動態(tài)水蒸汽吸附儀（DVS），通過微量天平稱量樣品吸附、解吸前后重量變化，精確測定暴露于可控溫度和濕度條件下水分對材料的影響，廣泛應用于藥品、食品及高分子材料等行業(yè)。
在藥物研究中，與水分有關的問題貫穿于生產、儲存及使用的整個過程。因此，研究水分吸附現(xiàn)象對于更好地了解物料的性質、改進制劑工藝及確定適宜的儲存條件非常重要。
下面小編將為大家介紹一下DVS在藥品研發(fā)中的具體應用：
01測定藥物引濕性
藥物的引濕性是指在一定溫度及濕度條件下該物質吸收水分能力或程度的特性，試驗結果可為藥品選擇合適的包裝和儲存條件提供參考。根據(jù)藥物引濕性試驗指導原則，引濕增重小于15%但不小于2%，屬于有引濕性。目前的實驗方法是使用盛有飽和鹽溶液的干燥器和電子天平進行手工測量。這種靜態(tài)測定方法所需樣品量大、測試時間長，結果受外界環(huán)境影響較大。
而選用DVS方法，只需將待測樣品置于微量天平上，設定一定濕度的空氣或氮氣持續(xù)通過樣品，在樣品周圍形成相對濕度穩(wěn)定的環(huán)境，快速形成水蒸氣吸附/脫附平衡，利用微量天平測定樣品重量變化，具備所需樣品量少，操作簡便，測試環(huán)境穩(wěn)定等諸多優(yōu)點，是藥物引濕性測定的最佳選擇。
02、檢測無定型含量
在一些固體劑型藥物的研發(fā)過程中，研磨、壓片、濕法制粒、噴霧干燥等都會對固體藥物造成不同程度的晶型破壞，還有可能會形成無定型藥物，對藥物的生產、儲存和運輸都將產生影響，因此準確測定藥物中無形型含量至關重要。
由于無定型和晶型在化學性質上相同，常規(guī)分析技術常常無法確定無形型含量。DSC、XRD、NIRS等分析方法可以測定，但上述幾種方法所需樣品量較大，無定型量達到1%~10%才可檢測[1]。而DVS可采用平衡吸濕、水蒸汽吸收、殘留重量等多種方法對含少量無定型藥物進行定量檢測，檢測限可低至0.05%，并且，相對于其他傳統(tǒng)技術，DVS具有另一個重要優(yōu)點，即不需要在分析前制備完全均一的晶體和無定型的標準物混合物。在保證精密度和重復性的前提下，DVS可以達到更好的相關系數(shù)[2]。
下圖為無定型態(tài)和結晶態(tài)水蒸汽吸附原理示意圖：
Figure 1. Schematic presentation of phenomenon of adsorption and absorption of water vapors in crvstalline and amorphous solids
03、表征水合物的形成
眾所周知，給定的有機化合物能夠以多種固態(tài)形式存在，這些不同的固體形態(tài)，多晶型、溶劑化物、水合物或非晶型，可能在相同的壓力和溫度下共存，并且它們通常表現(xiàn)出不同的物理化學性質。因此，固體形態(tài)的研究對于藥學研究很重要。DVS可以對藥物不同固體形態(tài)進行識別和表征[3]。
Figure 2. 水合物形成測試實驗結果
圖2為水合物形成的測試實驗結果，通過等溫脫附步驟可以表征水合物的形成。圖中顯示，水合物在約45%RH下形成，樣品吸附水量約為4.5%，在RH下降到25%以下時，開始失水。因此該化合物被認為是易分解或不穩(wěn)定的化合物。
04、分析小樣品量藥物
在藥品研發(fā)過程中，有的原料藥價格昂貴，大樣本量檢測成本較高，因此能夠檢測少量樣品的DVS技術變得尤為重要。DVS可僅用5 mg樣品就可得到優(yōu)異的測試結果。
Figure 3. 強的松吸附脫附圖
從圖3可以看出，強的松在0%~90%吸濕范圍內，吸附小于0.1%，重量變化小于15 μg，說明強的松樣品中水分吸附是由于表面吸附，而不是結構吸附。
05、研究水蒸汽誘導的相變
藥物在生產和儲存過程中，發(fā)生的相變可能會導致物理和化學性質的變化，影響產品的生物利用度和功效，因此控制、檢測和了解藥物分子的相變過程非常重要。DVS可測定水分吸附等溫曲線，進而判斷藥物動力學轉變過程。
以茶堿為例，茶堿是一種以三種不同形式存在的藥物：無水物、一水物和亞穩(wěn)態(tài)脫水物。
Figure 4. DVS plot showing the rehydration of dehydrated theophylline
從圖4可知，在0%RH下，無水茶堿基線穩(wěn)定，當RH升至95%時，樣品開始快速增重（在此之前，水分吸附僅發(fā)生在表面），在95%RH下820 min后，質量增加開始減弱，此時質量增加9%，表明茶堿一水合物形成，當RH降至5%時，樣品質量急劇下降，質量恢復到第一次吸附前的重量，表明一水茶堿轉化為脫水茶堿；第二次循環(huán)過程中，在30~50%RH范圍內，隨著RH增加，質量下降。經PXRD驗證，第一循環(huán)吸附前為無水Ⅱ相，脫水后化合物為亞穩(wěn)態(tài)Ⅲ相，第二循環(huán)過程中，30-50%RH下亞穩(wěn)態(tài)Ⅲ相變?yōu)闊o水Ⅱ相。
除上述應用外，DVS還可以進行形態(tài)穩(wěn)定性表征及比較不同晶型藥物穩(wěn)定性等。
參考文獻
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[2] Mackin L, Zonon R. Quantificatiom of low levels (<10%) of amor phous content in micronised active batches using dynamic vapour sorption and isothermal mierocalorimetry. Inter J Pharm,2002,231:227.
[3] Doris E. Braun. Supramolecular organisation of sulphate salt hydrates exemplified with brucine sulphate.2020.
[4] Ketan L. Vora , Graham Buckton , David Clapham. The use of dynamic vapour sorption and near infra-red spectroscopy (DVS-NIR) to study the crystal transitions of theophylline and the report of a new solid-state transition.2004.
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