在选择何种晶型定量研究方法前，我们需要先了解下不同方法的优缺点以及适用的情形，结合所研究的药物特性，开发准确的可用于晶型定量检测分析的方法，来保证药物质量的一致性、稳定性、安全性及有效性。
为什么要进行药物晶型定量？
同一药物的不同晶型可能导致药物的稳定性、生物利用度及疗效发生改变，因此对于药品质量与临床疗效都有影响，对药物多晶型的研究，尤其在晶型定量控制方面颇为重要。
国家药物监管机构对多晶型药物定量也有明确要求。2020年版《中国药典》提到当固体药物存在多晶型现象，且不同晶型状态对药品的有效性、安全性或质量可产生影响时，应对原料药物、固体制剂、半固体制剂、混悬剂等中的药用晶型物质状态进行定性或定量控制。
不同晶型定量方法差异
常用的定量分析方法有单晶X射线衍射法（SXRD）、粉末X射线衍射法（PXRD）、差示扫描量热法（DSC）、红外光谱法（IR）等。在药物研究中也有多个实用案例，如利用X射线衍射单峰法控制原料药中的杂质含量，以特征峰的峰高对含量作线性回归，计算得样本实验值与真实值线性回归的相关系数；利用X射线衍射结合偏最小二乘法（PLS）法进行制剂中的定量分析研究等。
以下为常用的晶型定量方法的优缺点
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方法 |
优点 |
缺点 |
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粉末X射线衍射法（PXRD） |
单峰法 |
方法建模简单灵敏度也相对较高 |
严重依赖于标样的纯度制样择优取向效应严格控制操作条件 |
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全谱法 |
准确度高 |
方法建立和计算过程非常复杂 |
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差示扫描量热法（DSC） |
方法操作简单，试样用量少 |
适用范围局限，仅适用于不同晶型物质的熔融吸热峰存在较大差异或供试品中含有不同数量和种类结晶溶剂的晶型物质 |
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红外光谱（IR） |
可以获得较高的光谱分辨率、信噪比和准确性 |
易受样品中杂质的干扰影响，常作为PXRD辅助方法 |
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动态蒸汽吸附法（DVS） |
样品用量少，可对无定型进行定量 |
适用范围局限，适用于样品在特定湿度时有晶型转变，且吸水量有明显变化的体系 |
PXRD技术晶型定量优势
药物晶型分析贯穿原料药研究与开发、制剂研究与开发等药物质量控制的各个阶段，与其他方法相比，PXRD是最经典、非破坏性、较准确的晶型定量方法，且PXRD现已成为药物晶型的定量分析中的主要通用方法。且随着仪器、配件及软件的不断升级及发展，PXRD可以实现更快、更灵敏、更高通量的分析。
PXRD准确度高，分辨能力强，可通过给出晶胞参数(如原子间距离、双面夹角等)确定药物晶型与结构，可用于鉴别晶态与非晶态、混合物与化合物的定性分析。在晶型定量应用中，每种相的各衍射线条d值(晶面间距)和双面夹角也不变，但混合物中各物相之间的相对强度会随各相在混合物中的百分比含量而变化。Alexander等于1948年首次提出了用于粉末混合物定量的基本参数，并推导了峰强度与样品中相应组分晶型含量的数学关系式，这奠定了该方法用于定量分析的理论基础。
此外，PXRD的定量分析方法又包括单峰法和全谱拟合法。单峰法相对简单，对样品的信息要求较低，灵敏度也相对较高，是常用的一种定量分析方法。但严重依赖于标样的纯度制样择优取向效应，需严格控制操作条件。全谱法是以化学计量学为基础，如偏最小二乘法、全粉末图谱分解法、Rietveld法等方法对样品进行定量分析，其信噪比、灵敏度和专属性均比单峰法有明显提高。但是方法建立和计算过程非常复杂，对样品图谱的解析能力要求也较高，所以实际应用相对较少。
PXRD晶型定量中存在的问题
PXRD的择优取向是导致定量结果偏差的重要因素。在多晶型中，各晶粒的取向向某些方位偏聚，导致衍射峰强度异常，从而对定量结果产生负面影响引起偏差。
经验表明，以下方法可以降低择优取向对PXRD检测结果的影响：
降低样品的颗粒尺寸：通过减小样品的颗粒尺寸，可以减小各晶粒的取向差异，从而降低择优取向的影响。这种方法适用于难以获得微细粉末的样品。
旋转样品台：在PXRD实验中，通过旋转样品台可以使各晶粒的取向分布更加均匀，从而降低择优取向的影响。这种方法需要在样品和扫描参数的选择上加以注意。
选择合适的步长和步速：通过选择合适的步长和步速，可以改善谱峰之间的分离度，从而减小择优取向的影响。
总的来说，在使用PXRD进行晶型定量时，应该根据具体的实验条件和要求采用不同的测量程序。例如，可以通过更加细致的样品处理方法改善数据统计模型的准确性；通过更长的信号采集时间提高数据的质量；通过更合理的传输参数优化实验条件等。这些方法都可以帮助降低择优取向对PXRD检测结果的影响，从而提高定量结果的准确性。
杂质晶型定量案例
1、案例背景
该产品的制作工艺较为复杂，其中主要离子为硬路易斯酸，易与氢氧根离子结合，制备时需要控制pH值在酸性条件下，将氯化物溶液倒入碳酸氢钠溶液中形成晶核，再以晶核为中心逐渐扩大形成结晶，其中以4个结晶水的结晶生物利用度最高，药效最好。若制备过程中反应条件控制不当会导致目标药物中混有杂质晶型，而美国FDA从未批准其杂质晶型用于适应症的临床治疗。
目的：
使用PXRD对样品的不同杂质晶型进行表征，建立相应的定量分析方法。
步骤：
定性分析：首先，通过对药物及其两种杂质晶型的X射线衍射图谱进行比较，可以确定不同晶型的存在。
建立定量分析方法：
采用单峰法在X射线衍射的定量分析中，通常每个物相我们选取一条特征衍射峰来采集数据。选择的衍射峰和其它物相的衍射峰不可发生重叠，尽可能选择独立且强度较高的特征峰。
a. 峰高法：选取每个晶型的特征峰，计算峰高强度比，得出目标晶型中杂质晶型含量的定量标准曲线。
b. 峰面积法：选取每个晶型的特征峰，计算峰面积强度比，同样得出目标晶型中杂质晶型含量的定量标准曲线。
制样注意事项：
a. 避免择优取向：在制样时，要特别注意避免样品出现择优取向的现象，以免造成强度不稳定、出现偏差。
b. 力度适中：如果采用的是干法研磨的手段，在研磨混合时力度要适中，重在混合而非用力研磨，否则可能会导致样品粘附在研钵壁或研磨棒上，造成数据不准确、偏离真实值，甚至破坏晶型。
c. 少量多次加入杂质样品：由于杂质晶型的含量较低，应一边研磨混合一边少量多次加入，这样可以避免杂质样品结块，集中在同一区域从而造成较大实验误差。
本实验在对主晶型及其两种杂质晶型定性分析的基础上，建立了基于PXRD单峰法中峰高法和峰面积法的定量分析方法。通过选取3种晶型的特征峰来计算峰高强度比和峰面积强度比，分别得出了两种杂质在目标晶型中含量的定量标准曲线，两者都有良好的线性关系，可以用于实际样品的定量分析。
