差示扫描量热法（DSC），在程序控制温度下, 测量输给物质与参比物的功率差与温度的一种技术。因其操作简便快速，无需添加溶剂，样品用量少，图谱易懂等优点，被广泛应用于药物的研发和生产等领域。

差示扫描量热仪可以测定多种热力学和动力学参数，如比热容、反应热、转变热、相图、反应速率、结晶速率、高聚物结晶度、样品纯度等。

1药物的鉴别

当物质被加热时会发生熔化、升华等相变，相变所需热量与样品的量成正比，每种物质的相变温度或发生分解时的热效应是固定的，其DSC图谱也是特定的，因此DSC可用于药物的鉴别。

如上图为感冒灵胶囊（由扑热息痛、咖啡因、苯丙醇和扑尔敏组成的复方制剂）的DSC曲线图，从图中可以该胶囊在123℃、132℃、161℃和221℃有4个熔点峰，并且当温度超过230℃时，开始发生分解。因为特定成分和比例的药品的DSC图谱是一定的，因此可以用此鉴别假药或冒牌药。

2药物纯度的测定

测定纯度的方法有液相色谱法、紫外光谱法、红外光谱法和滴定法等，最常用方法为高效液相色谱法，但当色谱法分离效果有限或者样品含有未知杂质而其检测响应值存在差异时，则无法准确测定杂质的含量。

与传统的 HPLC法纯度分析相比，基于热动力学原理的DSC 纯度分析法（依据范德霍夫方程) 利用物质的 DSC 熔融曲线，计算该物质的杂质含量，没有繁琐的样品前处理过程，也无需寻找适宜的标准物质、溶剂，该方法简便、快速，更适合高纯度物质分析，所需样品量少，因此适用于化学药品对照品的纯度研究。下表为7种药物通过DSC及其纯度测试软件得到的纯度结果。

因为物质的熔融行为受杂质的影响，多数有机物会发生低共熔，其中杂质含量越多，熔点越低，熔程越宽。正如下图所示，某分析级药物的熔融峰较工业级该药物的峰形尖锐。

但是注意DSC测定样品纯度的前提是样品热力学要稳定，具有单一的熔融吸热峰，若样品发生熔融分解或挥发无明显熔融吸热峰时，则不适用于DSC纯度分析。

3多晶态的分析

由于药物的晶型不同，其晶格能不同导致熔点也会有差异，DSC图谱也会不同，一般来说: 在热力学上稳定性较差的晶型往往具有较低的熔点。

（1）判断药物存在状态

下图为3种晶型异丙双酚的DSC曲线图，可以看出3种晶型的DSC图有较大差异，可以用于区分3种晶型。

（2) 晶型转变过程

此外，DSC图谱还可提供其热力学变化过程，发现各晶型转变，为选择转晶条件提供依据，如从下图可以看出某药物的两种晶型的转变过程。

(3) 结晶度的定量

左图为他克莫司、HPMC、HPMC与他克莫司 1:1 物理混合物 (SD1) 、 1:1 SD 制剂 (SD6) ，以及不同结晶比例的SD2- SD6的DSC曲线图。

右图是通过左图中不同结晶比例的 SD 样品的结晶百分比，熔化热的百分比数据的拟合图，进而可以通过DSC图谱上的熔化热的百分比来确定他克莫司的结晶度。

4药物的稳定性研究

药物的稳定性可以为存储、制备工艺与质量控制提供依据。

（1）蛋白质的热稳定性考察

上图为1mg/ml的溶菌酶在(a) pH 4.0 醋酸盐缓冲液、(b) pH 2.5 甘氨酸缓冲液和 (c) pH 7.4 PBS的DSC曲线。发现溶菌酶在 pH 4.0 醋酸盐和 pH 2.5 甘氨酸盐中构象稳定，具有良好的稳定性，但是在 pH7.4 磷酸盐中，溶菌酶随着温度的升高有聚合的趋势。

（2）光照稳定性考察

上图为葡萄糖酸锌在不同光照时间下的DSC曲线峰形图，由图可知：当葡萄糖酸锌在光照7小时后, DSC曲线峰温及峰形开始发生变化，这说明葡萄糖酸锌的光稳定性较差。

5药物与辅料的兼容性

通过比较药物、辅 料二元或多元混合物与单一物质的 DSC 曲线比较吸热、放热特征峰的偏移、消失、焓值等变化，判断药物和辅料间、或药物与药物间有无物理化学作用，为辅料的选择提供依据。

上图为卡托普利与各种辅料的1：1物理混合物的DSC曲线图，其中曲线1-卡托普利，2-卡托普利+CMC101 ，3-卡托普利+CMC102， 4-卡托普利+乙基纤维素，5-卡托普利+甲基纤维素。

上图中曲线1-卡托普利，2-卡托普利+一水乳糖，3-卡托普利+乳糖Supertab®，4-卡托普利+硬脂酸镁，5-卡托普利+硬脂酸。

从上面的两个曲线图可以发现不同种类的微晶纤维素、乳糖、乙基纤维素等与卡托普利混合后 DSC 图谱是两者的叠加，说明卡托普利与这些辅料的相容性良好，但与硬脂酸镁的混合物71-109℃范围内有两个吸热峰，这是硬脂酸镁脱水过程的特征。卡托普利的熔融峰消失表明卡托普利与硬脂酸镁不能相容。

6冻干与喷雾干燥等工艺优化

（1）冻干-退火

升华干燥前可以将搁板温度提高到玻璃转化温度Tg之上，并保持设定的时间进行退火操作，强化结晶，提高非晶相最大浓缩液的玻璃化温度；还可以改变冰晶大小分布与形态，加快干燥。

（2）热熔挤出固体分散体-挤出温度

热熔挤出技术制备固体分散体时，载体的玻璃转化温度Tg值应较低, 这样才有一定的操作性，挤出设置温度应高于Tg 20~30℃，以保证载体良好的流动性，但是要低于药物与载体的分解点以保持稳定性。

（3）喷雾干燥

进行喷雾干燥时，要料液的玻璃化转变温度Tg，进而控制最终产品质量。

7研究皮肤透过机理

采用 DSC法对胰脂肪酶处理前后的皮肤进行解析，研究其对水溶性大分子的透皮吸收促进机理。结果经胰脂肪酶处理的皮肤，角质层中排列整齐的脂质产生吸热峰发生明显变化，这说明胰脂肪酶可能直接作用于皮肤角质层的脂质部分，使其结晶排列状态发生变化、 部分溶解或转变为无序状态，进而促进药物的透皮吸收[7]。

参考文献：

1.STULZER K H, RODRIGUESOP, CARDOSOMT, et al. Compatibility studies between captopril and pharmaceutical excipients used in tablets formulations [J]. J Therm Anal Calorimetry, 2008, 91(1): 323-328.

2.刘 毅等，差示扫描量热法在化学药品对照品纯度分析中的应用[J].，Chinese Journal of  New Drugs 2017,26(10).

3.吴锐等，化学药品标准物质DSC纯度的应用性规律探讨[J].，药物分析杂志，Chin J Pharm Anal 2020,40(8).

4.于颖，用差动热分析法 (DSC) 测定葡萄糖酸锌的稳定性.

5.刘婕等，差示扫描量热技术在药剂学中的应用进展[J]，中国药剂学杂志 2017,15(5)。

6. ZIDAN A S, RAHMAN Z, SAYEED V, et al. Crystallinity evaluation of tacrolimus solid dispersions by chemometric analysis[J]. Int J Pharm, 2012, 423(2): 341-350.

7.TIAN Y, BOOTH J, MEEHAN E, et al. Construction of drug−polymer thermodynamic phase diagrams using flory−huggins interaction theory: Identifying the relevance of temperature and drug weight fraction to phase separation within solid dispersions [J]. Mol Pharm, 2013, 10: 236-248.