基于近红外光谱与偏最小二乘法的阿苯达唑制剂中II晶型定量分析研究

　　本刊推荐：为解决阿苯达唑(ABZ)多晶型定量分析难题，研究人员开展了基于近红外光谱(NIRs)结合偏最小二乘(PLS)算法的II晶型定量模型研究。成功建立了精密度达RSD=0.07%、检测限为0.7840% w/w的快速无损检测方法，首次实现制剂中I/II晶型同时定量，为药品质量控制提供了创新性技术方案。

　　

在寄生虫感染治疗领域，阿苯达唑(Albendazole, ABZ)作为世界卫生组织基本药物清单中的重要成员，因其卓越的疗效和低廉的成本被广泛应用。然而这款经典药物却存在着一个困扰药学界的难题——其极低的水溶解度（Form I晶型在去离子水中仅0.4±0.2 μg/mL）严重限制了生物利用度。更复杂的是，ABZ存在两种固态异构体：氨基形式(Form I)和亚氨基形式(Form II)，这两种晶型不仅结构差异显著，更重要的是其溶解特性和生物利用度存在明显差别。近年来研究发现，Form II相比Form I具有更高的溶解度，对药效和稳定性产生重要影响。

目前的质量控制体系面临双重挑战：现有的分析方法主要侧重于多晶型的定性鉴定，或仅对原料药中的Form I进行定量，缺乏对制剂中两种晶型同时定量的可靠方法。而多晶型转变会通过改变生物利用度和溶出速率，严重影响临床疗效、生产重现性和用药安全，这已在原研药与仿制药制剂的观察差异中得到证实。因此，精确的多晶型表征在整个药物开发、生产和监管过程中变得至关重要。

针对这一技术空白，华中科技大学同济医学院药学系的Wennning Zhu、Xinyu Liu、Yaping Zhao、Jingwei Wang、Xuwen Zhang和Chenxi Liu研究团队在《Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis Open》上发表了创新性研究成果，开发了一种基于近红外光谱(NIRs)的新方法，建立了经过验证的定量模型，实现了对阿苯达唑制剂中Form II晶型的精准定量。

研究人员采用多项关键技术开展本研究：通过溶剂介导重结晶制备ABZ Form II参比标准品；运用粉末X射线衍射(PXRD)、单晶X射线衍射(sXRD)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)和固态核磁共振(ssNMR)进行全面晶型表征；采用近红外光谱仪(FT-NIRs)结合化学计量学方法采集和分析光谱数据；利用偏最小二乘(PLS)回归算法建立定量模型；通过拉曼成像技术可视化API在制剂中的空间分布情况。

在晶型表征方面，研究团队通过PXRD分析明确了各晶型的特征峰：ABZ Form I的特征峰位于6.90-7.05°和11.05-11.7°，而Form II的特征峰位于7.30-7.45°和10.75-10.90°。单晶XRD进一步证实Form II采用1:1顺反异构体构型于亚氨基基团。固态核磁共振揭示了结构差异：1?N CP/MAS显示Form II在-265 ppm处出现明显的低场位移（Form I为-268 ppm），证实了N-H···S氢键网络的改变；13C CP/MAS显示亚甲基碳共振存在2.3 ppm差异，表明存在构象多晶现象。

热分析结果表明，Form I和Form II均表现出低吸湿性（质量损失分别为0.345%和0.324%），符合药典对非吸湿性物质的标准。DSC热谱图显示Form I在210°C处呈现单一熔融吸热峰，表明高结晶纯度；而Form II在140-150°C处显示额外的吸热峰，归因于向Form I的固态转变，随后在230-240°C出现降解放热峰（杂质分解）。这些热行为与报道的互变现象转化机制一致，解释了Form II较高溶解度但较低加工稳定性的特点。

扫描电镜(SEM)揭示了不同样品的形态特征：商业ABZ原料呈现聚集的近球形颗粒（平均直径0.35 μm），而重结晶Form II显示溶剂依赖性晶体习性：丙酮衍生的呈板状晶体（平均2.42 μm），乙酸乙酯衍生的为薄板状（平均0.36 μm），氯仿衍生的为聚集簇状（平均0.43 μm）。甲醇衍生的Form II展示结晶时间效应： overnight结晶为小晶体聚集簇（平均0.39 μm），而1个月结晶形成大而明确的板状晶体（平均35.90 μm）。这种形态多样性与溶出变异性相关，较大板状晶体因表面积/体积比降低而显示较慢溶出。

在定量模型开发方面，研究人员建立了三个不同的模型体系。Model 1使用0/20/40/60/80/100% w/w Form II梯度浓度进行训练，25/50/75% w/w进行验证；Model 2采用0/25/50/75/100% w/w训练，20/40/60/80% w/w验证；Model 3则包含更全面的梯度浓度并测试二元Form I/II混合物。通过筛选预处理方法和波数区域，建立了包含综合决定系数(R2)、交叉验证均方根误差(RMSECV)、偏差(Bias)和相对百分比偏差(RPD)的评价因子(Factor)，排除Factor得分<0.5或回收率超出90-110%的模型。

研究结果显示，5454-4242 cm?1区域（采用一阶导数+直线减法预处理）表现最优，达到R2=99.94%、RMSECV=0.718和Factor=0.96。该区域避免了辅料干扰并有效解析了重叠的C-H/N-H谱带。相比之下，包含重叠辅料谱带的区域（如9403-6094, 4605-4242 cm?1）表现较差（R2=99.26%，RMSECV=2.93，Factor=0.07），证实了针对性波数选择对减轻谱带重叠的重要性。

经ICH Q2(R1)指南严格验证，优化模型表现出卓越的准确性。5454-4242 cm?1区域(Model 1) achieved回收率达109.43±0.18%（RSD<0.2%，n=6），满足药典标准（90-110%）。极小-极大归一化对抑制7506-6796 cm?1区域的辅料干扰至关重要，将偏差从0.82%降至0.13%。Model 3的最佳区域(7506-6796, 4605-4242¹⁰? cm?1)实现了更低的RMSECV(0.674)和更高的RPD(39.5)，表明对复杂混合物具有优异的预测能力。

该方法表现出高精密度(RSD=0.07%)，检测限(LOD)和定量限(LOQ)值分别为0.7840±0.0028% w/w和3.0243±0.0139% w/w。LOD为0.78% w/w能够检测具有临床意义的Form II含量变化，考虑到≥3% Form II会使生物利用度改变>20%，这一灵敏度满足药典对多晶型杂质控制的要求。

在实际样品分析中，NIR预测的Form II含量与PXRD结果基本一致。Tablet A中预测的Form II含量(5% w/w)与PXRD结果（未检测到）存在轻微差异，这可能源于PXRD检测限(3% w/w)或辅料的光谱干扰（如玉米淀粉O-H谱带与Form II信号重叠）。相比之下，Tablet I在NIR(60%)和PXRD（混合Form I/II峰）结果一致。

本研究成功建立了基于近红外光谱和偏最小二乘法的阿苯达唑制剂中II晶型定量分析方法，解决了当前质量控制协议中缺乏活性成分多晶型表征的技术难题。不同于先前仅限于原料药分析的方法，这是首个能够同时定量片剂中两种多晶型的NIR/PLS模型。该方法检测限(0.78% w/w)优于拉曼成像的检测限(5% w/w)，同时避免了激光诱导的多晶型转变。

该研究的创新性在于开发了全面的评价因子（R2、RMSECV、Bias和RPD），为定量模型性能提供了更直接、客观的评价体系。通过特征重要性分析，发现模型中选定的光谱特征对预测ABZ II晶型含量起到关键作用，进一步验证了PLS方法在本研究中的有效性。该研究模式适用于类似处方，但极端辅料比例需要重新校准，且假设晶型含量与治疗效果间存在正相关关系，这需要通过后续体内实验验证。

这项研究在药物制剂质量控制领域代表了重要进展，有望提高ABZ制剂中晶型含量检测的准确性、效率和成本效益，为药品质量控制和疗效一致性提供了强有力的技术支撑。