隨著近日寒潮來襲，南方多地也迎來了2021年冬季首場降雪，而北方人紛紛在朋友圈看南方下雪。

但你知道嗎？下雪其實(shí)是一種結(jié)晶現(xiàn)象，雪花的冰晶形狀各式各樣，其形狀很大程度上取決于云層中的溫度和濕度。

▲ 圖1-雪花的不同形狀

藥物的結(jié)晶和雪花類似，影響其結(jié)晶的因素包括溫度、溶劑、攪拌等。

什么是藥物晶型？

藥物的晶型包括藥物分子排列不同形成的各種狀態(tài)，也包括與其他分子共同存在時形成的共晶狀態(tài)。晶型是藥物重要屬性之一，因?yàn)橥环N藥物的不同晶型，卻具有不同的理化性（如溶解度，溶出速度，穩(wěn)定性等），從而影響到藥品的有效性、安全性和質(zhì)量，往往藥物都需要列出藥物的晶體形式。

結(jié)晶過程受多種因素影響，如溶劑的種類與數(shù)量、溫度、溶液的過飽和度、密度、機(jī)械攪拌和雜質(zhì)等，例如，下圖2是不同溶劑下藥物的不同晶型形狀。因此，高度控制的溶劑蒸發(fā)結(jié)晶過程在結(jié)晶研究中變得尤其重要。

▲圖2-不同溶劑如丙酮(左)，乙酸乙酯(右)的布洛芬晶型

可控可重復(fù)的多晶型篩選方式

多晶型篩選目的是篩選出十分適合生產(chǎn)、生物利用度高、利于制劑的優(yōu)勢藥物晶型，這個過程可能需要很長時間，因此Genevac公司開發(fā)的eXalt™結(jié)晶工具包結(jié)合EZ-2 4.0濃縮儀或HT系列溶劑蒸發(fā)工作站，可以高度控制蒸發(fā)結(jié)晶過程，協(xié)助研究人員進(jìn)行結(jié)晶研究，以可控可重復(fù)的方式進(jìn)行多晶型篩選或者尋找亞穩(wěn)態(tài)或穩(wěn)定形態(tài)。

▲ Genevac EZ-2 4.0系列（左）和HT系列（右）溶劑蒸發(fā)工作站

eXalt™高度控制的結(jié)晶技術(shù)

eXalt™結(jié)晶工具包可以使多種小分子活性物質(zhì)同時在相同的時間、相同的緩慢速率和相同的條件下從多種不同的溶劑中產(chǎn)生晶體，例如可以將DCM和甲苯置于同一系統(tǒng)中同時蒸發(fā)。eXalt™結(jié)晶工具包可用于沸點(diǎn)為40°C至165°C – 即DCM至DMAc的溶劑（如下圖4）。根據(jù)該沸點(diǎn)范圍內(nèi)不同溶劑的要求，蒸發(fā)時間可控制在 6 小時至 72 小時或更長的范圍內(nèi)。

▲ 圖4-不同溶劑在同一蒸發(fā)結(jié)晶速率

eXalt™結(jié)晶包（下圖5）由一個特殊的樣品瓶支架、樣品瓶、不同數(shù)量和孔徑的擋板組成的塔構(gòu)成?？梢栽诿總€樣品瓶的頂部放置一定數(shù)量擋板的塔，以減緩揮發(fā)性溶劑的蒸發(fā)速度，從而使各種溶劑以相同的慢速同時蒸發(fā)。

▲ 圖5-eXalt™結(jié)晶工具包

擋板組成的塔由4個部分組成：一個基礎(chǔ)段（包含密封）和三個頂部段（可自由選擇）。擋板的尺寸、數(shù)量、排列取決于溶劑的不同，選擇原則是易揮發(fā)的溶劑擋板孔徑小而數(shù)量多以使揮發(fā)物質(zhì)的蒸汽緩慢流動，而對不易揮發(fā)的溶劑則相反。舉個簡單的例子，溶劑上的蒸汽濃度為100ppm，第一層擋板的蒸汽濃度為50ppm，第二層25ppm，第三層12ppm。

▲ 圖6-不同數(shù)量擋板構(gòu)成的塔

然后將支架放置在Genevac EZ-2 4.0系列或者HT系列溶劑蒸發(fā)工作站中，設(shè)置溫度和壓力，通過eXalt™軟件控制。

技術(shù)特點(diǎn)

☆ eXalt™可控制多種不同溶劑在同一時間、同一速度、同一條件下做蒸發(fā)結(jié)晶，以確定佳溶劑晶種和溶劑條件

☆ 僅需少量化合物（≤5mg）即可快速輕松地篩選 API

☆ 提供更多控制，消除結(jié)晶研究中的一些變量，獲得良好的重現(xiàn)性的同時，使缺少經(jīng)驗(yàn)的工作人員也能輕松使用

☆ 儀器自動操作，實(shí)現(xiàn)無人值守

☆ 為經(jīng)典工藝提供了晶種和溶劑條件

應(yīng)用案例

來自日本的一家制藥企業(yè)，使用Genevac eXalt™控制結(jié)晶系統(tǒng)方法篩選多晶型[1]。

把20種不同溶劑分別制備了3ml的2mg/ml吡羅昔康溶液分別放入不同樣品瓶中，使用裝有不同數(shù)量的擋板蓋住，其中六種溶劑的較低揮發(fā)性不需要擋板。另外，為了確保在運(yùn)行結(jié)束時*蒸發(fā)，其中三種溶劑還需要減少初始體積（這些溶液的濃度經(jīng)過校正，每瓶產(chǎn)量為 6mg）。然后將完整的支架放入Genevac HT溶劑蒸發(fā)工作站，啟動exalt程序工作72 小時，結(jié)晶后使用X射線衍射儀（XRD）進(jìn)行分析[2]。

▲ 圖7-使用eXalt™控制結(jié)晶形成的晶體的 XRD 結(jié)果

▲ 圖8-通過 XRD 分析確定的多晶型

結(jié)果顯示，eXalt™結(jié)晶技術(shù)允許使用少的化合物（每瓶 6 毫克）快速輕松地篩選 API。使用 20 種溶劑對吡羅昔康進(jìn)行了篩選，僅使用 150 毫克的化合物就確定了三種多晶型。此外，該方法是非破壞性的，在沒有形成晶體的情況下，可以將化合物重新溶解以供進(jìn)一步使用。

參考文獻(xiàn)

[1] Vrecer F, Vrbinc M,Moden A(2003).Characterization of Piroxicam Crystal Modifications.International Joural of Pharmaceutics,Vol,256(1-2),3-15.

[2] MKAP068_ExaltPiroxicamScreening Issue.Genevac Ltd-part of SP scientific,Ipswich,UK.