司承運，魏 鑫，李明皓，?；菥辏扉_俊

（中國藥科大學理學院，江蘇 南京211198）

藥物共晶是活性藥物成分（API）與共晶形成物（CCF）結(jié)合而成的晶體結(jié)構(gòu)[1]，其可改善藥物的理化性質(zhì)，在新藥研發(fā)中具有重要地位[2]。以三元相圖[3]作為制備藥物共晶的理論指導，可提高共晶制備的成功率與產(chǎn)率[4]。非連續(xù)等溫熱分析（DITA）法是利用共晶組分不同配比時的溶解焓不同以確定三元相圖物系點的熱學方法，操作方便[5]。目前，國內(nèi)未見商品化的DITA設(shè)備面市，關(guān)于DITA法操作細節(jié)的相關(guān)報道也較少，不利于DITA法操作的普及與進一步優(yōu)化。本研究中擬使用常見熱學設(shè)備設(shè)計可用于DITA法操作的實驗裝置，探討DITA法對測定布洛芬－煙酰胺共晶三元相圖[6]的適用性，并總結(jié)實際操作中遇到的問題及操作注意事項?，F(xiàn)報道如下。

1 材料與方法

1.1 儀器與試藥

儀器：GS501－SP（2017k）型恒溫循環(huán)水浴（重慶慧達實驗儀器有限公司）；BS124S型電子分析天平（賽多利斯科學儀器有限公司，精度為0.000 1 g）；85－1型磁力攪拌器（上海司樂儀器有限公司）；JJ－1型機械攪拌器（深圳市長沙角國華儀器廠）；T－818－B－6型溫度電極（雷磁儀電科學儀器股份有限公司）；SWC－ⅡD型精密數(shù)字溫度溫差儀（南京桑力電子設(shè)備廠）；玻璃真空雙層保溫瓶（南京多助科技發(fā)展有限責任公司）；雙層筒形平底四口燒瓶（法培成都化玻儀器有限公司）。

試藥：布洛芬（純度≥98%，批號為K1819069），煙酰胺（純度≥99%，批號為G1829117），均購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；乙醇（上海泰坦科技有限公司，純度≥99.7%，批號為P1458083）。

1.2 方法

以研磨法[7]制備物質(zhì)的量配比為4∶6，5∶5，6∶4，7∶3，8∶2的布洛芬－煙酰胺共晶混合物，干燥24 h，備用。

安裝實驗裝置[8]見圖1。向反應容器中加入70 %乙醇水溶液（以下簡稱溶劑），并將已干燥的共晶混合物加入反應容器中，40℃下攪拌12 h至體系達溶解平衡與熱平衡，然后每1 h向反應容器中快速滴加40℃的溶劑2 mL，并記錄溫度／溫差－時間曲線。重復操作，依次測量不同方案并繪制布洛芬－煙酰胺共晶混合物(物質(zhì)的量配比為4∶6，5∶5，6∶4，7∶3，8∶2)的溫度／溫差－時間曲線。不同方案的儀器設(shè)備見表1。

表1 3種方案的儀器設(shè)備

圖1 實驗裝置圖

1.3 統(tǒng)計學處理

采用9.6.0.172版OriginPro 2019軟件處理實驗所得數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果

2.1 3種實驗方案結(jié)果比較

方案一：失敗。反應容器內(nèi)溫度呈明顯的周期性上下波動，且溫度波動較快，波動幅度超過1次實驗操作引起的溫度變化；未溶解的固體布洛芬－煙酰胺共晶混合物板結(jié)，阻礙磁力攪拌器攪拌。原因可能為：1）恒溫水浴鍋－圓底三頸燒瓶為熱力學敞開體系，溫度控制受環(huán)境影響較大，控溫效果較差；2）未溶解的固體布洛芬－煙酰胺共晶混合物自發(fā)沉入圓底三頸燒瓶底部，嚴重影響磁力攪拌器攪拌。這表明恒溫水浴鍋－圓底三頸燒瓶方案不適合作為DITA法的實驗設(shè)備。

方案二：失敗。將反應容器更換為玻璃真空雙層保溫瓶，保證反應在熱力學封閉體系內(nèi)進行，提高溫度的穩(wěn)定性，同時改變反應容器底部形狀為平底，降低攪拌的阻礙。結(jié)果溫度－時間數(shù)據(jù)記錄不穩(wěn)定，且數(shù)據(jù)信息明顯滯后于實際操作；磁力攪拌器攪拌效率較低，攪拌不穩(wěn)定。原因可能為：1）T－818－B－6型溫度電極的測量精確度及靈敏度較低，無法快速響應1 s內(nèi)±0.1℃溫度的變化；2）未溶解的固體布洛芬－煙酰胺共晶混合物在溶劑中重新達到溶解平衡后易發(fā)生板結(jié)，磁力攪拌器功率過小，不足以攪拌板結(jié)后的固體混合物。這表明測量精確度及靈敏度較低的溫控電極，以及攪拌功率較小、易受固體不溶物影響的磁力攪拌裝置不適合作為DITA法的實驗設(shè)備。

方案三：成功。將攪拌部件更換為機械攪拌器，將反應容器更換為帶循環(huán)水浴夾套的雙層筒形平底四口燒瓶，以確保機械攪拌下的封閉恒溫環(huán)境。并將測溫部件更換為具有更高測量精度（±0.001℃）、靈敏度（300 ms）的精密數(shù)字溫度溫差儀，最終實驗成功。實驗過程中，環(huán)境溫度的波動周期長，波動幅度小于±0.02℃，繪制的溫差－時間曲線數(shù)據(jù)分辨率良好。結(jié)果顯示，環(huán)境溫度穩(wěn)定性、攪拌效率、測溫裝置靈敏度與測量精度為DITA法操作的主要考察條件，機械攪拌器、帶循環(huán)水浴夾套的雙層筒形平底四口燒瓶、高測量精度（±0.001℃）、靈敏度（300 ms）的精密溫度數(shù)字溫差儀適用于DITA法操作。

2.2 數(shù)據(jù)處理與共晶相圖的繪制

采用方案三儀器設(shè)備測得的溫差－時間曲線見圖2。本研究中僅以具有代表性的布洛芬－煙酰胺初始物質(zhì)的量配比為4∶6的溫差－時間曲線示例。

圖2 布洛芬－煙酰胺（4∶6）的溫差－時間曲線

由圖2可見，布洛芬－煙酰胺共晶混合物溶解為吸熱過程，每次加入溶劑后，共晶混合物部分溶解均導致一次溫度快速下降，在水浴控溫環(huán)境下溫度回升。隨著溶解的進行，剩余未溶的共晶混合物組分改變，導致溶解吸熱量改變，每次加入溶劑后的溫度變化也隨之改變。因此，對每次降溫過程的數(shù)據(jù)進行分析即可得到共晶混合物的組分信息。

采用雷諾矯正法等熱學作圖處理方法[8]處理圖2中的溫差－時間曲線，將每次下降值進行累加得到溫度變化累加值與溶劑加入總量的關(guān)系圖（見圖3）。由于該組實驗物質(zhì)系統(tǒng)依次經(jīng)過共晶－煙酰胺混合相區(qū)、共晶相區(qū)、液相區(qū)，故將圖3數(shù)據(jù)點作分段線性擬合，擬合趨勢線可分為3段。相鄰的兩擬合趨勢線分別交于A，B點。A為三元相圖中共晶－煙酰胺混合相區(qū)、共晶相區(qū)之間的相界面物系點；B點為共晶相區(qū)、液相區(qū)之間的相界面物系點（見圖4和圖5）。

圖3 布洛芬－煙酰胺的溫度變化累加值－溶劑加入量關(guān)系圖

圖4 DITA法測得相界面物系點A，B點示意圖

圖5 布洛芬－煙酰胺三元相圖文獻值與實驗值比較

采用同樣方法處理布洛芬－煙酰胺初始物質(zhì)的量配比為5∶5，6∶4，7∶3，8∶2的溫差－時間曲線，分別得物系點C，D，E，F(xiàn)，H，I。結(jié)合文獻值[9]，在三元相圖中標記所測得的各物系點見圖5。其中，實線為用文獻值[9]繪制的布洛芬－煙酰胺共晶三元相圖，散點為本實驗測量值。將各物系點坐標帶入公式（1）轉(zhuǎn)化為直角坐標，并用公式（2）計算實驗值與文獻值之間的相對誤差。結(jié)果見表2。

表2 各物系點實驗值與文獻值及相對誤差

式（1）中，x，y，z為各物系點在三元相圖中的坐標；x′和y′為各物系點在直角坐標系中的坐標。式（2）中，δ為相對誤差，Δx′和Δy′分別為直角坐標系下各物系點實驗值與文獻值在橫、縱坐標上的距離。

由圖5及表2可見，實驗值與文獻值繪制的三元相圖圖線趨勢一致，但各物系點均存在一定測量誤差，均在7%以內(nèi)。原因可能為：1）實驗操作存在偶然誤差，如進樣速度不同造成的數(shù)據(jù)差異等，該誤差可通過重復多次測量或更換自動進樣裝置等方法降低。2）實驗過程中因攪拌效率變化而引起的誤差。在使用磁力攪拌或機械攪拌時，因?qū)嶒炦^程中反應容器內(nèi)的固體、液體量均不斷變化，故攪拌阻力不斷變化，導致實驗過程中的攪拌效率難以保持恒定。攪拌效率變化對溫度－時間曲線的影響難以消除，該影響可能為實驗值與文獻值不一致的主要原因。

3 討論

本研究中探討了DITA法對儀器設(shè)備的精度、靈敏度、穩(wěn)定性的要求。結(jié)果表明，采用DITA法操作時，恒溫裝置應滿足溫度波動的幅度不超過實驗過程中加入溶劑操作引起溫度變化量的1／10，且溫度波動周期應大于1次完整降溫－升溫周期。溫度測量裝置應滿足對溫度變化的響應時間應小于500 ms，測量精度應能精確至0.001℃。攪拌裝置應滿足攪拌力度強且穩(wěn)定，攪拌效率受溶液中未溶固體的影響小，推薦使用機械攪拌裝置。

本研究中設(shè)計了可用于DITA操作的實驗裝置，使用自制DITA裝置測定布洛芬－煙酰胺在40℃下的共晶三元相圖。結(jié)果表明，方案三中的自制裝置可滿足DITA法的操作要求。

將自制DITA裝置所測數(shù)據(jù)與文獻值進行比較，結(jié)果表明，DITA法測定三元相圖時存在方法學誤差，即實驗過程中的攪拌效率變化不可避免，其對溫度／溫差－時間曲線數(shù)據(jù)的影響難以消除，表明DITA法在原理及操作方面仍待進一步改進。