2020《中國(guó)藥典》新增通用技術(shù)要求-X射線熒光光譜法藥物分析的應(yīng)用

藥物安全與國(guó)計(jì)民生息息相關(guān)，世界各國(guó)都越來(lái)越重視藥物質(zhì)量安全。2010年人用藥品注冊(cè)技術(shù)協(xié)調(diào)會(huì)(ICH)發(fā)布了Q3D元素雜質(zhì)指導(dǎo)原則，ICH*Q3D準(zhǔn)則規(guī)定了24種有毒元素每天攝入的限制量，并要求對(duì)這些元素進(jìn)行高靈敏度、高精度測(cè)量。美國(guó)、歐盟也進(jìn)一步限制了藥品中的元素雜質(zhì)水平，藥品中元素雜質(zhì)的控制越來(lái)越受到關(guān)注。

各種化學(xué)和儀器分析方法在解決藥品研發(fā)和質(zhì)量控制中發(fā)揮著重要作用。目前常用于藥品質(zhì)量控制和評(píng)價(jià)的分析技術(shù)主要包括：化學(xué)法、色譜法、光譜法、電化學(xué)法、電泳法、流動(dòng)注射和順序注射分析以及聯(lián)用技術(shù)等。X射線熒光光譜分析法(X-rayFluorescenceSpectrometry，XRF)是元素成份分析中有效的方法之一，此方法測(cè)試元素范圍廣，可測(cè)定原子序數(shù)5B-92U（Be）的所有元素，并可多元素同時(shí)測(cè)定，是一種快速且精密度高的分析方法，廣泛應(yīng)用于冶煉、地礦、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、醫(yī)藥、考古、工業(yè)制造和司法鑒定等眾多領(lǐng)域。x射線熒光光譜具有快速、無(wú)損、前處理簡(jiǎn)單、分析精度高、分析范圍廣、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。在藥品檢測(cè)方面，XRFS多用于藥品的元素成分分析以及鑒定評(píng)價(jià)和質(zhì)量控制。

一、Ｘ射線熒光光譜法（XRFS）在藥物檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中的現(xiàn)狀

《美國(guó)藥典》〔USP〕41版通則<735>、《歐洲藥典》〔EP〕9.0版通則<2.2.37>和《英國(guó)藥典》〔BP〕2019版<附錄ⅡK>均收載了XRF技術(shù)。USP介紹了XRF的定義、儀器原理、儀器性能、測(cè)定方法、確認(rèn)和驗(yàn)證等內(nèi)容。EP介紹了XRF的定義、原理、測(cè)定方法、校正方法及計(jì)算公式。BP介紹了XRF的原理、儀器、基體效應(yīng)和干擾、樣品制備、測(cè)定方法、儀器性能控制和驗(yàn)證要求。BP還指出XRF作為質(zhì)量控制或過(guò)程控制方法，廣泛用于篩選原料藥和制劑中的元素雜質(zhì)。由于XRF的非破壞性，適用于過(guò)程分析技術(shù)（PAT），如分析原料藥中殘留的痕量催化劑。

2020年版中國(guó)藥典（四部）新增通用技術(shù)名單包含<0461X射線熒光光譜法>，P57。

2020年版中國(guó)藥典（四部）<0461X射線熒光光譜法>

標(biāo)志著我國(guó)藥物雜質(zhì)元素分析上邁出了重要一步，有效補(bǔ)充了現(xiàn)有分析手段，特別是在快速篩選和質(zhì)量控制上。

二、X射線熒光光譜儀（XRF）的原理、分類和特點(diǎn)

X射線熒光光譜（XRF）法是利用初級(jí)X射線光子激發(fā)待測(cè)物質(zhì)中的原子內(nèi)層電子，使之產(chǎn)生特征X射線熒光（次級(jí)X射線），通過(guò)測(cè)量熒光的能量或波長(zhǎng)，根據(jù)波長(zhǎng)與元素序數(shù)間的關(guān)系以及熒光強(qiáng)度與含量的正比關(guān)系，對(duì)被測(cè)樣品中的元素進(jìn)行定性、定量分析的方法。

XRF具有分析速度快、分析元素范圍廣、前處理簡(jiǎn)單、污染小、成本低以及無(wú)損等優(yōu)點(diǎn)，可用于各類樣品中主、次、痕量多元素同時(shí)測(cè)定。根據(jù)分光方式及光路的不，XRF可分為波長(zhǎng)色散型WDXRF、能量色散型EDXRF、全反射型（TXRF）等。WDXRF分辨率高、檢出限低，體積大，需要較強(qiáng)的光源和的晶體光學(xué)元件，價(jià)格高。EDXRF不使用分光晶體，光路相對(duì)簡(jiǎn)單，光源功率也相對(duì)較小，價(jià)格低。自20世紀(jì)60年代早期開始逐漸商品化，隨著硬件和軟件的不斷發(fā)展，逐漸成本元素成份分析的主要手段之一。目前同時(shí)配備XRF、ICP、ICP-MS是國(guó)內(nèi)外分析實(shí)驗(yàn)室的趨勢(shì)，利用XRF分析含量較高的元素，用電感耦合等離子體質(zhì)譜ICP-MS分析低濃度的元素。

波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜儀（WDXRF）原理

三、XRF在藥物元素分析中的應(yīng)用

1、在藥物研發(fā)中的應(yīng)用

制藥企業(yè)通常將新藥研究重點(diǎn)聚焦于未滿足的醫(yī)療需求上，新藥的研發(fā)速度往往由患者驅(qū)動(dòng)。因此藥物研發(fā)過(guò)程中快速做出決策，可更快地提高患者的*，元素雜質(zhì)分析是提高研發(fā)效率的一個(gè)重要步驟。金屬催化劑通常用于原料藥的合成中，研發(fā)者需要監(jiān)測(cè)各種原料和合成工藝中金屬催化劑的殘留情況，從而實(shí)施有效的控制策略。通常使用靈敏度高、精密度高和選擇性好的電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-OES或ICP-MS）對(duì)藥物中的元素雜質(zhì)進(jìn)行分析。然而在藥物研發(fā)期間許多樣品不需要這些昂貴、費(fèi)時(shí)、靈敏度高的技術(shù)。研發(fā)者通常需要快速確定元素含量，以提高優(yōu)化合成工藝的效率。XRF可更快速、更便捷地測(cè)定原料、中間體和研發(fā)樣品中的元素雜質(zhì)含量，同時(shí)保證必要的準(zhǔn)確度。XRF可替代傳統(tǒng)的ICP-OES測(cè)定金屬雜質(zhì)含量，快速確定金屬催化劑去除工藝的有效性，可為原子光譜和工藝化學(xué)部門節(jié)省近兩個(gè)月的全職人力工時(shí)，同時(shí)節(jié)省溶劑、氬氣和耗材等使用費(fèi)用。

2、在原料藥元素雜質(zhì)分析中的應(yīng)用

作為提高藥物安全性和有效性的一部分，制藥企業(yè)和監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)原料藥（API）的雜質(zhì)控制十分重視。元素雜質(zhì)可以從各種來(lái)源（如原料、試劑、溶劑、催化劑、反應(yīng)容器、管道和其他用于合成藥物的設(shè)備）引入原料藥中。由于某些元素具有潛在的毒性，美國(guó)FDA指南指出，在制藥生產(chǎn)中控制殘留元素含量至關(guān)重要。MarguE等利用WDXRF測(cè)定原料藥中的金屬雜質(zhì)鐵、鋅、鉻、鎳方法的檢出限和定量限滿足歐洲藥品評(píng)價(jià)局（EMA）和ICHQ2（R1）的要求，適用于原料藥目標(biāo)無(wú)機(jī)雜質(zhì)的定性和定量檢測(cè)。與藥典的重金屬目視比色檢測(cè)方法不同，該技術(shù)可以輕松實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，是快速常規(guī)分析的理想工具。催化在醫(yī)藥化學(xué)工業(yè)中具有重要的作用，它可以減少碳-碳和碳雜原子鍵形成過(guò)程中的活化能，從而提高結(jié)構(gòu)改造的效率，降低總成本和時(shí)間。鈀通常被認(rèn)為是原料藥形成碳-碳和碳雜原子鍵應(yīng)用廣泛的金屬，在醫(yī)藥工業(yè)中廣泛用于催化反應(yīng)，但必須將其除去后方可成為藥用原料。MarguE等通過(guò)X射線熒光光譜儀建立了一種簡(jiǎn)單、快速、可靠的分析方法，可測(cè)定三唑類抗真菌原料藥中催化劑靶的殘留量。

EDXRF類型中的TXRF比傳統(tǒng)EDXRF的背景信號(hào)更低且檢測(cè)限低3個(gè)數(shù)量級(jí)，還具有動(dòng)態(tài)范圍寬（至少4個(gè)數(shù)量級(jí)）、所需樣品量?。╱g）、定量簡(jiǎn)單、基體效應(yīng)可忽略等優(yōu)點(diǎn)，可通過(guò)內(nèi)標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)原子序數(shù)在14~92內(nèi)的多元素快速定量測(cè)定，是一種快速的元素篩選分析技術(shù)。WagnerM等利用TXRF研究了不同來(lái)源的胰島素、普魯卡因和色氨酸樣品中的微量元素的含量比例，得到了元素指紋圖譜相關(guān)信息，能夠區(qū)分不同生產(chǎn)純化工藝的不同批次的樣品。LsztityA等利用TXRF篩查發(fā)現(xiàn)，左旋多巴中金屬含量低于5ug/g，亞葉酸鈣中鐵、鋅、鍶的含量分別為為44、10、6ug/g，馬來(lái)酸依那普利中鐵的含量為17ug/g，AntoszFJ等利用TXRF對(duì)原料藥樣品中的鈀和銅進(jìn)行了定量分析，測(cè)定結(jié)果在檢出限、定量限、準(zhǔn)確度和精密度方面與ICP-MS相當(dāng)。

3、在藥用輔料元素雜質(zhì)分析中的應(yīng)用

2015版《中國(guó)藥典》采用原子吸收光譜法（AAS）測(cè)定明膠空心膠囊中的有毒重金屬鉻的殘留，該法需要復(fù)雜的前處理過(guò)程，時(shí)間消耗較長(zhǎng)。李俊卿、尹利輝等建立了EDXRF快速檢測(cè)明膠空心膠囊中鉻的含量。方法的檢測(cè)限為10mg/Kg，與AAS測(cè)試結(jié)果比較，Cr含量大于10mg/Kg的陽(yáng)性樣品的檢測(cè)率為100%。該方法可以無(wú)損傷直接測(cè)試樣品，一次同時(shí)分析多種元素，分析時(shí)間，4分鐘即可篩查出一個(gè)樣品，大大提高了分析效率。

4、在制劑元素雜質(zhì)分析中的應(yīng)用

對(duì)患者而言，藥物制劑的安全性和有效性更為重要。因此袁重點(diǎn)研究XRF在制劑元素雜質(zhì)分析中的應(yīng)用比工藝研發(fā)時(shí)分析個(gè)別原料藥的元素雜質(zhì)殘留量更有意義。GoncalvesLML利用WDXRF對(duì)兩種原研藥和仿制藥中的金屬元素雜質(zhì)含量進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果顯示W(wǎng)DXRF在一定范圍內(nèi)具有可接受的線性、精密度和準(zhǔn)確度，適用于藥物制劑中銅、鋅、鐵、鉻雜質(zhì)的測(cè)定，是藥典中重金屬目視比色檢測(cè)法、AAS、ICP的良好替代方法。

由于制樣簡(jiǎn)單、設(shè)備和分析成本較低，以及可對(duì)大量樣品進(jìn)行快速篩查，XRF已被美國(guó)FDA用于各種監(jiān)管用途。

四、2020《中國(guó)藥典》〔四部〕<0461X射線熒光光譜儀>通用技術(shù)要求

X射線熒光光譜法(XRF)是一種基于測(cè)量由初級(jí)X射線激發(fā)的原子內(nèi)層電子產(chǎn)生特征次級(jí)x射線的分析方法。XRF可用于液體、粉末及固體材料的定性、定量分析。XRF儀可分為波長(zhǎng)色散型(WDXRF)和能量色散型(EDXRF)。

當(dāng)X射線照射到供試品時(shí)，供試品中的各元素被激發(fā)而輻射出各自的熒光x射線。通過(guò)準(zhǔn)直器經(jīng)分光晶體分光，按照布拉格定律產(chǎn)生衍射，使不同波長(zhǎng)的熒光x射線按照波長(zhǎng)順序排列成光譜，不同波長(zhǎng)的譜線由探測(cè)器在不同的衍射角上接收。根據(jù)測(cè)得譜線的波長(zhǎng)識(shí)別元素種類;根據(jù)元素特征譜線的強(qiáng)度與元素含量間的關(guān)系，計(jì)算獲得供試品中每種元素含量百分?jǐn)?shù)，即為X射線熒光光譜分析法。

供試品的制備

液體供試品可以直接進(jìn)樣分析，固體供試品可以直接壓片或與適當(dāng)?shù)妮o劑混合處理后壓片進(jìn)樣分析。

儀器的校正和檢定

儀器使用前應(yīng)使用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或其他可溯源的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)校正。

測(cè)定法

X射線熒光光譜法中一般應(yīng)選擇強(qiáng)度大、干擾少、背景低的特征譜線作為分析線。

定性分析

根據(jù)每種元素特征x射線熒光譜線可對(duì)供試品中所含元素種類進(jìn)行定性分析。

定量測(cè)定法

(1) 標(biāo)準(zhǔn)曲線法

液體樣品采用元素不同濃度的對(duì)照品或者采用元素分級(jí)稀釋法制備不同濃度的對(duì)照品供檢測(cè)分析用，固體樣品采用不同含量的對(duì)照品或者采用標(biāo)準(zhǔn)加人法制備不同含量的對(duì)照品供檢測(cè)分析用。對(duì)照品應(yīng)與供試品的化學(xué)組成和物理性質(zhì)等方面一致。分別測(cè)定系列對(duì)照品的X射線強(qiáng)度，以待測(cè)元素的濃度(含量)為橫坐標(biāo)，以X射線強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線應(yīng)在測(cè)定前或定期進(jìn)行校準(zhǔn)。

(2) 內(nèi)標(biāo)法

將相同量的內(nèi)標(biāo)元素分別加人到待測(cè)元素已知并且元素濃度(含量)呈梯度的一-組樣品中制成系列對(duì)照樣品。在選定的分析條件下分別測(cè)量對(duì)照品中待測(cè)元素與內(nèi)標(biāo)元素的X射線強(qiáng)度，計(jì)算待測(cè)元素與內(nèi)標(biāo)元素的X射線強(qiáng)度比，以該強(qiáng)度比為縱坐標(biāo)，待測(cè)元素濃度(含量)為橫坐標(biāo)建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。

在待測(cè)樣品中也加入相同量的同一種內(nèi)標(biāo)元素，制成供試品，同法測(cè)量并求得X射線強(qiáng)度比，由標(biāo)準(zhǔn)曲線獲得待測(cè)元素的濃度(含量)。

(3) 標(biāo)準(zhǔn)加入法

取相同量供試品(或相同體積供試品溶液)6份，除第1份外，在其他幾份中，分別精密加入不同量的待測(cè)元素對(duì)照品(或?qū)φ掌啡芤?，制成系列待測(cè)樣品;在選定的分析條件下分別測(cè)定，以待測(cè)元素X射線強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，待測(cè)元素加入量為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，將標(biāo)準(zhǔn)曲線延長(zhǎng)交于橫坐標(biāo)，由交點(diǎn)與原點(diǎn)的距離求算供試品中待測(cè)元素的濃度(含量)。此法要求待測(cè)元素的濃度(含量)與X射線強(qiáng)度呈線性關(guān)系。

(4) 數(shù)學(xué)校正法

數(shù)學(xué)校正法中的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法、經(jīng)驗(yàn)系數(shù)與基本參數(shù)聯(lián)用法等，用于各種不同分析對(duì)象時(shí)，可有效地計(jì)算和校正由于基體的吸收和增強(qiáng)效應(yīng)對(duì)分析結(jié)果的影響，對(duì)于譜線干擾和計(jì)數(shù)死時(shí)間，也可以得到有效的校正。

理學(xué)X射線熒光光譜儀助力藥物中金屬元素成份分析

WDXRF/TXRF

五、小結(jié)

XRF法具有快速、準(zhǔn)確、非破壞性等優(yōu)點(diǎn)，分析元素覆蓋面廣（包括鈹～鈾），分析濃度范圍寬（0.0001％～100％），分析樣品可以是固體或液體。而隨著科技的不斷發(fā)展多種分析方法和技術(shù)的聯(lián)用將是未來(lái)的發(fā)展方向，XRF法的應(yīng)用范圍也將不斷擴(kuò)大。

可作為AAS、ICP-AES和ICP-MS等元素分析技術(shù)的有效補(bǔ)充，可定量、定性分析原藥、輔料、制劑、包材中的殘留元素。

目前USP、EP、BP、《中國(guó)藥典》均已收載XRF作為法定的一般檢測(cè)方法，有利于規(guī)范和指導(dǎo)XRF在藥品質(zhì)量控制中的應(yīng)用，藥品中元素雜質(zhì)的檢測(cè)又增加一種有效的質(zhì)量控制方法。

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[8]2020《中國(guó)藥典》〔四部〕<0461X射線熒光光譜法>

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