[摘 要]热分析技术在药品检验与研究中具有重要作用。通过差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TGA)、动态机械分析法(DMA)和热机械分析法(TMA)等技术，研究人员可以获得药物的热稳定性、纯度、晶型和相容性等关键信息。这些信息对于药品的研发和质量控制至关重要，有助于确保药品的安全性和有效性。本文综述了热分析技术的基本原理与方法，探讨了其在药品检验和研发中的具体应用，并分析了其优点与局限性，展望了未来的发展方向。

1、 引言

1.1 热分析技术简介

热分析技术是一类用于研究材料在受热过程中物理和化学性质变化的方法。这些技术通过监测样品在温度变化下的响应，提供关于材料热稳定性、相变、热分解和机械性能等信息。常见的热分析技术包括差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TGA)、动态机械分析法(DMA)和热机械分析法(TMA)[1]。这些技术在材料科学、化学工程、环境科学等领域得到了广泛应用，并逐渐在药品检验与研究中发挥出重要作用。

1.2 药品检验与研究的重要性

药品检验与研究是确保药品质量、安全性和有效性的关键环节。通过严格的检验和深入的研究，能够发现和解决药品在生产、储存和使用过程中的潜在问题，保障公众健康。热分析技术作为一种重要的分析手段，能够帮助研究人员深入了解药物的热稳定性、纯度、晶型和相容性等关键属性[2]。这些信息不仅对药品的研发和生产具有重要意义，也为药品的质量控制提供了科学依据，从而确保药品的安全和有效。

2、 热分析技术的基本原理与方法

2.1 差示扫描量热法(DSC)

差示扫描量热法(DSC)是一种重要的热分析技术，用于测量材料在受热过程中吸放热行为。该技术通过对样品和参比物之间的温差进行测量，能够获得材料的熔点、玻璃化转变温度、结晶温度等关键热力学参数[3]。DSC 的高灵敏度和高精度使其在药品的热稳定性和纯度分析中具有广泛应用。通过DSC 分析药物熔点，可评估药物储存与运输的热稳定性[3]。此外，DSC能鉴别药物的晶型，辨别杂质，为药品质量控制提供技术支持。

2.2 热重分析法(TGA)

热重分析法(TGA)是一种用于测量材料在受热过程中质量变化的技术[4]。该技术通过精确测量样品在不同温度下的质量变化，提供关于材料热分解、氧化、挥发等过程的重要信息。TGA 在药品的热稳定性和纯度分析中具有重要应用，能够帮助研究人员了解药物在高温条件下的分解行为和稳定性。

在药品的热稳定性分析中，TGA 可以通过监测药物在不同温度下的质量损失情况，评估其热分解行为。在药品纯度分析中，TGA 同样具有显著优势。通过分析药物的热分解行为，可以鉴别其中的挥发性杂质和热分解产物。

2.3 动态机械分析法(DMA)

动态机械分析法(DMA)[4]是一种用于测量材料在动态力学应力下机械性能变化的技术。DMA 通过施加周期性应力并测量样品的应变，获取材料的模量、阻尼等机械性能参数。该技术在药品的机械性能研究中具有重要应用，可以帮助研究人员了解药物在不同温度和应力条件下的力学行为。

在药品的机械性能研究中，DMA 可以评估药物在生产和使用过程中的稳定性。药物在生产过程中可能受到各种应力，如压片、包衣等工艺会对药物施加机械应力。DMA 通过测量药物在不同应力条件下的应变行为，可以评估其力学性能，确保药物在生产过程中的稳定性和一致性。

2.4 热机械分析法(TMA)

热机械分析法(TMA)是一种用于测量材料在受热过程中形变的技术。TMA 通过精确测量样品在温度变化下的尺寸变化，提供关于材料热膨胀、软化、玻璃化转变等信息[5]。该技术在药品的热稳定性和相容性研究中具有重要应用，可以帮助研究人员了解药物在不同温度条件下的形变行为。TMA 还可评估药物与辅料的相容性，分析混合物在加热过程中的尺寸变化。此外，TMA 测定药物的玻璃化转变温度，评估非晶态药物的稳定性[6]。

3、 热分析技术在药品检验中的应用

3.1 药品稳定性检验

药品稳定性是衡量药物在一定条件下保持其质量和疗效的重要指标。热分析技术通过监测药物在不同温度下的物理和化学变化，可以评估其热稳定性。热重分析法(TGA)可以分析药物在高温下的热分解行为，提供关于药物分解温度和分解速率的信息，从而评估其热稳定性。动态机械分析法(DMA)和热机械分析法(TMA)则可以评估药物在不同应力和温度条件下的力学性能，例如药物的硬度和弹性模量[7]。这些数据为药品的储存和运输提供了重要参考，确保药品在使用过程中的稳定性和安全性。通过这些热分析技术的综合应用，可以全面评估药物的稳定性，为药品的开发和生产提供科学依据。

3.2 药品纯度检测

药品纯度是衡量药物质量的重要指标，直接影响药物的疗效和安全性。热分析技术通过监测药物在不同温度下的物理和化学变化，可以快速、准确地检测药品的纯度。DSC 可以通过测定药物的熔点和玻璃化转变温度，鉴别药物中的杂质。例如，不同杂质可能会导致药物熔点的变化，从而影响药物的热力学行为。TGA 通过监测药物在高温下的质量变化，能够检测药物中的挥发性杂质和热不稳定成分。DMA 和TMA 也可以通过分析药物的力学性能变化，辅助判断药物的纯度。这些热分析技术不仅能够提供药品纯度的定量分析，还可以通过对热力学曲线的解析，揭示药物中存在的微量杂质[8]。利用这些技术，研究人员可以有效地检测和控制药品的纯度，确保药物的质量和疗效。

3.3 药品晶型鉴定

药品晶型是影响药物溶解度、稳定性和生物利用度的重要因素。不同晶型的药物可能具有不同的物理化学性质，从而影响其药效和安全性。热分析技术能够通过测定药物的热力学参数，鉴定其晶型。DSC 通过分析药物的熔点和结晶温度，可以鉴别不同晶型的药物[9]。例如，不同晶型的药物在熔融时会表现出不同的热效应曲线。TGA 通过监测药物在热分解过程中的质量变化，能够分析不同晶型药物的热稳定性。例如，某些晶型的药物可能在特定温度范围内表现出特征性的质量变化。此外，DMA 和TMA 也可以通过测量药物在不同温度和应力条件下的力学性能，辅助晶型鉴定[10]。这些技术为药品晶型的快速鉴定提供了可靠的手段，帮助研究人员优化药物配方，提高药物的疗效和稳定性。

3.4 药品相容性检验

药品相容性是评价药物与辅料、容器等之间相互作用的重要指标。热分析技术能够通过测定药物与辅料混合物的热力学参数，评估其相容性[11]。例如，DSC 可以通过分析药物与辅料混合物的熔点和玻璃化转变温度，评估其相容性。如果药物与辅料不相容，可能会导致混合物的熔点或玻璃化转变温度发生变化。TGA 通过监测药物与辅料混合物的热分解行为，可以分析其相容性。例如，不相容的药物和辅料在混合后可能会表现出不同的热分解曲线。DMA 和TMA 也可以通过测量药物与辅料混合物在不同温度和应力条件下的力学性能，评估其相容性[12]。这些数据为药品配方的优化和质量控制提供了重要依据，确保药品的安全性和有效性。通过热分析技术的应用，可以有效评估药物与辅料的相容性，避免在药品生产和使用过程中出现质量问题。

4、 热分析技术在药品研发中的应用

4.1 配方优化

热分析技术在药品配方优化中具有重要作用。通过分析药物和辅料的热力学参数，可以筛选出最优的配方组合。DSC可以分析药物与辅料的相互作用，评估其相容性；TGA 可以测定药物与辅料在不同温度下的热分解行为，优化配方稳定性；DMA 和TMA 则可以评估药物在不同应力和温度条件下的力学性能，确保配方的机械稳定性[13]。这些技术为药品配方的优化提供了科学依据。

4.2 工艺研究

热分析技术在药品工艺研究中同样具有重要应用。通过分析药物在不同温度条件下的物理和化学变化，可以优化生产工艺，提高药品的生产效率和质量。DSC 可以测定药物的熔点和结晶温度，优化冷却和结晶工艺；TGA 可以分析药物在不同温度下的热分解行为，优化干燥和热处理工艺；DMA 和TMA 则可以评估药物在生产过程中受力和变形行为，优化压片和包装工艺[13]。这些技术为药品工艺的优化提供了重要指导。

4.3 药物释放机制研究

药物释放机制是影响药物疗效的重要因素。热分析技术能够通过测定药物与载体材料的热力学参数，研究其释放机制[14]。DSC 可以分析药物与载体材料的相互作用，评估其释放速率；TGA 可以测定药物在不同温度下的热分解行为，研究其释放过程；DMA 和TMA 则可以评估药物在不同应力和温度条件下的力学性能，研究其释放机制[15]。这些技术为药物释放机制的研究提供了科学依据，帮助开发高效的药物释放系统。

4.4 新型药物开发

热分析技术在新型药物开发中具有重要作用。通过分析药物的热力学参数，可以筛选出具有优良性能的新型药物。DSC可以测定药物的熔点和玻璃化转变温度，筛选出具有良好热稳定性的药物；TGA 可以分析药物在不同温度下的热分解行为，筛选出具有高纯度的药物；DMA 和TMA 则可以评估药物在不同应力和温度条件下的力学性能，筛选出具有优良机械性能的药物[16]。这些技术为新型药物的开发提供了科学依据。

5、 热分析技术的优点与局限性

5.1 优点

热分析技术具有众多优点，使其在药品检验与研究中得到了广泛应用。首先，热分析技术具有高灵敏度，能够检测到药物样品中微量的热效应和质量变化。这种高灵敏度使得热分析能够提供非常准确和详细的分析结果，特别是对于药物的微量杂质和热分解产物的检测。其次，热分析技术具有多功能性，能够同时测定多个热力学参数，如熔点、玻璃化转变温度、结晶温度等。这些参数对于全面了解药物的物理和化学特性至关重要，为药品的研发和质量控制提供了全面的信息。此外，热分析技术操作简便，结果直观，实验过程相对快捷，能够快速获得所需的分析结果。这对于需要高效检验和研究的药品开发和质量控制过程尤其重要。

热分析技术还具有非破坏性检测的特点，能够在不破坏样品的前提下进行测量，这对于珍贵或难以制备的药物样品尤为重要。通过DSC、TGA、DMA 和TMA 等热分析方法，研究人员可以对药物的热稳定性、纯度、晶型和相容性等多个方面进行详细研究[13]。这些信息对于药品的储存、运输和使用条件的优化具有重要参考价值。此外，热分析技术设备通常体积小、自动化程度高，能够在实验室环境中方便使用，大大提高了实验室的工作效率。

5.2 局限性

尽管热分析技术在药品检验与研究中具有诸多优点，但其也存在一些局限性。首先，热分析技术对样品制备的要求较高。样品的形态、质量、均匀性等因素都会对分析结果产生影响，因此在进行热分析前需要严格控制样品的制备过程，以确保分析结果的准确性。其次，热分析技术的数据解读较为复杂，往往需要具备专业知识的人员进行分析和解释。这增加了研究和数据处理的难度，可能需要投入更多的时间和人力资源。

此外，热分析技术在某些特定应用中可能存在局限性。例如，对于热稳定性极差或热敏感性很高的药物，热分析技术可能难以获得准确的分析结果。这是因为这些药物在测试过程中可能会发生剧烈的物理或化学变化，从而影响分析的精度和可靠性[16]。此外，某些药物可能在热分析过程中发生多步分解或复杂的相变，这会使得数据解读更加复杂，增加了实验结果的不确定性。

还有一个需要考虑的因素是设备和维护成本。尽管热分析设备通常较为小型和自动化，但高精度设备的购置和维护成本可能较高，这对于一些资源有限的研究机构可能是一种负担。尽管如此，随着技术的不断进步和设备成本的逐步降低，热分析技术的应用前景依然广阔，并有望在未来的药品检验与研究中发挥更加重要的作用。

6、 结论

热分析技术具有许多优点，使其在药品检验与研究中得到了广泛应用。首先，热分析技术具有高灵敏度，能够检测微量的热效应和质量变化，提供准确的分析结果。其次，热分析技术具有多功能性，能够同时测定多个热力学参数，如熔点、玻璃化转变温度、结晶温度等，为药品的全面分析提供了便利。此外，热分析技术操作简便、结果直观，能够快速获得分析结果，为药品的快速检验和研究提供了有效手段。

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内容来源：广东化工 2025 年 第 2 期 第 52 卷 总第 532 期