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XRM应用介绍-制药及医疗器械

发表时间:2021-11-27      
浏览次数:5543      
作者:伦琴实验室

在药物研发与制造过程中,了解、评估和控制材料分布的能力对于药物科学中的配方开发、工艺设计和治疗功能至关重要。药品中物质空间分布,特别是结构复杂的物质空间分布,对药物释放具有特定的功能和意义。从本质上讲,药物传递系统的开发需要解决有效药物成分(API)和辅料的结构设计和空间分布控制,两者都直接关系到药物的质量属性和治疗效果。而XRM技术的问世刚好契合了对药物中材料分布和药片微观结构之间的关系研究的需求。


实例一 

药物稳定性分析——片剂内部孔隙与裂纹/包衣厚度/有效成分分布


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片剂内部裂纹三维分布表征(Bruker Skyscan1272, 3um)


均匀的包衣厚度对于药物的有效释放非常重要。 在这个例子中,除了压印处的包衣看起来较薄之外,其余位置包衣的整体厚度看起来比较均匀,而在将ROI区域放大后,我们也在包衣表面发现了一些多余的物料(红色)。


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片剂包衣均匀性及厚度表征(Bruker Skyscan1272, 5um)


肠溶包衣是一种应用于口服药物的聚合物屏障,防止药物在胃酸环境中提前溶解或解体。因此对于肠溶颗粒来说,包衣的均匀性,尤其是外层的包衣,对药物的有效释放是非常重要的,下面的例子中,我们利用XRM针对此方面进行了深入的研究。


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肠溶颗粒,Bruker Skyscan1272,0.45um


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肠溶颗粒内部多层包衣结构及孔隙分布(切片图)(左图)


不同肠溶颗粒内部多层包衣厚度尺寸对比(三维体渲染图)(右图)


肠溶颗粒内部多层包衣厚度定量分析;(上表)不同肠溶颗粒体积、孔隙率及外层包衣体积占比对比;(下图)不同肠溶颗粒包衣壁厚分布对比直方图


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实例二

我们知道,在XRM的切片图中,不同的灰度值代表着不同的组分信息。在药物片剂中,API(有效成分)对于X射线的吸收往往要强于辅料,因此在图像中会呈现为更亮的部分,由此为基础,我们将图像数据进行阈值分割、二值化等操作,便可以对API进行单独的表征及分析。


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片剂内部结构切片图


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片剂内部API(蓝色)三维分布情况(左图) 片剂内部API体积占比分布直方图(右图)


实例三

医疗器械研究、质检及包装检测


利用XRM检测EpiPen,检查其内部结构的完整性及有无缺陷,以确保使用时注射量的准确性,Bruker Skyscan1273,50um.


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EpiPen(肾上腺素注射笔)质量检测(18cm)


图片87.png

EpiPen正交三视图(切片图)及整体三维体渲染图


实例四

对玻璃药瓶进行XRM无损检测,检查其瓶口处的密封性,Bruker Skyscan 1275,50um.


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玻璃药瓶正交三视图(切片图)及整体三维体渲染图



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