一套用于研究基于脂质辅料固态变化的成熟分析工具组合

差示扫描量热法与X射线衍射联用是研究基于脂质的药品固态变化的金标准。该联合方法是一种强大的工具，可用于筛选脂质的多晶型、晶体生长及晶面转变，同时结合对药物在脂质基质中的存在状态、终端行为及可检测性的筛选。该方法可用于理解脂质的固态特性与其药品性能之间的相互作用。

这些产品包括从纳米脂质制剂到骨架片的各种剂型。该操作将由我们实验室的科学家 Gerfried Luschin-Ebengreuth 进行。

首先打开氮气供应，将压力调节至 0.2 至 0.5 bar 之间。启动差示扫描量热仪（DSC）及自动进样器。打开软件，点击“是”按钮以激活待机模式，然后点击“查看信号”。

让设备校准至少一小时。用氮气吹扫炉膛。点击新建方法图标，进入方法定义界面。

当概览窗口打开后，启用温度调制选项。进入标题选项卡，通过点击样品选择方法。切换至温度程序选项卡。

选择两个质量流量控制器（MFC）进行吹扫，同时将保护性MFC均设置为50毫升/分钟。将待机温度设为20摄氏度，加热循环以每分钟5开尔文的速率从20摄氏度升至高于脂质熔点的温度，并在此温度下等温保持5分钟。冷却循环以每分钟5开尔文的速率降至0摄氏度。

将最终紧急重置温度设置为程序最高温度以上 10 °C，最终待机温度设置为 20 °C。进入校准选项卡，选择相应的温度和灵敏度文件。保存方法。

将每份样品称取三至四毫克至铝坩埚中，并记录每个坩埚中的精确质量。使用带孔盖密封铝坩埚。将坩埚放入自动进样盘中，在软件中启动自动进样模式，并为每个样品加载相应的方法。

在样品托盘视图窗口中填写每个样品的位置、样品名称和重量，以及参比坩埚的位置。启动测量。使用数据分析软件打开原始数据，点击“X时间，X温度”按钮，绘制温度与热流的关系图。

在弹出的窗口中，点击隐藏等温区段。在屏幕左侧，仅选择需要分析的曲线。通过温度函数，分别将脂质的热行为检查为吸热和放热事件，即以热量形式吸收或释放能量的过程。

单击曲线，然后选择“评估”和“面积”。通过计算吸热峰曲线下的面积来确定熔融焓。通过移动垂直线来选择积分边界，垂直线应位于峰的起始点和终点前后约两到三摄氏度范围内。

为峰面积积分选择一条线性基线。曲线与基线之间的面积与焓变呈正比。单击“应用”以完成计算。

类似地，通过计算放热峰曲线下的面积来确定结晶焓。通过点击待分析的曲线，然后选择“评估”和“起始点”，确定熔融起始温度（T-onset）。

通过移动垂直线来选择量化范围，将其置于曲线最平直的部分。该部分通常位于峰值前后约五到十摄氏度范围内。然后通过点击待分析的曲线来确定熔解温度或 TM。

经过评估和峰位确定后，所得值即为峰的最大值。使用由点聚焦相机、密封管X射线发生器、控制单元及相关软件组成的X射线散射系统。采用两个线性排列的灵敏探测器，以覆盖小角和广角X射线散射区域。

打开控制单元的冷却水系统、真空泵、气体阀门以及电源和安全控制系统。然后在检测器的气体流速为每分钟10至20毫升的条件下，打开电压控制和吹扫阀门。启动X射线管及其待机选项，并等待约10分钟。

关闭待机模式，将X射线管完全通电至50千伏以上。等待至少30分钟。启动控制软件，然后单击重置TPF。

然后选择钨滤光片并设置其位置。移动至指定位置以固定钨滤光片。将样品填充至外径约为两毫米的特制玻璃毛细管中，注意避免毛细管内混入气泡。

用石蜡密封玻璃毛细管，并小心将其放入毛细管支架中。开启样品旋转电机，关闭真空阀，等待压力降至五毫巴以下。在软件中，为两个探测器选择1024的位置分辨率，并将曝光时间设置为1,200秒。

单击 Tap 工具以设置能量范围，然后单击“设置能量范围和分辨率”并重新启动。将能量范围设置为 400 至 900 之间的合适范围。打开安全快门并开始测量。

确保测量窗口显示的每秒计数最多为80。如果未达到此条件，请调整滤光片位置。将数据导出为P00文件。

数据包括透射和吸收强度随通道编号的变化。将数据传输至统计分析软件，并利用钨滤光片测得的散射质量对强度进行归一化校正。绘制归一化强度相对于两倍衍射角的图谱。

使用屏幕阅读器功能，在小角X射线散射（SAXS）和广角X射线散射（WAXS）区域内寻找衍射峰。应用布拉格方程将强度达到最大值的衍射峰转换为层间距或晶面间距。计算SAXS区域衍射峰位置之间的比值，以确定脂质的晶体对称性，并利用SAXS区域的主衍射峰对微晶厚度进行定量分析。

通过经典最小二乘法将峰拟合为高斯函数，并通过点击分析峰与基线、峰分析器、打开对话框，获得半高全宽。在弹出的窗口中，选择“拟合峰Pro”选项。选择Y值等于零的恒定基线。

选择SAXS区域的主衍射峰。单击拟合控制以选择峰拟合参数。选择高斯振幅函数。

将参数 Y zero XC1 和 A1 设为固定值，并对数据进行拟合。从拟合结果中获得半高全宽。最后，使用Scherer方程计算晶体厚度。

此处展示了三酰甘油分子的音叉构型和椅式构型、亚细胞结构、片层结构以及晶体片晶。代表性图像显示了三棕榈精α晶型的短间距和长间距模式，以及WAXS和SAXS区域。该图像还展示了其β晶型的相应结构。

通过差示扫描量热法（DSC）和X射线衍射法直接测定经单硬脂酸甘油酯编码的活性药物成分（API）晶体在包衣后以及在加速条件下储存三个月后的状态。在加速条件下储存三个月后的样品DSC数据显示，在起始温度55.7 °C处出现吸热峰，其中在60.2 °C处有两个重叠的转变事件，对应于残余α晶型的熔融，而主熔融事件出现在TM = 63.8 °C，对应于β晶型的熔融。通过X射线衍射数据进一步确认了多晶型转变，检测到典型的β晶型短D间距，并结合由于分子倾斜导致的片晶厚度减小，证实了β晶型的存在。

还观察到释放曲线的显著变化，这可归因于明显的多晶型转变，即从α型转变为具有更致密亚晶胞排列的β型，从而形成疏水表面。此处展示了编码为PG13C16C18的部分API晶体在编码后立即检测以及在加速条件下储存三个月后的DSC数据、X射线数据和API释放曲线。对储存样品的DSC分析显示热图谱未发生变化，表明无多晶型现象和无相分离。

PG3C16C18部分的稳定固态通过X射线图谱得以确认。WAXS区域显示一个对应于短间距D等于4.15埃的峰，并在储存样品中观察到与α晶型相关的T0。SAXS区域揭示了一个在长D间距D等于63.7埃处未改变的主峰，对应于具有两种L构型的片层结构。

脂质基质的稳定固态可实现活性药物成分从载体中的稳定释放。为了提供高质量的X射线数据，在填充毛细管时应避免颗粒间的夹陷，并应根据样品类型和可用设备选择合适的曝光时间。

在新型药品的研发过程中，通过筛选脂质的固态形式及其与活性药物成分（API）的相互作用，可选择合适的生产工艺并预测产品的稳定性。