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药物定量分析新助力:Rietveld 精修的技术突破
发布日期:2025 . 10 . 31
外泌体脂质体

在药物研发与生产中,晶型定量分析是保障药品质量的核心环节,尤其是原料药晶型纯度、制剂中活性药物成分(API)含量及杂相占比的精准测定,直接关系到药物的安全性、有效性与稳定性。传统药物定量分析中,单峰法与多峰法是常用技术手段,但面对低含量杂相、辅料干扰严重等复杂场景时,常因谱峰重叠、数据误差大等问题难以满足精准需求。而Rietveld精修技术的出现,以其全谱拟合的独特优势,为药物定量分析提供了更高效、更精准的解决方案,尤其在青云瑞晶的技术实践中,该方法已成为破解复杂药物体系定量难题的关键工具。

药物定量分析新助力:Rietveld 精修的技术突破

一、药物定量分析的传统手段:单峰法与多峰法的应用与局限

药物定量分析的核心目标是通过特征信号量化目标成分含量,在晶型分析领域,单峰法与多峰法通过提取X射线粉末衍射(PXRD)图谱中的特征峰强度进行计算,是行业内的传统选择。

单峰法通过选取某一晶型的独立特征峰,以“特征峰强度与含量正相关”为原理计算目标物占比,操作简单、分析速度快,适用于成分单一、无谱峰重叠的样品。例如在高纯度原料药主相含量测定中,若主相特征峰无干扰,单峰法可快速输出定量结果。多峰法则通过选取多个特征峰取平均值,一定程度上降低了单一峰位波动带来的误差,在轻微谱峰重叠场景中比单峰法更可靠。

但两种方法的局限性也十分明显。一方面,当样品中存在低含量杂相(如含量低于5%)时,杂相特征峰信号弱,易被主相或辅料信号掩盖,导致无法检出或定量误差大。另一方面,面对制剂中辅料与API的谱峰重叠问题,单峰法与多峰法无法有效分离干扰信号,定量结果准确性大幅下降。数据显示,某3.52%理论含量的杂相样品,经单峰法测定后,实测平均值为3.43%,相对标准偏差(RSD)达2.80%,测定值与理论值的比值为97.44%,虽接近理论值,但在要求严苛的药物研发中,仍存在质量风险。此外,两种方法仅利用部分特征峰数据,未充分挖掘图谱中的全部信息,面对多相共存的复杂体系时,难以实现多成分同步定量。

二、Rietveld 精修的技术原理:全谱拟合如何实现精准定量

Rietveld 精修突破了传统方法“依赖局部特征峰”的局限,以PXRD全谱数据为分析对象,通过理论模型与实验数据的迭代拟合,实现药物成分的精准定量,其核心原理可分为三个关键步骤。

第一步:初始模型构建

分析前需获取样品中各晶型的晶体结构数据(如从剑桥晶体数据库CCDC检索标准晶型参数),结合样品背景信息(如辅料种类、可能存在的杂相),在青云瑞晶的技术流程中,还会通过差式扫描量热(DSC)、热重分析(TGA)等辅助手段获取晶体热行为数据,确保初始模型能覆盖所有可能成分。

第二步:全谱拟合迭代

以最小二乘法为核心算法,Rietveld精修通过调整包括标度因子(与物相含量直接相关)、峰形参数(如峰宽、峰形函数)、背景、晶胞参数、原子位置与占位率、择优取向等,使计算图谱与实验图谱逐步吻合,各物相的含量最终由各自的标度因子经归一化后得出。这一过程中,Rietveld精修不再局限于局部峰位,而是利用全谱的每一个数据点,即使是微弱的杂相信号也能被捕捉。例如在制剂API定量中,该方法可通过拟合辅料的标准衍射图谱,精准扣除辅料干扰,分离出API的真实信号。

第三步:定量结果输出

当计算图谱与实验图谱的吻合度达到设定标准(如R因子小于5%)时,系统会基于拟合参数输出各成分的含量占比,包括主相、杂相及微量杂质。青云瑞晶自主开发的Rietveld全谱拟合技术,在水合碳酸镧样品分析中,不仅精准测定出主相La (CO₃)₃・8H₂O含量为 98.96%,还成功定量了单峰法无法识别的碱式碳酸镧FormⅡ杂相,充分体现了全谱拟合的信息挖掘优势。

三、Rietveld精修在药物定量分析中的核心应用场景

依托全谱拟合的技术优势,Rietveld精修在青云瑞晶的药物分析服务中,已广泛应用于传统方法难以应对的复杂场景,解决了多个定量分析难题。

(一)低含量杂晶的精准定量

原料药中微量杂晶(如含量0.5%-5%)可能改变药物的溶出度与稳定性,是药物质量控制的重点监测对象。传统单峰法因信号灵敏度不足,常无法检出低含量杂晶,而Rietveld精修通过全谱拟合能有效利用微弱信号,实现传统方法难以达到的精准定量。

(二)制剂中API的抗干扰定量

制剂中辅料(如填充剂、黏合剂)的PXRD信号常与API谱峰重叠,导致传统方法无法准确测定API含量。Rietveld 精修通过“先拟合辅料标准谱、再扣除干扰”的技术路径,可有效分离API与辅料信号。

(三)多相体系的同步定量

部分药物体系中存在主相、多个杂相及辅料共存的情况,传统方法需多次单独分析,效率低且误差易累积。Rietveld精修可通过构建多相晶体结构模型,实现多成分同步定量。

四、青云瑞晶的技术实践:Rietveld精修的标准化与高效化

作为专业的CRO(研发服务提供商),青云瑞晶在Rietveld精修的应用中,通过设备配置优化与流程标准化,进一步提升了药物定量分析的精准度与效率。

在设备支撑方面,青云瑞晶的晶型研究实验室配备了RIGAKU SmartLab SE型X射线衍射仪,该设备具备高分辨率、高信噪比的优势,能获取更细腻的 PXRD全谱数据,为Rietveld精修提供高质量的原始素材;同时搭配JEOL 400YH核磁共振波谱系统、PerkinElmer Spectrum 3傅里叶变换红外光谱仪等辅助设备,可从多维度验证定量结果的准确性。

在流程标准化上,青云瑞晶建立了“数据收集-模型构建-全谱拟合-结果验证”的闭环流程:首先根据仪器要求和样品特性优化测试条件(如样品用量、扫描速度等),在保证数据质量的前提下,通常可在较短时间内完成测试与数据分析;其次通过CCDC数据库与自主积累的晶型数据库,快速匹配初始晶体结构模型;在拟合过程中,优先优化背景与峰形参数,再逐步调整原子位置等结构参数,减少迭代误差;最后通过与单峰法、多峰法结果交叉验证,确保定量数据可靠。这种标准化流程,使Rietveld精修在青云瑞晶的药物分析服务中,既能满足《中国药典》2020年版四部中晶型质量控制指导原则的要求,又能快速响应药企的研发需求。

从传统单峰法、多峰法的局限,到Rietveld精修的技术突破,药物定量分析正朝着更精准、更高效的方向迈进。Rietveld精修以全谱拟合为核心,解决了低含量杂相、辅料干扰、多相共存等复杂场景的定量难题,而青云瑞晶通过设备与流程的优化,让该技术在药物研发与生产中落地应用,为药企降低研发风险、保障药品质量提供了有力支持。未来,随着算法的持续优化与多技术联用(如结合显微拉曼技术),Rietveld精修必将在药物定量分析中发挥更大作用,成为推动医药行业高质量发展的重要技术力量。


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