2020《中國藥典》新增通用技術要求-X射線熒光光譜法藥物分析的應用

       藥物安全與國計民生息息相關，世（shì）界各國都越（yuè）來越重視藥物質量安全。2010年（nián）國（guó）際人用藥品（pǐn）注冊技術協調會(ICH)發（fā）布了Q3D元素雜（zá）質指導原則，ICH*Q3D準則規定了24種有毒元素每天攝入的限製量，並要求對（duì）這些元素進行高靈敏度（dù）、高精度測量（liàng）。美國、歐盟也進一（yī）步限製了藥品（pǐn）中的元素雜質水（shuǐ）平，藥品中元素雜質的控製越來越受到關注。

       各種（zhǒng）化學和儀（yí）器分析方法在解決藥品研發和質量控製中發揮著重要作用。目前常（cháng）用於藥品質量控製和評價的分析技術主要包括：化學法、色譜法、光譜法、電化學法（fǎ）、電（diàn）泳法、流動注射和順序注射分析以及聯用技術等。X射線熒（yíng）光光譜分析法(X-rayFluorescenceSpectrometry，XRF)是元素成份（fèn）分析中最為有效的（de）方法之一（yī），此方法（fǎ）測試元素範圍廣，可測定原子序數5B-92U（Be）的所有元素，並可多元素（sù）同時測定，是一種快速且精密度高的分析方法（fǎ），廣泛應用於冶煉、地礦、農業、環保、醫（yī）藥（yào）、考古、工業製造和司法鑒定等（děng）眾多領（lǐng）域。x射線熒光光譜具有快速、無損、前（qián）處（chù）理簡單、分析精度高、分析範圍廣、穩定性好等優點。在藥品檢測方麵，XRFS多用於藥（yào）品的元素成分分析以及鑒定評價和質量控製（zhì）。

一、Ｘ射線熒光光譜法（fǎ）（XRFS）在藥（yào）物檢測標準中的現狀

      《美國藥典》〔USP〕41版通則〈735〉、《歐洲藥典》〔EP〕9.0版通則〈2.2.37〉和《英國藥典》〔BP〕2019版〈附錄ⅡK〉均收載了XRF技術。USP介紹（shào）了XRF的定義、儀器原（yuán）理、儀器性能、測定方法、確認和驗證等內容（róng）。EP介紹了XRF的定義、原理、測定方法、校正方法及計算公式。BP介紹了XRF的原理、儀器、基體效應（yīng）和幹擾、樣品製備、測定方法、儀器性能控製和驗證要求。BP還指出XRF作為質量控製或過程控製方法，廣泛用於篩選原料藥和製劑中的元素雜質。由於XRF的非（fēi）破壞性，適用（yòng）於過（guò）程分析技術（PAT），如分析原料藥中殘留的痕量催化劑。
       2020年版中國藥典（四部）新增通用技術名單包含〈0461X射線熒光光譜法〉，P57。

       標誌（zhì）著我（wǒ）國藥物雜質元（yuán）素分析上邁出了重要一步，有效補充了現有分析（xī）手段，特別是在快速（sù）篩選和質量控製上。

二、X射線熒光光譜（pǔ）儀（XRF）的原理、分類和特點

       X射（shè）線熒光光譜（XRF）法是利用初級X射線（xiàn）光（guāng）子激發（fā）待測物質中的原子內層電子（zǐ），使之產生特征X射線熒光（次級X射線），通（tōng）過精（jīng）確測量熒光的能量或波長，根據波長（zhǎng）與元素序數間的關係（xì）以（yǐ）及（jí）熒光強度與含量的正比（bǐ）關（guān）係，對被測樣品中的元素進行定性、定量分（fèn）析的方法。
       XRF具有（yǒu）分析速度快（kuài）、分析元素範圍廣、前（qián）處理簡單、汙染小、成本低以及無損等優點，可用於各類樣品中主（zhǔ）、次、痕量多元素同時測定。根據分光方式及光路的不，XRF可分為波長色散型WDXRF、能量色散型EDXRF、全反（fǎn）射型（TXRF）等。WDXRF分辨率高、檢出限低，體積大，需要較強的光源和專用的晶（jīng）體光學元件，價格高。EDXRF不使用分光晶體，光路相對簡單，光源功率也相對較（jiào）小，價格低。自20世紀60年代早期開始逐漸（jiàn）商品化，隨著硬件和軟件的不斷發展，逐漸成本元素成份分析的主要手段之一。目前同時配備XRF、ICP、ICP-MS是國內（nèi）外分析實驗室（shì）的趨勢，利用XRF分析含量較高（gāo）的元素，用電感耦合等離子體質譜ICP-MS分（fèn）析低濃度（dù）的元（yuán）素。

三、XRF在藥物元素分析中的應用

1、在藥物研發中（zhōng）的應（yīng）用（yòng）

       製藥（yào）企業通常將新藥研究重點（diǎn）聚焦於未滿足（zú）的醫療需求（qiú）上，新藥的研發速度往往由患者驅動。因此藥物研發過程中快速做出決策，可更快地提（tí）高患者的（de）治愈率，元素雜質分析是提高研發效率的一個重要（yào）步驟（zhòu）。金屬催化劑通常用於原料藥的合成中，研發者需要監測各種原料和合成工藝中金屬催化劑的殘留情況，從而實施有效的控製策（cè）略。通（tōng）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射光譜法（ICP-OES或ICP-MS）對藥（yào）物中的（de）元素雜質進行分析。然而在藥物研發期間許多樣品不需要這（zhè）些昂貴（guì）、費時、靈敏度高的技術。研發者通常需要快速確定元素含量，以提高優化（huà）合成工（gōng）藝的效率。XRF可更快速、更便捷地測定原料、中間（jiān）體和研發樣品中的元素雜質含量，同時保證（zhèng）必要的準確度。XRF可（kě）替（tì）代傳統的ICP-OES測（cè）定金屬雜（zá）質含量，快速（sù）確定（dìng）金屬催化劑（jì）去除工藝的有效性，可為原子（zǐ）光譜和工藝化學部門（mén）節省（shěng）近（jìn）兩個月的全職人力（lì）工時，同時節省溶劑、氬（yà）氣和耗材等使（shǐ）用費用。

2、在原料藥元素雜質分析中的應用

       作為提高藥（yào）物安全性和有效性的一部分，製藥企業和監管機構對原料藥（API）的雜質控製（zhì）十（shí）分重視。元素（sù）雜（zá）質可以從各（gè）種來源（如原料、試劑、溶（róng）劑、催化劑、反應容器、管道和其（qí）他用於合成藥（yào）物的（de）設備（bèi））引（yǐn）入原（yuán）料藥中（zhōng）。由於某些元（yuán）素具（jù）有（yǒu）潛在的毒性，美（měi）國FDA指南指出，在製藥生產中控製殘留元素含量至關（guān）重要。MarguE等利用WDXRF測定原料藥中的金屬雜質鐵、鋅（xīn）、鉻、鎳方法的檢出限和定量限滿足歐洲藥品（pǐn）評價局（EMA）和ICHQ2（R1）的要求，適用於原料藥目標無機雜質的定性和定量（liàng）檢測。與藥典的重金屬目視比色檢測方法不同，該技術可以輕鬆實現（xiàn）自動化，是快速常規分析的理想工具。催化在醫藥化學工業中具有重要的作用，它可以減少碳（tàn）-碳和碳雜（zá）原子鍵（jiàn）形成過程中的（de）活化能，從而提高結構改造的效率，降低總成本和（hé）時間。鈀通（tōng）常被認為是原料藥形成（chéng）碳-碳和碳（tàn）雜原子鍵應用最廣（guǎng）泛的金屬，在醫藥工業中廣泛用於催化反應，但必須將其除去後方可成為藥用原料。MarguE等通過X射線熒光光譜儀建立了一種簡單、快速（sù）、可靠的分析方法，可（kě）測定三唑（zuò）類抗真菌原料（liào）藥中催化劑（jì）靶的殘留（liú）量。
        EDXRF類（lèi）型中的TXRF比傳統EDXRF的背景信號（hào）更低且檢測限（xiàn）低3個數量（liàng）級，還具有動態範圍寬（kuān）（至少4個數量級）、所需樣品量小（ug）、定量（liàng）簡單、基（jī）體效應（yīng）可忽略等優（yōu）點，可（kě）通（tōng）過（guò）內標實（shí）現對（duì）原子（zǐ）序數在14~92內的（de）多元素快速定量測定，是一種快速的元素（sù）篩選分（fèn）析技術。WagnerM等利用TXRF研究了不同來源的胰島素、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信息，能夠區分不同生產純化工藝的不同批次的樣品。LsztityA等利用TXRF篩查發現（xiàn），左旋多巴中金屬含量低於5ug/g，亞（yà）葉酸鈣中鐵、鋅、鍶的含量分別為為44、10、6ug/g，馬來酸依那普利中鐵的（de）含量為17ug/g，AntoszFJ等利用TXRF對原料藥樣品中的鈀和銅進行了定量分析，測定結（jié）果在（zài）檢出（chū）限（xiàn）、定量限、準（zhǔn）確度和精密（mì）度方麵與ICP-MS相當。

3、在藥用輔料元素雜質分析中的應用

       2015版《中國藥典》采用原子吸收光譜法（AAS）測（cè）定明（míng）膠空心膠囊中的有毒重金屬鉻的殘留，該法需要複雜（zá）的（de）前（qián）處理過程，時間消耗較長（zhǎng）。李俊卿、尹利輝（huī）等建立了EDXRF快速檢測明膠（jiāo）空心（xīn）膠囊中鉻的含（hán）量。方法的檢測限為（wéi）10mg/Kg，與AAS測（cè）試結果比（bǐ）較，Cr含量大於10mg/Kg的（de）陽（yáng）性樣品的檢測率（lǜ）為100%。該方法可以（yǐ）無損傷直接測試樣品，一次同時分（fèn）析多種元素，分析時間，4分鍾即可篩查出一個樣品，大大提高了分（fèn）析效（xiào）率。

4、在製劑元素雜質分析（xī）中的應用

       對患者而（ér）言，藥物製劑的安全性和有效性更為（wéi）重要。因此袁重點研究XRF在製劑元素雜質分析中（zhōng）的（de）應（yīng）用比工藝（yì）研發時分析（xī）個別原料藥的元素雜質殘留量更（gèng）有意（yì）義。GoncalvesLML利用WDXRF對兩種原（yuán）研藥和仿製（zhì）藥中的金屬元素雜質含量進行了測定，結果顯示WDXRF在一定範（fàn）圍內具有可接受的線性、精密度和準確（què）度，適用於藥物製劑中銅、鋅、鐵、鉻雜質的測定，是藥典中重金屬目視比（bǐ）色檢測法、AAS、ICP的良好替代（dài）方法。
       由於製樣簡單、設備和分析成（chéng）本（běn）較低（dī），以及可對大量樣品進行快（kuài）速篩查，XRF已被美國FDA用於各種（zhǒng）監管用途。

四、2020《中國（guó）藥（yào）典》〔四部〕〈0461X射線熒光光譜儀〉通用技術要求

        X射線熒光光譜法(XRF)是一種基於測量由初級X射線激發的（de）原子內層電子產生特征次級x射線的分析方法。XRF可用於液體、粉末及固體材（cái）料的定性、定量分析。XRF儀可分為波長色散型（xíng）(WDXRF)和能量色散型(EDXRF)。
       當X射線照射到供試品時，供試品中的各元素被激發而（ér）輻射出各自的熒光x射線。通過準（zhǔn）直器經（jīng）分光晶體分光，按照布拉格定律產生衍射，使（shǐ）不同波長的熒光x射線按照波長（zhǎng）順（shùn）序排列（liè）成光譜，不同波（bō）長（zhǎng）的譜線由探測器在不同的衍射角上（shàng）接收。根據測得譜線的波長識別（bié）元素種類;根據元素（sù）特征譜線的強度與元素含量間的關係，計算獲得供試品中每種元素含量（liàng）百（bǎi）分數，即（jí）為X射線熒光光譜分析法。

供試品的製備
       液體供試品可以直接進樣分析，固體供（gòng）試品可以直接壓片或與適當的輔劑混合處理後壓片進樣分析。

儀器的校正和檢定
       儀器使用前應（yīng）使用國家標準物質或其他可溯源的標準物質校正。

測定法
       X射線熒（yíng）光光譜法中一般應選擇強度大、幹擾少、背景低的特征譜線作為分析線。

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

定量測定法
(1) 標準（zhǔn）曲線法
       液體樣品采用（yòng）元素不同濃度的對照（zhào）品或者采用元素分級稀釋法製備不（bú）同濃度的對照（zhào）品（pǐn）供檢測分析用，固體樣品采用（yòng）不同含（hán）量的對照品或者采用標準加人法製（zhì）備不同含量（liàng）的對照品供檢測分析用。對照品應與供試品的化學組成和（hé）物理性質等方麵一致。分別測定係列對照品的X射線強度，以待測元素的濃度(含量（liàng）)為橫坐標，以X射線強度（dù）為縱坐標，建立標準曲線。標準曲線應在（zài）測定前或定期進行校準。

(2) 內標法
      將相同量的內標元素分別（bié）加人（rén）到待測元素（sù）已知（zhī）並且元素濃度(含量)呈梯度的一-組樣品中製成係列對照樣品（pǐn）。在選定的分析條件下分別（bié）測量對（duì）照（zhào）品中待測元素與內標元素的X射線強度，計算待測元素（sù）與內（nèi）標元素的X射線強度比，以該強（qiáng）度比為縱坐標（biāo），待（dài）測元素（sù）濃度(含（hán）量)為橫坐標（biāo）建立標準曲線。
      在待測（cè）樣品中也加入相同量的同一種內標元素，製（zhì）成供試品，同法測量並求得X射線強度比，由標準曲（qǔ）線獲得（dé）待測元（yuán）素的（de）濃度(含量)。

(3) 標（biāo）準加入法
       取相同量供試品(或相（xiàng）同體積供試品（pǐn）溶液)6份，除第一份外，在其他幾份中，分別精密加入不同量的待測元素對照品(或對照品（pǐn）溶（róng）液)，製成係（xì）列待測樣（yàng）品;在選定的分析條件下分別測定，以待測元素X射（shè）線強度為縱坐標，待測元素加入（rù）量為（wéi）橫坐標，繪製標準曲線，將標準曲線延長交於橫坐標，由（yóu）交點與原點（diǎn）的距離（lí）求算供試品中待測元素的濃度(含量)。此法要求待測元素（sù）的濃（nóng）度(含量)與X射線強度呈線性關係。

(4) 數學校正法（fǎ）
       數學校正法中的經驗係數法、經驗係數與基本（běn）參數聯用法等，用於各種不（bú）同分析（xī）對象時，可有效地計算和校正由於基體的吸收和增強效（xiào）應對分析結果的影響，對於譜線幹擾和計數死時間，也可以得到有效（xiào）的校正。

理學X射線熒光光譜儀助力藥物（wù）中金屬元素成份分析

WDXRF/TXRF

五、小結

       XRF法具有快速、準確、非破壞性等優點，分析元素覆蓋麵廣（包括鈹～鈾），分析濃度範（fàn）圍寬（0.0001％～100％），分（fèn）析（xī）樣品可以是固體或液體。而隨著科技的不斷發展多種分析（xī）方法和技術的聯（lián）用將是未來的發展方向，XRF法的應用範圍也（yě）將不斷擴大。
       可作（zuò）為AAS、ICP-AES和ICP-MS等元素（sù）分析技術的有效補充（chōng），可定量（liàng）、定性分析原藥、輔料、製劑、包材中的殘（cán）留元素。
       目前USP、EP、BP、《中國藥典（diǎn）》均已收載XRF作為法定的一般檢測方法，有利於規範和指導XRF在藥品質量控製中的應用，藥品（pǐn）中元素雜質的檢測又增加一種有效的質量控製（zhì）方法。

參考文獻：
[1]劉奕忍,李琴梅,袁趙婷等，.X射線熒光光譜（pǔ）技術在藥品檢測中的應用.分析儀器2018.218(3)35-7.
[2]孫琳（lín）,梁鵬晨,嚴鑄雲等（děng）.六種鈣類（lèi）礦物（wù）藥元素譜的X射線熒光光譜法無標樣分析.中國實驗方劑學雜（zá）誌2018.24(9)70-6.
[3]羅立強,詹秀春,李國會（huì）.X射線（xiàn）熒光光譜分析北京院化學工業出（chū）版社
[4]李俊卿,尹利輝（huī）,張銳等.X射線熒光元素分析技術在膠囊、明膠（jiāo）及阿膠鉻快速檢查中的應用.中國藥師2013.16(2)215-7.
[5]USP(41)VolI[S].2018.6486-6491.
[6]EP(9.0)VolI[S].2016.61.
[7]BP(2019)VolV[S].2019.V-A198-V-A199.
[8]2020《中國藥典》〔四（sì）部〕〈0461X射線熒光光譜法〉