隨著近日寒潮來襲，南方多地也迎來了2021年冬季首場降雪，而北方人紛紛在朋友圈看南方下雪。

但你知道嗎？下雪其實是一種結晶現象，雪花的冰晶形狀各式各樣，其形狀很大程度上取決于云層中的溫度和濕度。

▲ 圖1-雪花的不同形狀

藥物的結晶和雪花類似，影響其結晶的因素包括溫度、溶劑、攪拌等。

什么是藥物晶型？

藥物的晶型包括藥物分子排列不同形成的各種狀態，也包括與其他分子共同存在時形成的共晶狀態。晶型是藥物重要屬性之一，因為同一種藥物的不同晶型，卻具有不同的理化性（如溶解度，溶出速度，穩定性等），從而影響到藥品的有效性、安全性和質量，往往藥物都需要列出藥物的晶體形式。

結晶過程受多種因素影響，如溶劑的種類與數量、溫度、溶液的過飽和度、密度、機械攪拌和雜質等，例如，下圖2是不同溶劑下藥物的不同晶型形狀。因此，高度控制的溶劑蒸發結晶過程在結晶研究中變得尤其重要。

▲圖2-不同溶劑如丙酮(左)，乙酸乙酯(右)的布洛芬晶型

可控可重復的多晶型篩選方式

多晶型篩選目的是篩選出十分適合生產、生物利用度高、利于制劑的優勢藥物晶型，這個過程可能需要很長時間，因此Genevac公司開發的eXalt™結晶工具包結合EZ-2 4.0濃縮儀或HT系列溶劑蒸發工作站，可以高度控制蒸發結晶過程，協助研究人員進行結晶研究，以可控可重復的方式進行多晶型篩選或者尋找亞穩態或穩定形態。

▲ Genevac EZ-2 4.0系列（左）和HT系列（右）溶劑蒸發工作站

eXalt™高度控制的結晶技術

eXalt™結晶工具包可以使多種小分子活性物質同時在相同的時間、相同的緩慢速率和相同的條件下從多種不同的溶劑中產生晶體，例如可以將DCM和甲苯置于同一系統中同時蒸發。eXalt™結晶工具包可用于沸點為40°C至165°C – 即DCM至DMAc的溶劑（如下圖4）。根據該沸點范圍內不同溶劑的要求，蒸發時間可控制在 6 小時至 72 小時或更長的范圍內。

▲ 圖4-不同溶劑在同一蒸發結晶速率

eXalt™結晶包（下圖5）由一個特殊的樣品瓶支架、樣品瓶、不同數量和孔徑的擋板組成的塔構成。可以在每個樣品瓶的頂部放置一定數量擋板的塔，以減緩揮發性溶劑的蒸發速度，從而使各種溶劑以相同的慢速同時蒸發。

▲ 圖5-eXalt™結晶工具包

擋板組成的塔由4個部分組成：一個基礎段（包含密封）和三個頂部段（可自由選擇）。擋板的尺寸、數量、排列取決于溶劑的不同，選擇原則是易揮發的溶劑擋板孔徑小而數量多以使揮發物質的蒸汽緩慢流動，而對不易揮發的溶劑則相反。舉個簡單的例子，溶劑上的蒸汽濃度為100ppm，第一層擋板的蒸汽濃度為50ppm，第二層25ppm，第三層12ppm。

▲ 圖6-不同數量擋板構成的塔

然后將支架放置在Genevac EZ-2 4.0系列或者HT系列溶劑蒸發工作站中，設置溫度和壓力，通過eXalt™軟件控制。

技術特點

☆ eXalt™可控制多種不同溶劑在同一時間、同一速度、同一條件下做蒸發結晶，以確定佳溶劑晶種和溶劑條件

☆ 僅需少量化合物（≤5mg）即可快速輕松地篩選 API

☆ 提供更多控制，消除結晶研究中的一些變量，獲得良好的重現性的同時，使缺少經驗的工作人員也能輕松使用

☆ 儀器自動操作，實現無人值守

☆ 為經典工藝提供了晶種和溶劑條件

應用案例

來自日本的一家制藥企業，使用Genevac eXalt™控制結晶系統方法篩選多晶型[1]。

把20種不同溶劑分別制備了3ml的2mg/ml吡羅昔康溶液分別放入不同樣品瓶中，使用裝有不同數量的擋板蓋住，其中六種溶劑的較低揮發性不需要擋板。另外，為了確保在運行結束時*蒸發，其中三種溶劑還需要減少初始體積（這些溶液的濃度經過校正，每瓶產量為 6mg）。然后將完整的支架放入Genevac HT溶劑蒸發工作站，啟動exalt程序工作72 小時，結晶后使用X射線衍射儀（XRD）進行分析[2]。

▲ 圖7-使用eXalt™控制結晶形成的晶體的 XRD 結果

▲ 圖8-通過 XRD 分析確定的多晶型

結果顯示，eXalt™結晶技術允許使用少的化合物（每瓶 6 毫克）快速輕松地篩選 API。使用 20 種溶劑對吡羅昔康進行了篩選，僅使用 150 毫克的化合物就確定了三種多晶型。此外，該方法是非破壞性的，在沒有形成晶體的情況下，可以將化合物重新溶解以供進一步使用。

參考文獻

[1] Vrecer F, Vrbinc M,Moden A(2003).Characterization of Piroxicam Crystal Modifications.International Joural of Pharmaceutics,Vol,256(1-2),3-15.

[2] MKAP068_ExaltPiroxicamScreening Issue.Genevac Ltd-part of SP scientific,Ipswich,UK.