖 4. 不同顆粒粒度樣品的溴化鉀壓片譜圖

3

樣品與試劑發(fā)生離子交換

在樣品壓片過程中,試劑與樣品可能發(fā)生離子交換。如一些有機鹽,可選擇更換試劑類型或者采用糊法的方式來避免。以鹽酸氯酯醒為例,如使用 KBr 作為研磨試劑,則會發(fā)生離子交換導(dǎo)致譜圖發(fā)生變化,此時可選用 KCl 為研磨試劑進行壓片。如圖 5 所示,可以看到分別使用兩種試劑壓片后的譜圖差異。

圖片

圖 5. 分別使用 KBr 及 KCl 作為研磨試劑進行鹽酸氯酯醒壓片后采集的紅外譜圖

4

二氧化碳干擾峰影響

用戶經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)在 2200-2400 cm-1 處出現(xiàn)雜峰,這主要是因為空氣中二氧化碳濃度變化引起的,如圖 6 所示。從圖中可見,此特征峰有時為正峰,有時候為倒峰,造成這種差異的原因是掃描背景譜圖與掃描樣品譜圖時環(huán)境中二氧化碳的濃度發(fā)生了變化。所以在進行紅外譜圖采集的過程中,工作人員應(yīng)盡量避免對著樣品倉的位置呼氣,同時要盡量降低背景與樣品掃描的時間差。

圖片

圖 6. 二氧化碳對光譜影響示意圖

 



結(jié)語

以上經(jīng)驗總結(jié),希望能夠?qū)θ粘9ぷ髦行枰褂眉t外光譜儀的用戶帶來一些啟發(fā)。通過對工作細(xì)節(jié)的優(yōu)化,能夠輕松獲得一張可與藥典中標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖相媲美的結(jié)果。

 

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