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                「微谱」药物&医疗器械研发及实验室服务 「微谱」药物&医疗器械研发及实验室服务
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                技术共探丨微谱晶型研究守护⌒皮肤外用制剂质量安ぷ全(上)

                2022年09月07日
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                近年,经皮给药越来越受到国际医学界」重视,CDE接连发布《皮肤外用化学仿制药研究技术指导原则(试行)》和《化◥学仿制药透皮贴剂药学研究技术指导原则(试行)》,指导我国皮肤外用化学仿制药和透皮贴剂化学仿制药的研发。

                 

                总结多个发补案例中监管机构的█要求,我们需要更加关注转晶后药物成分的稳定性,对其安全和质量进行控制,保障其药≡效。

                 

                本期 #微谱药研院·技术共探,我们共同关注皮肤外用化学药物的质量研究与控制,探究保持药物稳定性的原理,围绕晶型赋存状态、晶型变化过程分析展开讨ω论,扩展介绍XRD透射模式,建立乳膏、软膏、凝胶类等半●固体制剂中药物晶型研究的︻标准化、高灵敏度、高可靠性的分析方法。

                 

                一、 药政规范关注转晶机制对药效╳影响

                 

                皮肤外用药是一类作用于皮肤□ 发挥局部或全身治疗作用的制剂,剂型包括软膏√剂、乳膏剂、凝胶剂、散剂、水剂及洗剂等,其中软膏●剂、乳膏剂及凝胶剂处方组成复杂,多为半固体制剂,具有多相、热力学不稳】定等特点。半固体外用制剂多为固体药物与水溶性或油脂性基质等混合而成。

                 

                固体药物一般都▽存在多种晶体形态,比如多↘晶型、溶剂化物、盐和◥共晶等,它们在储存和生产过程中很容易发生㊣转晶现象。其所处环境发生变化时,晶型赋存状态会随之发生变化。核心问题就是“多晶型的转▼化”和“晶态转化”

                 

                多晶型转化机制主要有「固体-固体转晶」机制和「固体-溶液-固体转晶」机制,我们重点关注第二种≡情况。

                 

                大多数的晶型转化过程需要溶剂作为媒介,根据「固体-溶液-固体转晶」机制,亚稳晶型要先借助溶⊙液溶解,而后再以稳定晶∮型析出。影响溶液中晶型转变的主要因素有过饱和度、温度、搅拌速率、反应物溶∩液的混合速率、溶剂性质、溶液pH及晶种等。在这些◥因素中,最基本的控制因◢素是体系的温度和过饱和度

                 

                固体药物与油脂性和水溶性基质混合可能出现的情况

                固╳体药物状态

                晶型结构变化
                完整状态 晶胞参数变化,衍射峰峰位ξ ◣∩●、强度稍有差异,无新的衍射峰★出现。
                完整状态

                局部原子替代,相关晶面的衍射峰偏移动较大↘,无新的衍射峰出现。


                整体完全替代,原有晶型的衍射峰消失,取代后的晶型相关的▽新衍射峰出现。

                完整状态 柱撑结构,沿某个晶轴插入某种周期性排列的离子或者分子,有新的衍射峰出现。
                完整状态

                游离水,不会产生新晶型,增加∑数据背底,衍射峰变宽,强度ξ降低等。


                结构水,形成配位或者共晶△,有新衍射峰出现,原有衍卐射峰消失╲。

                完整状态

                多晶型-相同空间〓群,衍射峰峰位,数量和强度有区◇别。


                多晶型-不同相同空间群,衍射峰峰位,数量和强度有区别。

                非完整形态

                原有晶体分解成两种或者多种新的晶体。


                分解成多种具有周期性排列的短分子链。


                晶态转化为非晶态,完全分解。

                 

                二、转晶原理

                1. 完整状态

                 

                1.1 温度(热胀冷缩)、应力(环境变化,应力释放)等变化,导致晶胞参数发生变化(增大或者变小),会造成◥衍射峰的峰位和强度略有差异。

                 

                晶胞参数差异

                Hexagonal Hexagonal
                R-3c R-3c
                a=4.760Å a=4.755Å
                c=12.995Å c=12.991Å

                 

                晶胞参数不同造成的谱图差异

                 

                1.2 局部结构原子代替,液相中的某种新离子或新原子进入原有↘晶体结构中,替代该位置的离子或者原子,稳定赋存,或者将该位置的原子完全取代,形成新的晶》型。

                离子替换机制

                Ca2+ Ca2+0.9Mg2+0.1 Ca2+0.6Mg2+0.4 Mg2+
                Hexagonal Hexagonal Hexagonal Hexagonal
                R-3c R-3c R-3c R-3c
                a=4.990Å a=4.941Å a=4.812Å a=4.633Å
                c=17.061Å c=16.860Å c=16.060Å c=15.016Å

                 

                离子替换机制示意图

                 

                 

                1.3 柱撑结构,多发生于层状晶型,油脂性和水溶性基质中的离▃子或者分子很容易沿原晶体的某个晶轴相结合,形成特殊结构。

                 

                晶型柱ξ撑现象

                Monoclinic Monoclinic
                C1c1 C12/c1
                a=5.148Å a=5.202Å
                b=8.920Å b=8.978Å
                c=14.535Å c=20.143Å

                 

                1.4 多晶型转变,晶体所处的环境由固相变为油脂性和水溶性等时,密度、溶解度、可压性、流动性甚至化学︽稳定性等导致其热力学ζ 状态不平衡,可能发生晶型转变,趋向于新的热力学平衡,常见的主要为不同空间群的转晶和相同空间群的转晶。

                 

                多晶型-不同空间群

                Tetragonal Tetragonal
                P42/mnm I41/amd
                a=4.593Å a=3.730Å
                c=2.950Å c=9.370Å

                 

                 

                多晶型-相同空间群

                Monoclinic(beta) Monoclinic(alpha)
                P21 P21
                a=10.810Å a=7.779Å
                b=13.340Å b=19.693Å
                c=4.840Å c=4.906Å

                 

                1.5 赋水状态,常◣见的为游离水和结构水,当晶体处于油脂性和水溶性基质环境中,会有较大概率结合游离水或者结构水;游离水不会产生新晶型,通常增加数「据背底,造成衍射峰变宽,强度降低等。

                 

                结构水多←形成配位或者共晶,原有的晶体结构发生较大变化,转化为不同晶型和空间群的新晶体,有新衍射峰出现,原有衍射峰消失。此外湿度变化也会使原有晶型失去或得到结晶水而发生晶型转变。

                 

                相同物质无水和二水区〒别

                Orthorhombic Monoclinic
                Amma C12/c1
                a=6.991Å a=6.277Å
                b=6.996Å b=15.181Å
                c=6.238Å c=5.672Å