Изследване на ацетаминофен с рентгенова дифракция (XRD)

Както в производствения, така и в академичния контекст, рентгеновата дифракция е утвърдена процедура, която се използва при изследване на фармацевтични съединения и формулировки. регламентите на FDA изискват изследването на активните фармацевтични съставки (API) да бъде допълнено с XRD данни.

Има свързано търсене на все по-гъвкави рентгенови дифрактометри. Те са необходими за поддържане на нивата на изследване и валидиране благодарение на нарастващата сложност, изисквана от съвременните API, за да участват в конкурентен пазар, фокусиран върху поддържането на здравето на обществото.

Строгите критерии за скрининг трябва да бъдат удовлетворени от API и други съединения, като сол, съкристал и полиморфизъм, по време на изследванията, производството и QA/QC. Праховата рентгенова дифракция може да се използва за целесъобразно преодоляване на тези проблеми, тъй като е в състояние да диференцира множество кристалографски структури и притежава присъща чувствителност.

Освен това могат да се извършват динамични изследвания и също така е възможно да се наблюдава поведението на кристализация на съединения в различни разтворители или алтернативни сценарии на кристализация.

Възможно е дори обичайно да се екстраполира кристалната структура на нови съединения от данни за прах. И накрая, изследователите могат да прецизират процесите чрез проследяване на примесите по време на синтеза благодарение на рентгенова дифракция.

Инструмент

Thermo Scientific™ ARL™ EQUINOX 100 се състои от огледална оптика, поддържаща специално изработена Cu (50 W) или Co (15 W) микрофокусна тръба с висок блясък.

Уредът е напълно преносим, ​​благодарение на факта, че изразходва минимална мощност, което следователно елиминира изискването за външен охладител за вода. Тази преносимост позволява удобен междулабораторен транспорт, за който вече не е необходима специфична инфраструктура.

В сравнение с конкурентните дифрактометри, ARL EQUINOX 100 осигурява изключително бързи скорости на събиране на данни. Тази бързина възниква в резултат на неговия специален извит позиционно чувствителен детектор (CPS). Следователно CPS е в състояние да изчисли всички пикове на дифракция едновременно и в реално време и следователно е идеално подходящ както за изчисления на предаване, така и за отражение (Фигура 1).

Рентгенов дифрактометър ARL EQUINOX 100

Фигури 1. Рентгенов дифрактометър ARL EQUINOX 100. Кредит за изображение: Thermo Fisher Scientific – Елементни анализатори и фазови анализатори

Експериментален

Беше извършено изследване на марков ацетаминофен чрез първо гранулиране на пробите и впоследствие поставянето им в държачи за отразяващи проби. С помощта на капилярна приставка, проба също беше изследвана в режим на предаване. Беше извършено изследване под Cu Kα (1.541874 Å) радиация в продължение на пет минути, като пробите се въртяха по време на анализа.

Необработени данни за името на марката в режим на отражение

Фигури 2. Необработени данни за името на марката в режим на отражение. Кредит за изображение: Thermo Fisher Scientific – Елементни анализатори и фазови анализатори

I_MAD беше използван за извършване на определяне на необработени данни (фигури 2 и 3). MDI JADE 2010 даде възможност за извършване на обработка и оценка на данни, снабдена с кристалографската отворена база данни (COD) за качествен и количествен фазов анализ, включително усъвършенстване на Rietveld (WPF) за напасване на целия модел.

Необработени данни за марката в режим на капилярно предаване

Фигура 3. Необработени данни за марката в режим на капилярно предаване. Кредит за изображение: Thermo Fisher Scientific – Елементни анализатори и фазови анализатори

Освен това, с директни методи, използването на EXPO2014 позволи определянето на разтвор на кристална структура за пробата. Кристалната структура беше оптимизирана чрез прилагане на допълнителни калибрации на Rietveld, следвайки местоположението на подходящ разтвор.

Резултати

API се състои от продукти на ацетаминофен заедно с набор от съединения, които обикновено варират между доставчиците. В такива смеси изричното разграничаване на кристалните фази става възможно чрез изследване на пробите с помощта на XRD.

По подобен начин е възможно да се предприемат набор от различни други експериментални определяния, включително структурно решение и усъвършенстване, анализ на размера на кристалите и пропорция на кристалност, както и други. Показаните по-долу данни са за двете проби и свързаните с тях анализи.

Дифракционен образец на проба от името на марката в отражателна геометрия

Фигури 4. Дифракционен образец на проба от името на марката в отражателна геометрия. Кредит за изображение: Thermo Fisher Scientific – Елементни анализатори и фазови анализатори

Пробата с търговска марка е съставена от аморфен елемент, съчетан с единствена кристална фаза, ацетаминофен (Фигура 3). Степента на кристалност на пробата е 60,71%.

Проба от името на марката в стъклена капилярна приставка

Фигура 5. Проба от името на марката в стъклена капилярна приставка. Кредит за изображение: Thermo Fisher Scientific – Елементни анализатори и фазови анализатори

След това същата проба беше вкарана в стъклена капилярка (Фигури 5 и 6) и впоследствие поставена върху глава на гониометър, а капилярната приставка беше използвана за изследване в режим на предаване (Фигура 7).

Капилярно прикрепване, показано на инструмента за подравняване

Фигура 6. Капилярно прикрепване, показано на инструмента за подравняване. Кредит за изображение: Thermo Fisher Scientific – Елементни анализатори и фазови анализатори

Наблюдението на метастабилни фази, материали в матерния разтвор, малки обеми на пробите и материали, които са разположени в предпочитана ориентация, са разрешени чрез изследване на проби в капиляр, както и други свойства.

Дифракционна картина на проба с марка в капилярка

Фигура 7. Дифракционна картина на проба с марка в капилярка. Кредит за изображение: Thermo Fisher Scientific – Елементни анализатори и фазови анализатори

Определянето на структурно решение върху пробата с геометрия на отражение е възможно чрез прилагане на програмата EXPO2014 с директни методи. Данните от праховата дифракция в софтуера могат да дешифрират кристални структури чрез използване на термично отгряване или алтернативно с директни методи.

Следователно се прилага цялостният път на процеса на решение: установяване на пространствена група, индексиране, ab initio и априори структурно решение, оценка на интегрираните интензитети и прецизиране на Rietveld. За усъвършенстваната структура последващият Rwp = 6.981, с единична клетка от a = 12.92452, b = 9.41834, c = 7.11006 и β = 115.762, с обем на клетката = 779.47 и SG = P21/a (Фигура 8).

Кристална структура на ацетаминофен от отражателна проба

Фигури 8. Кристална структура на ацетаминофен от отражателна проба. Кредит за изображение: Thermo Fisher Scientific – Елементни анализатори и фазови анализатори

В следващата таблица са дадени атомни дробни координати.

Маса 1. Атомни дробни координати на ацетаминофен. Източник: Thermo Fisher Scientific – Елементни анализатори и фазови анализатори

атом х г z
C1 0,4294 0,3701 0,8347
C2 0,5101 0,3446 0,7307
C3 0,6089 0,2557 0,8481
C4 0,6225 0,1620 0,9874
C5 0,5610 0,1808 0,1188
C6 0,4727 0,2653 0,0121
C7 0,2862 0,4919 0,5828
C8 0,1675 0,5790 0,5613
N1 0,3377 0,4517 0,7753
O1 0,7280 0,0958 0,0675
O2 0,3078 0,5038 0,4415
H1 0,7057 0,9870 0,0771
H2 0,4957 0,4101 0,6108
H3 0,6631 0,2569 0,7817
H4 0,5754 0,1153 0,2387
H5 0,4185 0,2641 0,0784
H6 0,1250 0,6091 0,4118
H7 0,1199 0,5212 0,6124
H8 0,1905 0,6605 0,662
H9 0,3068 0,4621 0,8815

Заключение

Способността за ясно характеризиране на фазите във фармацевтичните съединения е активирана от разделителната способност и скоростта на ARL EQUINOX 100.

За извършване на WPF количествен фазов анализ, измерване на съотношението на кристалност и дори, като се използват директни методи, структурен разтвор на кристалната фаза, е подходящо време за изчисление от пет минути.

В резултат на това ARL EQUINOX 100 е много практичен инструмент за всички аспекти на производството и фармацевтичните изследвания, обхващащи от QA/QC на крайния лекарствен продукт до изследванията и разработката преди формулирането.

Тази информация е получена, прегледана и адаптирана от материали, предоставени от Thermo Fisher Scientific – Elemental Analyzers and Phase Analyzers.

За повече информация относно този източник, моля посетете Thermo Fisher Scientific – Елементни анализатори и фазови анализатори.

.