差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)是在程序控温和一定气氛下，测量输给供试品与参比物的热流速率或加热功率(差)与温度(或时间)关系的技术，在热力学研究领域的熔点检测分析中普遍应用，也常用于化学标准物质等主体研究中[1]。药品进行熔点分析时，水分是一种影响纯度的特殊杂质，且其对药品的质量控制、贮存、运输条件都有较大的影响。传统的毛细管法熔点分析简单，但目测判定熔点的主观性较强，样品熔融分解、熔距较长等情况时体现得更为明显；而程序控温的DSC法熔点分析，全程记录分析样品熔融有助于准确客观地测定熔点，其精确度与热力学平衡温度的误差可达±1℃[2]。DSC法熔点分析已经开始应用于一些热稳定性好、有精度需求的化学药品质量标准中的检查项，该方法还具有晶型分析的专属性，在药品质量控制研究工作中逐渐获得关注[3-8]。毛细管法熔点分析时，明确规定需对样品进行干燥失重处理，但DSC法相关应用中样品的水分如何处理尚无研究报道。
本研究针对性收集了部分易吸附水分的标准物质(具引湿性)研发原料药，纯度高、热稳定性良好，且熔融温度与水的沸点相近，比较适合应用于研究水分对DSC法熔点分析的影响。其中咪唑、盐酸去氧肾上腺素和甲硫酸新斯的明这3种化学药品应用较广：咪唑作为药物可用于治疗真菌感染等疾病，作为卡氏试剂具弱碱性，可阻止卡氏·费休水分测定时不良反应的发生；盐酸去氧肾上腺素临床常用于治疗休克；甲硫酸新斯的明极易溶于水，临床上用作抗胆碱酯酶药。本次基于热分析技术DSC法熔点分析的水分影响研究具有代表性，对类似性质的品种具有参考意义，为日后DSC法熔点分析的水分控制标准提供借鉴。
1仪器与试药
DSC3差示扫描量热仪、MHG动态水分吸附仪、V305水分测定仪、40µL标准铝坩埚均购自瑞士METTLER TOLEDO公司。
实验用样品均来自中国食品药品检定研究院的同源标准物质候选原料，见表1。
表1 熔点试样情况
Tab.1 Samples for melting point
注：0%水分含量样品即干燥后样品。
Note:Sample of 0%water content refered to sample after drying.
2方法与结果
2.1常规DSC法熔点分析
熔点>80℃的样品，常规的DSC法熔点分析：起始温度为室温30℃，升温速率为10℃·min-1，扫描至物质熔融温度，气氛为氮气，干燥气为50 mL·min-1，分别取样品1～3 mg均匀平铺于铝坩埚底部，坩埚盖压紧密封。
本课题组对DSC熔点分析法的应用性研究显示，熔融起始温度(Onset值)是熔点关键性指标，升温起点、气体流量等方法参数对熔点分析结果影响较小；研究80～150℃熔融的熔点标准物质，重要参数升温速率在0.5～10℃·min-1时，对Onset值的影响波动范围≤0.5℃，熔点分析结果没有显著性差异[9]，因此本研究也认为熔点波动范围≤0.5℃属于可接受误差，当对熔点分析结果的影响>0.5℃时可判断为变化明显。
水分对DSC法熔点分析的影响见图1。研究显示，咪唑检测的熔点值随试样的水分含量增加而逐渐下降，当试样水分含量≤4.3%时，熔点检测值的差异<0.5℃；但试样水分含量增加到8.0%时，较干燥处理的样品，其熔点检测值下降约3℃，变化明显。盐酸去氧肾上腺素和甲硫酸新斯的明试样的DSC法熔点分析结果类似，水分含量分别≤5.3%和≤6.1%时，DSC法熔点分析的结果无显著性差异；试样水分含量分别增加到6.0%和8.0%时，较干燥处理的样品，其熔点分析结果分别下降3.3℃和1.1℃，变化明显。
图1 水分对DSC法熔点分析的影响图
Fig.1 Influence figure of moisture on DSC melting point analysis
综合上述结果判断，熔点>80℃、吸附水分含量<4%的样品，通常可直接应用常规DSC法熔点分析，试样无须干燥处理。另取引湿性研究应用较多的度米芬和N-甲基帕罗西汀(加巴喷丁中间体)不同水分含量的试样验证。典型图谱见图2。度米芬(熔点116℃)和N-甲基帕罗西汀(熔点110℃)试样的水分含量分别达到3.6%和2.8%时趋于水分饱和，应用常规DSC法熔点分析，较干燥处理的样品，其熔点分析结果变化均<0.3℃，差异无统计学意义，有效证实了笔者的推断。
2.2优化后的DSC法熔点分析
初步研究显示，吸附水分含量<4%的样品，应用常规DSC法熔点分析，可以考虑无须干燥处理试样，但更高的含水量影响仍然不容忽视。为了更大程度地排除吸附水分对熔点分析的影响，尝试进一步优化方法：起始温度由室温调整至品种熔融温度前20℃，而升温速率由10℃·min-1减缓至1℃·min-1，其余方法参数维持不变。
图2 DSC法熔点分析典型图
Fig.2 Typical figure of DSC melting point analysis
研究对象为较高含水量试样的咪唑、盐酸去氧肾上腺素和甲硫酸新斯的明，水分含量分别为9.0%、6.0%和7.1%。熔点分析结果见表2。对比研究结果显示，优化方法后的DSC法熔点分析高含水量试样较常规方法分析干燥处理的样品差异无统计学意义，3个品种的独立样本(n=10)t检验分析P值结果分别为1.0、0.25和0.56，认为优化后的DSC法熔点分析可以比较准确地分析水分含量依次为9.0%、6.0%和7.1%的咪唑、盐酸去氧肾上腺素和甲硫酸新斯的明试样。据此再次谨慎推测，优化后的DSC法熔点分析一般可以较准确地应用于吸附水分含量≤6%的试样。
表2 优化前后DSC法熔点分析的结果对比(n=10)
Tab.2 Comparison of DSC melting point analysis before and after optimization(n=10)
3讨论
影响药品稳定性的水分可视为纯度分析中的特殊杂质，药品质控分析人员应重点关注，其对物质熔点分析的影响切实存在。本研究直观反映出，物质吸附的水分含量越大，其熔点下降的幅度越大(图1)，故熔点分析时应注意环境湿度的控制，引湿性较强的品种尤为重要，引湿性越强的试样越容易吸附水分，同等条件下结合的水也越难解除。毛细管法需要预先干燥处理样品，但引湿性较强的试样干燥后经常对水分的吸附性更强，在湿度较大环境中分析时吸附水分的影响不容忽视；而程序控温的DSC法熔点分析解决了这个难题，在热力学研究领域的熔点检测分析中广泛采用。
本研究推断熔点>80℃、水分含量<4%的普通试样，无须干燥处理即可直接应用常规DSC法熔点分析，且熔融温度越高的物质，其熔点分析的结果受水分的影响越小。常规DSC法熔点分析，3个品种水分含量均在5%左右的试样分别与各自干燥处理的试样比较，结果见图3。咪唑(熔点89℃)分析熔点值下降约0.6℃，盐酸去氧肾上腺素(熔点142℃)的结果差异<0.3℃，而甲硫酸新斯的明(熔点146℃)分析熔点几乎未变。分析原因，水分在熔点分析过程中随着升温逐渐挥发，熔融温度越高的试样分析过程中吸附的水分排除越多，因而受水分的影响就越小。
图3 吸附水分影响熔点的对比分析
Fig.3 Comparative analysis of the influence of adsorbed moisture on melting point
课题组DSC熔点检测法升温速率的影响研究结果说明[9],0.5～10℃·min-1的升温速率分析结果基本一致；一定范围内对于无复杂熔融行为的试样，升温起点的设置对结果的影响较小。因此优化DSC法熔点分析可以调设DSC控温程序，如降低升温速率和适当提高升温起点等，使样品在尽量高的温度、足够长的时间解除吸附的水分，排除较高含量的水分(≤6%)影响。优化后的DSC法进一步降低了吸附水分对熔点分析的影响，方法的耐用性更强、适用性更广。
本研究尝试解决了DSC法熔点分析中具引湿性品种干燥恒重难、环境湿度不易控制等水分影响的问题。DSC法熔点分析简便快速、准确度高、精密度高、重现性好，同时免去了毛细管法试样干燥的复杂工序，从而大大地节省了实验耗时，很好地避免了样品干燥后再度引湿，为化学药品熔点的准确检测提供了科学有效的分析方法。本研究总结的规律与方法优化思路，为具引湿性品种试样的熔点分析研究提供了参考。
发布时间：2025-12-10 
上一篇：
返回列表