Quantification of Crystallinity Using Transmission Raman Spectroscopy

Význam tématu

Pharmaceutická účinnost léků může výrazně záviset na poměru krystalické a amorfní fáze aktivní složky. Kontrola krystalinity je klíčová pro zajištění správné biologické dostupnosti a stability finálního produktu.

Cíle a přehled studie

Cílem této studie je ověřit možnosti kvantifikace nízkého obsahu krystalické fáze v práškových směsích na bázi amorfní aktivní složky použitím transmission Raman spektroskopie (TRS). Bylo připraveno devět vzorků s krystalicitou v rozmezí 0–9,4 % hmot., na nichž byly provedeny měření a stanovena mez detekce.

Použitá metodika

Laserové osvětlení vzorku je vedeno skrze materiál a Ramanův signál se zaznamenává z protilehlé strany (transmission geometrie), což zajišťuje analýzu celého objemu vzorku bez vlivu povrchových vrstev.
Chemometrické zpracování dat bylo provedeno metodou částečných nejmenších čtverců (PLS), přičemž model dosáhl koeficientu determinace R² = 0,991, RMSEC = 0,91 a RMSECV = 1,33.
Mez detekce krystalické fáze byla stanovena na 0,9 % hmot., což umožňuje spolehlivou kvantifikaci nízkých hladin krystalinity.

Použitá instrumentace

• Agilent TRS100 Raman spektrometr se vzorkovací geometrií pro transmission Raman

Hlavní výsledky a diskuse

• PLS model s třemi latentními proměnnými prokázal vynikající korelaci mezi naměřenými a predikovanými hodnotami krystalinity.
• LOD metody 0,9 % hmot. je lepší než u pXRD (2–5 % hmot.) a srovnatelný se ssNMR (0,3–1 % hmot.).
• TRS vyžaduje krátkou dobu měření (1–5 minut), je nedestruktivní a nákladově efektivní.

Přínosy a praktické využití metody

• Nedestruktivní analýza celého objemu vzorku bez nutnosti drcení.
• Vhodné pro at-line kontrolu kvality ve výrobě farmaceutických přípravků.
• Možnost opakovaných měření pro sledování dlouhodobé stability amorfních vzorků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace TRS do on-line a in-line monitoringu procesů při výrobě léků.
• Rozšíření aplikace na další polymorfní a multikomponentní systémy.
• Využití pokročilých chemometrických algoritmů pro automatizaci a zvýšení přesnosti kvantifikace.

Závěr

Transmission Raman spektroskopie na systému Agilent TRS100 se ukazuje jako spolehlivá, rychlá a nedestruktivní metoda pro kvantifikaci nízké úrovně krystalinity v amorfních farmaceutických disperzích. Díky nízké meze detekce a krátké době analýzy představuje atraktivní alternativu k tradičním technikám pXRD a ssNMR.

Reference

• Matousek P., Everall N., Littlejohn D., Nordon A., Bloomfield M. Dependence of signal on depth in transmission Raman spectroscopy. Applied Spectroscopy, 2011, 65, 724–733.
• Kumar A., Joseph L., Griffen J. et al. Fast Non-Destructive Detection of Low Level Crystalline Forms in Amorphous Spray Dried Dispersion Using Transmission Raman Spectroscopy and Comparison to Solid-State NMR Spectroscopy. American Pharmaceutical Review, 2016.