中国药典《药品红外光谱集》标准谱图采集全攻略
时间：2023-12-22 阅读：1019
红外光谱仪是药物研究及生产必备的分析仪器之一，而粉末压片几乎是每个测试人员的必备技能。尽管压片工作看起来简单重复且没有太多的技术含量，但是想要采集到一张能够与药典标准红外谱图相媲美的谱图数据却并不是一件轻松的事情。2023 年 10 月，中国药典《药品红外光谱集》（2023 年版）正式发布。安捷伦技术人员经过多年的工作经验的积累，将通过红外谱图评价标准、红外实验室基本要求、仪器准备、粉末压片标准工作流程、粉末压片制样过程注意事项以及谱图常见问题解析等六个方面对标准红外谱图采集流程进行详细介绍。
红外谱图评价标准
高质量红外光谱图通常需要满足以下条件：
基线平直且纵坐标在 85-100%T 之间
最强吸收峰纵坐标在 5-15%T 之间
在 2200-2400 cm-1 处没有 CO2 吸收峰干扰
在 3400 cm-1 及 1600 cm-1 附近区域没有水峰干扰
光谱信噪比好且谱线平滑
下图为使用 Cary630 FTIR 光谱仪采集的盐酸法舒地尔标准红外光谱图。
图 1. Cary630 FTIR 光谱仪采集的盐酸法舒地尔标准红外光谱图
红外实验室基本要求
使用红外光谱仪的用户实验室应具备以下条件：
实验室温度控制在 25℃ 左右，湿度控制在 50% 以下，并保证日常恒温恒湿要求
用于仪器波数准确度及光度精度验证的标准聚苯乙烯（PS）薄膜
储备溴化钾、氯化钾及石蜡油等常规试剂，并放置在干燥皿内备用
用于样品压片制备过程中的红外烘烤灯
红外压片机、模具及配套的压片工具
仪器准备
安捷伦 Cary630 FTIR 光谱仪体积小巧、性能稳定，且满足《中国药典》对红外光谱仪的所有指标要求。仪器采用主机与附件分体式的设计，用户可根据测试需求及样品类型选择合适的附件。药物粉末压片测试时，可选择主机搭配透射样品仓附件实现 400-4000 cm-1 范围内红外谱图的采集。仪器软件为符合 21 CFR Part11 法规要求的 MicroLab PC 软件，为药物研发及药物质控实验室提供安全的数据完整性保证。
粉末压片时，测试条件如下：
仪器分辨率：2 cm-1
波长范围：400-4000 cm-1
扫描次数：32 次
药物粉末压片标准工作流程
取 1-2 mg 样品与 100-200 mg 干燥后的溴化钾粉末（取决于药物红外吸收的强弱特性，二者比例可适当调整）放入玛瑙研钵中混合研磨，直至得到均匀、超细的颗粒。
组装压片磨具，将底部压头光面朝上放入模具中。将样品缓慢加入模具中并使其均匀地散布在底面压头上。
把上压头光面向下放入模具，压上压杆。将模具放入压片机中压制，压力调整到 20 MPa 左右，保持 1-2 min。
转动卸压阀，缓慢卸掉压力并取出模具。用压头反向取出片子并检查片子的均匀程度和透明度。
将样品放入样品支架并置于样品仓内进行测量。
粉末压片制样过程注意事项
为了能够获得效果良好的谱图，注意事项总结如下：
1
溴化钾及氯化钾粉末易吸水，日常应放置在干燥皿中保存。使用前须在 120℃（或 150℃）干燥箱中恒温干燥 2 小时以上。
2
为避免颗粒散射造成的基线倾斜问题，样品及试剂颗粒应进行充分研磨至 2.5um 以下，以研磨过程中粉末不再有颗粒感为宜。
3
如样品和试剂在研磨过程中发生离子交换，则需要更换试剂类型或改用糊法进行测试。
4
如果压出的片子易碎，请确认是否与加入粉末太少、压力过大或压力保持时间太长有关，可通过增加粉末体积或降低压力等方式来避免这种情况。
5
如果片子与模具粘合在一起、脱模困难，需要确认是否由样品易吸水或比较粘稠的特性引起。若是样品特性原因，可适当减少样品加入量；若是室内湿度过大或模具未清洗干净引起，可降低室内湿度或在红外烘烤灯下制备样品以及深度清洗模具等来优化。
谱图常见问题解析
获得红外谱图后，分析谱图可发现制样过程中存在的问题并优化制样过程。经常遇到的几种情况分别为：
加入样品量不合适
谱图吸收峰的强弱，可判断加入的样品量的多少。如图 2 所示，光谱 1 中所有峰为尖峰，但吸收峰强度较弱，可判定为加入样品量不足；光谱 2 中多个峰平顶饱和，可判定为加入样品量过多。根据峰强度的强与弱，可通过减少或者增加样品加入量来优化。
图 2. 光谱 1 中加入样品量太少，吸收较弱；光谱 2 中加入样品量太多，峰饱和
基线倾斜
透过率光谱越高波数越向下倾斜，如图 3 所示。通常是样品与试剂研磨不充分，光在样品上发生散射造成的。
图 3. 研磨不充分样品谱图对比
如图 4 所示，分别制备不同颗粒粒度样品的溴化钾压片并采集红外谱图。从图中可以看出，随着颗粒粒径减小，透射谱图基线的倾斜问题得到明显改善。
图 4. 不同颗粒粒度样品的溴化钾压片谱图
样品与试剂发生离子交换
在样品压片过程中，试剂与样品可能发生离子交换。如一些有机盐，可选择更换试剂类型或者采用糊法的方式来避免。以盐酸氯酯醒为例，如使用 KBr 作为研磨试剂，则会发生离子交换导致谱图发生变化，此时可选用 KCl 为研磨试剂进行压片。如图 5 所示，可以看到分别使用两种试剂压片后的谱图差异。
图 5. 分别使用 KBr 及 KCl 作为研磨试剂进行盐酸氯酯醒压片后采集的红外谱图
二氧化碳干扰峰影响
用户经常会发现在 2200-2400 cm-1 处出现杂峰，这主要是因为空气中二氧化碳浓度变化引起的，如图 6 所示。从图中可见，此特征峰有时为正峰，有时候为倒峰，造成这种差异的原因是扫描背景谱图与扫描样品谱图时环境中二氧化碳的浓度发生了变化。所以在进行红外谱图采集的过程中，工作人员应尽量避免对着样品仓的位置呼气，同时要尽量降低背景与样品扫描的时间差。
图 6. 二氧化碳对光谱影响示意图
结语
以上经验总结，希望能够对日常工作中需要使用红外光谱仪的用户带来一些启发。通过对工作细节的优化，能够轻松获得一张可与药典中标准红外谱图相媲美的结果。