差示扫描量热法研究无定形硝苯地平的稳定性

吕鑫科

(武汉大学中南医院药学部,武汉 430071)

无定形也称为非晶型，是与晶体对立的一种特殊形态，其理化性质与晶体差异较大。与晶体药物相比，无定形药物分子排列处于无序状态，在此状态下药物的理化性质和药效有显著变化[1-2]。无定形药物单位表面自由能较高，溶解度显著增加，溶出速率提高。溶解度是阻碍难溶性药物应用研究的关键因素，限制了药物的体外溶出和体内吸收，将药物从晶体制备为无定形，能显著提高药物的生物利用度和药效[3-5]。因此，对于难溶性药物的无定形研究有着重要的实际意义，愈来愈受到药学工作者的关注，也成为新药研发中的重要研究内容之一[6-7]。但无定形药物在应用中也遇到极大的阻碍[8-9]。无定形属于热力学不稳定体系，其固有的亚稳态导致物质易释放能量，在贮存和溶出等过程中易转变为稳定的晶体[10-11]。

本文采用偏振光显微镜和差示扫描量热法观察无定形药物的相变过程，并依据无定形药物在相变过程中释放热量的原理，建立差示扫描量热法测定无定形硝苯地平，考察湿度和温度对无定形硝苯地平相转变的影响，从而探讨无定形硝苯地平的稳定性。

1 仪器与试药

1.1仪器 AY 120型电子天平(日本岛津公司)；TJ 2011高通量球磨机(天津市东方天净科技发展有限公司)；DSC 822e差示扫描量热仪(瑞士梅特勒-托利多仪器有限公司)；UB 200i型热台偏振光显微镜(重庆澳浦光电技术有限公司)；电热板(天津市泰斯特仪器有限公司)。

1.2试药 硝苯地平(质量分数>99.0%，浙江化工科技集团有限公司)；氯化钠、碳酸钠(武汉德利来化工有限公司)；氯化钡(天津金汇太亚化学试剂有限公司)。

2 方法

2.1无定形硝苯地平的制备 取硝苯地平晶体适量，置于锡纸上，放置在电热板上，在高于其熔点10 ℃(即185 ℃)下加热，熔融2 min，移出，冷却至室温，冷冻研磨，过80目筛，置于干燥器中备用。

2.2热台偏振光显微镜 取无定形硝苯地平粉末适量，置于载玻片上，以10 ℃·min-1从25 ℃加热至190 ℃。

2.3差示扫描量热仪 精密称取20 mg样品，置于坩锅中，盖上坩锅盖，置于DSC分析仪的S位置；将1个空坩锅盖上坩锅盖，作为空白对照，置于DSC分析仪的R位置；打开STARe DSC应用软件，设置参数：起始温度为25 ℃，结束温度为200 ℃，升温速率为10 ℃·min-1。

3 结果

3.1无定形硝苯地平的相变 热台偏振光显微镜：无定形硝苯地平加热过程中的偏振光显微图见图1。由图1可知，无定形硝苯地平从25 ℃加热至190 ℃的过程中，在100 ℃转变为簇状结晶(晶型B，图1B和1C)；继续升温，在150 ℃又转变为不规则片状结晶(晶型A，图1D)。

图1无定形硝苯地平热台偏振光显微镜图

A.无定形；B.晶型B；C.晶型B；D.晶型A。

Fig.1 The hot stage polarized micrograph of amorphous nifedipine

A.amorphous；B.crystal B；C.crystal B；D.crystal A.

无定形硝苯地平差示扫描量热曲线见图2。由图2可知，无定形硝苯地平从25 ℃加热到190 ℃的差示扫描量热曲线中，向上的峰为放热峰，向下的峰为吸热峰。无定形硝苯地平在48 ℃有1个向下的吸热峰，为无定形硝苯地平的玻璃化转变温度；在90～117 ℃和117～155 ℃分别有2个放热峰，分别为硝苯地平晶型A和晶型B的结晶峰；175 ℃的吸热峰为硝苯地平的熔融峰。

热台偏振光显微镜和差示扫描量热分析结果表明，无定形硝苯地平对热不稳定，易转变为晶体；无定形硝苯地平在加热过程中释放热量，首先转变为晶体B，晶体B为亚稳态，也不稳定，继续加热后转变为稳定型的晶体A。

3.2方法学考察

3.2.1专属性 精密称取无定形硝苯地平和硝苯地平晶体各20 mg，按照2.3项下方法进行差示扫描量热分析，见图2和图3。由图2和图3可知，无定形硝苯地平在100～120 ℃之间会产生1个明显的放热峰，而硝苯地平晶体在相同的位置无放热峰或吸热峰，不干扰无定形硝苯地平的测定。因此，根据此峰的大小(放热焓)可测定样品中硝苯地平无定形的含量，从而测定硝苯地平无定形的结晶度。

图2无定形硝苯地平差示扫描量热曲线

Fig.2 The DSC curve of amorphous nifedipine

图3晶体硝苯地平差示扫描量热曲线

Fig.3 The DSC curve of nifedipine crystal

3.2.2标准曲线 分别精密称取无定形硝苯地平和硝苯地平晶体9份，置于9个坩埚中，制备得到无定形百分含量为0%，10%，20%，40%，60%，80%，90%，95%和100%的样品，按照2.3项下方法进行差示扫描量热分析，采用软件STARe计算无定形硝苯地平转变为晶体B的放热焓值。以无定形百分含量为横坐标(x)、放热焓值为纵坐标(y)作回归曲线。回归方程为y=9.98x-12.62，r=0.999 5。结果表明，无定形硝苯地平百分含量在0%～100%范围内，线性关系良好。见表1。

表1不同百分含量的无定形硝苯地平样品

Tab.1 The samples of amorphous nifedipine with different content

无定形百分含量/%010204060809095100无定形硝苯地平/mg02481216181920硝苯地平原料药/mg20181612842200

3.2.3稳定性 由表1可知，分别精密称取硝苯地平无定形百分含量为10%，60%和95%的样品各5份，置于干燥器中，于0，2，4，6 和8 h分别进行DSC分析，计算RSD值。结果无定形百分含量分别为10%，60%和95%时，3种样品的RSD值分别为2.37%，1.24%和2.03%，结果表明，低、中和高3种样品在8 h内稳定。

3.2.4回收率和精密度 分别精密称取硝苯地平无定形百分含量为10%，60%和95%的样品各5份，进行DSC分析，计算RSD值。见表2。由表2可知，低、中、高3个含量测定的回收率分别为98.83%，99.54%和99.56%，RSD值分别为1.38%，2.27%和1.55%，结果表明，该方法的回收率和精密度良好。

表2无定形硝苯地平的回收率和精密度

Tab.2 The recovery rate and precision of amorphous nifedipine

含量理论含量/%测得含量/%回收率/%平均回收率/%RSD/%高9595.03100.0399.561.559593.9598.899592.3597.219595.68100.719595.91100.96中6057.4795.7999.542.276059.5899.296061.00100.616061.00101.676060.20100.34低109.9899.7898.831.381010.0099.95109.8198.10109.6896.78109.9699.56

3.3湿度和温度对无定形硝苯地平稳定性的影响

3.3.1湿度对无定形硝苯地平稳定性的影响 查资料得，碳酸钠、氯化钠和氯化钡的溶解度分别为110，36和35.7 g，分别称取过量碳酸钠、氯化钠和氯化钡制备相对湿度为43%，75%和91%的饱和溶液，将无定形硝苯地平分别置于不同相对湿度环境中，分别于不同时间点取样进行DSC分析，测定结晶焓值，得结晶度。见表3。

表3无定形硝苯地平在不同湿度下结晶焓值和结晶度

Tab.3 The crystallization enthalpy and crystallinity of amorphous nifedipine in different humidity

(n=3)

由表3可知，无定形硝苯地平在不同湿度条件下稳定性差别较大，在湿度较高的条件下更易形成结晶。结果表明，无定形硝苯地平在放置和储存过程中，空气中的湿度对其稳定性有较大影响。

3.3.2温度对无定形硝苯地平稳定性的影响 将无定形硝苯地平分别置于不同温度下，采用DSC分析，测定不同温度下无定形硝苯地平完全结晶的时间。无定形硝苯地平在40，48，55，60和70 ℃下的完全结晶时间分别为360，168，30，16和4 h。结果表明，无定形硝苯地平在不同温度下稳定性差别较大，温度越高越易形成结晶。在玻璃化温度以下，无定形硝苯地平完全结晶所需时间较长，相对较稳定；玻璃化温度以上稳定性极差，完全结晶所需时间较短。可见温度对无定形硝苯地平的稳定性至关重要。

4 讨论

无定形药物属于热力学不稳定体系，其固有的亚稳态易释放能量而转变为晶体。无定形硝苯地平为高能态，在90～117 ℃易释放出能量转变为晶体B；而晶体B为亚稳态，也不稳定，在117～155 ℃继续释放能量而转变为晶体A；晶体A为低能态，属于热力学稳定体系，稳定性好。晶体A和晶体B在形态上也有较明显的区别，晶体A为不规则片状结晶，而晶体B为簇状结晶。

差示扫描量热法是热分析方法中应用较广的一种分析技术，在系统控制温度条件下采用一定的升温或降温速率测定无定形样品在结晶过程中焓值的变化，不仅能对样品进行定性分析，还能对热量作出更为准确地测量而进行定量分析[12-14]。差示扫描量热法操作简便、易于校准、样品用量少，且不需对样品进行任何前处理，是一种快速、可靠的分析技术[15]。本文采用差示扫描量热法定量测定无定形硝苯地平的结晶度，方法学考察结果表明，该方法线性、精密度、回收率均良好，是测定无定形硝苯地平结晶度的有效方法。

固体药物的晶体为高度有序的周期性排列结构，而无定形在结构上的分子排列属于无序状态，导致表面自由能值较高，属于热力学不稳定体系[16]。因此在存储过程中易释放能量，转变为稳定的晶体。无定形药物在储存过程中的稳定性也受外界环境因素影响，如湿度和温度等，使无定形转变为晶体，药物溶解度降低，疗效下降[17-18]。研究结果表明，湿度和温度对无定形硝苯地平稳定性的影响显著。无定形硝苯地平在湿度较高的条件下更易形成结晶，说明空气中的湿度对其稳定性有较大影响。无定形硝苯地平在玻璃化温度以下，相对较稳定，但在玻璃化温度以上稳定性极差。