結(jié)晶過程過飽和度/濃度在線測量: 用紅外還是近紅外?
近紅外(NIR – Near Infrared Spectroscopy)是制藥領(lǐng)域應(yīng)用*為廣泛的過程分析技術(shù)(PAT – Process Analytical Technology), 如表一所示。表一是英國PAT工業(yè)-科研聯(lián)合會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
應(yīng)用
技術(shù)
原料的表征
NIR& Raman
間歇反應(yīng)器的加料
MidIR, NIR
反應(yīng)過程的檢測
MidIR, UV
發(fā)酵過程檢測
NIR, mass spec on off-gases
蒸餾過程檢測
NIR
萃取過程的濃度監(jiān)測
結(jié)晶工藝檢測
FBRM, imaging, midIR, Acoustic, Raman
Isolation monitoring
Reflectance from surface to determine wetness
干燥工藝檢測
In-product NIR, Raman for
polymorph, off-gas with NIR or mass spec
混料過程檢測
NIR, Fluorescence, Raman
造粒過程檢測
超聲
藥片和其他產(chǎn)品均一度測量
NIR, Raman, Terahertz
但是從表一中您會(huì)發(fā)現(xiàn), NIR并沒有用到結(jié)晶中, 那是為什么呢?其主要原因是,即使全反射近紅外(ATR FTIR),其譜圖不僅受到溶液濃度的影響,還受到固體濃度的影響,因此當(dāng)譜圖發(fā)生變化時(shí), 您不知道是由于固相濃度變了還是液相濃度變了,因此沒法建立模型預(yù)測溶液濃度(和過飽和度)。但是全反射中紅外ATR FTIR就沒有這個(gè)問題。中紅外譜圖不受固相濃度影響,只受液相濃度影響,因此中紅外可以方便的用于結(jié)晶預(yù)測液相濃度和過飽和度。 這就是近紅外不能用于結(jié)晶的原因。很遺憾,但是沒有辦法。大家會(huì)發(fā)現(xiàn)文獻(xiàn)中也有少數(shù)文章試圖將近紅外用于結(jié)晶,但都是用于其他目的不是測量過飽和度,大部分的結(jié)果非常粗糙。
在英國的一個(gè)大項(xiàng)目中(9家企業(yè),三所大學(xué)參加),作為項(xiàng)目的一部分研究了用近紅外測量過飽和度的問題,被這個(gè)大項(xiàng)目的工業(yè)伙伴稱為‘*具**的研究課題’, 試圖通過先進(jìn)的化學(xué)計(jì)量學(xué)建模,對譜圖進(jìn)行數(shù)學(xué)拆分,同時(shí)預(yù)測液相過飽和度以及固相的粒度和濃度。發(fā)表的論文見‘參考文獻(xiàn)-1’(CY Ma, XZ Wang,Simultaneous characterization of multiple properties of solid and liquid phases in crystallization processes using NIRParticuology 9 (6), 589-597)。另外幾篇近紅外用于結(jié)晶的研究見參考文獻(xiàn) –2 和-3. 但是這個(gè)方法太復(fù)雜, 需要大量的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。作為研究課題可以繼續(xù)研究,但是對于工業(yè)用戶,優(yōu)良不推薦。默克制藥說他們也秘密研究了幾年,結(jié)論是近紅外不應(yīng)用于結(jié)晶。
結(jié)論就是:用于結(jié)晶過程過飽和度和濃度測量較好的技術(shù)是:全反射紅外,全反射UV, 和拉曼(拉曼較貴)。近紅外優(yōu)良不推薦用的結(jié)晶過程,因?yàn)橛捎诠滔嗟挠绊戨y于預(yù)測過飽和度。
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