Detection of APIs in Pharmaceutical formulations using ARL X’TRA Companion X-ray Diffractometer

Význam tématu

Rentgenová difrakce (XRD) je klíčová technika v oblasti farmaceutické analytiky pro přesnou identifikaci krystalických forem účinných látek (API) a pomocných látek (excipiencí). Díky analýze difrakčních vzorců lze stanovit fázové složení, čistotu a polymorfismus látek, což přímo ovlivňuje biologickou účinnost a stabilitu finálních formulací.

Cíle a přehled studie / článku

Studie demonstruje použití benchtop difraktometru Thermo Scientific ARL X’TRA Companion pro detekci nízkých koncentrací API v matrici hydroxypropylmethylcelulózy (HPMC). Hlavním cílem bylo stanovit praktický limit detekce (LoD) resveratrolu v koncentracích 5 % a 1 % hmotnostních a ověřit schopnost přístroje spolehlivě identifikovat API v podobných formulacích.

Použitá metodika a instrumentace

Popis přístroje a metodiky:

• Difraktometr ARL X’TRA Companion s θ/θ goniometrem (160 mm) v Bragg-Brentano geometrii
• Rentgenka s výstupem 600 W (Cu Kα nebo Co) a variabilní svazková kolimace (divergence a Sollerovy štěrbiny)
• Redukce rozptýlení vzduchu pomocí beam knife a integrovaný vodní chladič
• Detekce pomocí solid-state pixelového detektoru (55 × 55 µm), rychlé scanování, jedním kliknutím Rietveldova kvantifikační algoritmu
• Automatizovaný přenos výsledků do LIMS
• Měření v reflexním režimu se vzorkovým otáčením na zero-background držáku po dobu 30 min při vlnové délce Cu Kα (1,541874 Å)
• Software Profex a databáze COD pro srovnání experimentálních vzorců s teoretickými pozicemi difrakčních vrcholů

Hlavní výsledky a diskuse

Analýzou vzorců čisté HPMC a směsí HPMC s 5 % a 1 % resveratrolu bylo prokázáno:

• Jednoznačná identifikace resveratrolu v matici již při 1 % hmotnostních
• Komparace experimentálních vrcholů s teoretickými pozicemi potvrzuje přítomnost resveratrolu bez rušivých artefaktů
• Lineární regrese umožnila stanovit limit detekce (LoD) na úroveň 0,2 % (3 × směrodatná chyba odhadu)

Přínosy a praktické využití metody

Metoda přináší následující výhody:

• Rychlá a spolehlivá kontrola kvality farmaceutických formulací
• Detekce stopových množství API nebo nežádoucích polymorfů
• Podpora vývoje nových formulací a validace výrobních procesů
• Automatizace analýz a integrace s LIMS zvyšují efektivitu laboratoře

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry rozvoje a aplikace:

• Rozšíření automatizovaných kvantifikačních rutin a umělé inteligence pro rychlou interpretaci výsledků
• Vyšší propustnost analýz a online monitorování krystalizace během výroby
• Komplexní screening polymorfních forem a multi-komponentních systémů
• Integrace s dalšími instrumentálními technikami (termální analýza, mikroskopie) pro multidisciplinární charakterizaci

Závěr

ARL X’TRA Companion XRD prokázal schopnost detekovat API v excipiencích při velmi nízkých koncentracích, přičemž dosažený LoD 0,2 % splňuje požadavky farmaceutického průmyslu na kontrolu kvality. Kombinace snadného ovládání, rychlého sběru dat a integrované Rietveldovy kvantifikace zajišťuje efektivní a reprodukovatelné analýzy krystalických vzorků.

Reference

1. Döbelin N., Kleeberg R., Journal of Applied Crystallography, 2015, 48, 1573–1580.
2. Caruso F., Tanski J., Villegas-Estrada A., Rossi M., Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2004, 52, 7279–7285.