制药工业中的含水量分析

Lohman Therapie-System公司，简称为LTS公司是一家研发和生产透皮治疗系统的公司;透皮治疗：通过人体皮肤给药的治疗 - 例如通过口服药膜OTF在空腔中或者口腔粘膜给药。LTS公司研发的产品中包括了全球第一种帮助吸烟者戒烟的尼古丁贴片、治疗老年痴呆症和帕金森症的膏药以及含有麻醉剂的止痛药品。

所有这些药品的生产过程和质量监控都满足了当前GMP药品生产质量管理规范和国际标准的要求，例如EMA欧洲药品管理局和美国FDA食品药品管理局等的规定。除此以外，LTS公司的质量管理体系还满足了ISO 9001标准的要求。该公司在公司总部所在地Andernach和美国的West Caldwell市共有1100多名职工。

LTS公司在其不同的生产领域中都利用卡尔费休滴定法进行水样测定：原材料入库检验、高效液相色谱法和气相色谱定量分析用标准物质认证审核、药物贴片和OTF口服药膜的质量检验、生产和研发中药物稳定性的检验、生产过程中使用的水样测定用近红外光谱仪标定的参考方法。

图1.气相热萃取原理。(Trockens=干燥的载体气体 Trägegas=含有释放出来水分的载体气体 Abluft= 排气管 Einstich=进气管 Probe=样本Ofen=卡尔费休炉)

卡尔费休滴定法的不同技术

卡尔费休滴定法是一种定量评定水中不同成分的选择性检测分析方法。对于不同状态的水样样本，卡尔费休滴定法有着不同的分析技术可供使用：

直接滴定：能够完全释放出其水分的、进入卡尔费休试剂之后没有副作用的样本能够直接在卡尔费休滴定仪中进行滴定分析。根据含水量的不同，又有容量分析(含水量>0.1%)或者库伦分析(含水量<0.1%，最小的净重量至10%)之分。

容积分析时，用滴定管将已知量的碘溶液加入到样本中;在库伦分析方法中，碘则在铂金电极作用下加入。一般情况下，直接滴定的持续时间在一分钟左右。

气体热萃取滴定法：这种滴定法非常适合于TTS透皮治疗系统和OTF口服药膜的水样检验;也是卡尔费休滴定法与卡尔费休炉技术相结合的产物。在气体热萃取方法中，将样本放入样本瓶中，然后用样本瓶瓶塞密封起来。检测时，样本瓶在卡尔费休炉上加热;样本中的水分蒸发出来，由干燥的载体气体传送到封闭的卡尔费休滴定皿中;这一过程类似于气相色谱中的顶空吸附。这种方法也被称之为热气萃取法;因为除了卡尔费休炉气体流具有炉温之外，输入的干燥载体气对样本释放水分的效果也有影响。

在LTS公司中，含水量很少的产品使用的是库伦滴定分析法。这种方法是一种最佳的水样痕迹检测方法。同时，库伦滴定分析法也是一种绝对值的检测分析方法：它无需滴度测定。

图2.雌激素透皮贴片在温度50～200摄氏度之间、以氮气为载体气体的加热曲线;气体流量70ml/min，水：蓝色，相对于温度的漂移：红色。(Wasser=水，Drift=漂移，Tempe=温度，Zeit=时间)

这样一来，它就有了下列种种优点和好处：

样本的各个组成成分都被分开了，否则有可能与卡尔费休试剂直接接触而出现一些副作用，

由卡尔费休炉技术中蒸发的水分直接到了分析皿中;

沾附在电极上的、有可能对电极功能带来影响的固体物质，都将被分离下来，不会对分析过程产生不利影响;

与直接滴度相比较，可以在不更换库伦试剂的情况下对多种多样的样本进行滴度分析，因为库伦试剂不会因样本而污染，被消耗或者充满。

表1.利用气相萃取法完成的雌激素检测

样本		数量	平均值	VK值[%]
空白值	空白值（µg）	6	61.7	1.02
乳糖标准5.12%	含量（%）	6	5.15	0.47
乳糖标准5.12%	回收率（%）	6	100.66	0.47
有膜片时的空白值	空白值（µg）	6	68.4	2.17
雌激素样本A	含量（%）	6	0.27	5.58
雌激素样本B	含量（%）	6	0.27	1.09
雌激素样本C	含量（%）	6	0.30	2.05
雌激素样本D	含量（%）	6	0.34	2.01
雌激素样本E	含量（%）	6	0.35	3.09
雌激素样本F	含量（%）	6	0.39	2.15

对于扁平的样本，例如膏药和贴片、贴膜类样本应注意：它们真正的含水量不应在样本制备过程中因干燥或者潮湿的室内空气发生变化。在过去使用管式炉时，只有在开放式的样本舟内手工制备样本、称重的可能性;而今天，在现代化的卡尔费休炉技术中则可以将每一种样本放入一个封闭的样本瓶中，可靠的防止周围环境的影响，同时也提供了这一技术实现自动化的可能性。

样本更换时的斜坡函数明显的缩短了检测分析方法开发的时间：在检测分析方法的开发和优化时加热曲线表示了水分释放与温度的相互关系。在加热曲线的帮助下确定得到最佳的分析炉温数据。得到的温度数据可以保存到开发的检测分析方法中，或者作为样本变量输入。原则上，应尝试把卡尔费休炉技术与库伦分析法结合起来;因为它们相互结合的新方法样本制备的费用最少。

图3.(Zeit=时间 Wasser=水)二水合重酒石酸尼古丁三次液相滴定检测的滴定曲线重合情况。

雌激素透皮治疗药物中的水样测定

更年期之后的妇女常常要服用雌激素。服用雌激素的种种方法之一就是使用透皮贴片。透皮治疗贴片会持续的经皮肤把雌激素释放到女性的血液循环系统中;无需首先经过肝脏。与口服雌激素给药方式相比较，一块小小的透皮贴片就可以连续的、在很长的几天时间内把雌激素释放到女性体内。当这种贴片的含水量过高时会出现对药物释放速率有影响的重结晶。因此，雌激素透皮贴片中的含水量不得超过规定的极限值。

首先，利用卡尔分析炉的斜度函数绘制样本的加热曲线：表示样本释水情况与温度的关系(参见图2)。

表2.二水合重酒石酸尼古丁含量的检测

样本		数量	平均值	VK值（%）
标准1.0mg/g	回收率（%）	6	101.12	0.23
标准0.1mg/g	回收率（%）	6	94.52	3.64
空白值	空白值（µg）	6	142.52	1.77
二水合重酒石酸尼古丁	含量（%）	3	7.05	0.65

在温度相对较低时，样本已经开始释放其中含有的水分了。当温度较高时，使用氮气后也不会出现不应有的分解。因此，将检测温度确定在140摄氏度，以便快速、完全的加热。

在测定雌激素的透皮贴片含水量时，为防止药膏与粘接材料掺杂在一起将药膏涂敷在可以透过水蒸汽的载体膜片上，在样本瓶中称重，用样本瓶塞密封好。在测定含水量时，同时也用一个有着载体贴膜的空样本瓶按照相同的方法测定出空白值。在检测开始前，应核查这一要完成系列检测的仪器系统是否能够完成六次含水量的标准检测，并确定好系统适用性。只有满足了平均回收率为97.0%～103.0%和变异系数小于3.0%的规定才能开始一系列的滴度分析，才能避免出现错误。但不是所有的样本都可以利用卡尔费休炉法进行滴定分析的。有些药物成分在较低的释水温度下就开始分解了。此时就要使用许可的滴度分析方法：使用液相萃取;检测分析方案的修改、重新认证都比较麻烦、费用较高的方法。例如液态的极化溶液样本就是不适合采用卡尔费休炉技术的样本。对于这类样本，常常可用自动化实现样本提取物的等份计量或者自动化的将液体样本输入到卡尔费休检测皿中去。样本中即可直接滴度的、又可加入热稳定的水分、合适的萃取剂从样本中萃取出来。在这一方法中也可以通过密封的瓶塞将萃取剂输入到样本中。经过规定的萃取时间之后，取出一等份的萃取液，自动的送入卡尔费休检测皿中。今天使用的定量方法比传统的手工定量方法有着明显更高的精度。

尼古丁透皮贴片的含水量测定

吸烟者最喜爱的戒烟方法就是使用尼古丁透皮贴片。在它的有效成分检测中，甲基亚硫酸盐负离子是一个重要的参考指标。在尼古丁透皮贴片使用之前首先要检查一下它的含水量多少。尼古丁贴片中的甲基亚硫酸盐负离子不适合采用卡尔费休炉技术;因为它会被分解掉。因此要将大约50mg的样本用10ml的甲醇溶解开来。经过样本制备之后始终对三个样本进行检测。

自动化技术的兴起

在医药产品含水量的检测中有许许多多的技术是可以使用的。过去几年里只能手工操作、完成的一些方法今天都可以完全的实现自动化了。上述检测试验所用的、由Metrohm公司研发生产的仪器设备和系统都是非常坚固耐用的、使用非常灵活的仪器设备和系统。例如，LTS公司就在液相萃取的含水量检测中使用了自动进样器;在非液相的库伦滴定的定量技术也使用了这种自动进样器。这种进样器有两个门;这样，就可以在这两个门中简简单单的完成样本架更换，在第二个门中用标准滴定液、在开放式的样本舟中自动化的进行容量分析了。在空间占用很少的情况下就可以完成实践中常见的滴定分析任务了。

除了考虑样本特有的性质之外，作为一家制药企业LTS公司也仪器系统的质量和技术服务都提出了很高的要求。这些要求包括了质量认证、维护保养以及售后技术服务。而所有的这一切都可以在与Metrohm公司的合作中很好的实现了。

色块

卡尔费休滴定法

传统的卡尔费休滴定法以碘为参考物质：碘与水产生碘化物而减少。与此同时，试管中的甲基亚硫酸盐负离子氧化成硫酸二甲酯。加入的碱后会使反应平衡向右移动。在这一过程中要消耗一定的水;因此所出现的反应在整个样本所含水都耗尽时即告结束。这也就意味着：样本在释放其含有的水分;同时也表示：样本中没有出现副作用。

来源：实验与分析