近日,FDA 在“Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis”上發表了題為“Advancing pharmaceutical tablet analysis with laser direct infrared(LDIR)imaging”的研究論文。
在本研究中,作者使用 LDIR 成像技術對自制和市售的片劑進行了分析,并通過與拉曼成像數據進行對比,以驗證 LDIR 圖像的準確性。經對比分析顯示,LDIR 成像結果與拉曼成像結果具有良好的一致性。與此同時,LDIR 作為一種具備高價值的光譜成像技術,在制藥應用方面顯示出強大潛力。

在目前可用的表面成像設備中,掃描電子顯微鏡-能量散射光譜儀(SEM-EDS)通常被認為是進行表面成像的“金標準”技術,它能夠生成具有微米至納米級別分辨率的高清圖像。但是該設備對操作人員專業性要求較高且僅能測試局部小面積,在成分分析時僅支持進行元素識別。相比之下,光譜化學成像則可以提供樣品的化學特性以及物理特性信息。其中,拉曼光譜能夠以高空間分辨率區分片劑表面的不同組分,但測試過程耗時較長,且空間分辨率越高測試時間越長;近紅外顯微成像則可以將數據采集時間縮短至幾分鐘內,但是空間分辨率遠遠低于拉曼成像;傳統 FTIR 顯微紅外成像具有高分辨率的特點,但同樣存在采集時間過長,數據量過大等問題。
針對表面成像,量子級聯激光(QCL)技術的發展解決了以上難題,它能夠動態發射波長范圍內任意波數。在此光源基礎上研發的 LDIR 紅外成像設備,克服了傳統拉曼或紅外/近紅外成像在分辨率、波長調諧和數據采集方面存在的局限性,能夠實現大面積表面高空間分辨率的快速光譜圖像采集。

8700 LDIR 紅外成像光譜儀
為更加貼近當前年輕用戶操作習慣,安捷倫 8700 LDIR 紅外成像在 Clarity 軟件中開發了專門用于片劑樣品快速成像的方法包,在通過將目標樣品 API 和輔料純品建立標準庫后,一鍵點擊即可完成方法調用,無需光學專業背景也可輕松掌握儀器操作。
將藥片中每種組分純品采集標準譜圖后加入到譜庫中,如圖 1 所示。

圖 1. 采集原輔料標準譜圖及譜庫建立流程
軟件自動識別選擇組分特異性最強波數生成方法并進行快速成像,如圖 2 所示。

圖 2. 利用三種不同組分進行紅外成像,單獨組分分布圖以及三種組分分布圖
為滿足用戶對數據的不同要求,軟件支持選擇不同空間分辨率(1、3、5、10、20 和 40um)參數進行成像掃描,圖 3 即為 1mm×1mm 面積區域內利用不同空間分辨率掃描的成像效果與測試時間對比圖。

圖 3. 從左至右分別為利用不同空間分辨率采集的樣品 1mm×1mm 面積處成像效果對比
數據來源:Yearkub Zaker, Huzeyfe Yilmaz, Timothy R. Lex, Changning Guo, Jason D. Rodriguez, Daniel R. Willett, 2025, Advancing pharmaceutical tablet analysis with laser direct infrared (LDIR) imaging. Journal of pharmaceutical and Biomedical Analysis, 262: 116897.
實驗中,作者對自制片劑 A 和 B 進行 LDIR 成像和拉曼成像測試,空間分辨率為 10um。對比結果顯示,LDIR 成像獲得了與拉曼成像相當的顆粒檢測能力。對于片劑 A,LDIR 的數據采集時間僅為 3min,而在同樣面積下,拉曼成像則需要 120h;對于片劑 B,LDIR 的數據采集時間僅為 2min,而在同樣面積下,拉曼成像則需要 70h。基于此,作者認為 LDIR 成像被評估為一種潛在的快速在線成像工具,可用于表征藥物片劑中成分分布與組分顆粒的尺寸信息。與其他化學成像技術相比,LDIR 成像在保持特異性和分辨率的同時還能夠顯著縮短數據采集時間,因此其對于提高藥物產品的制造和過程理解同樣具有較高潛在價值。
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