過程分析技術在結晶過程中的應用研究進展

吳思俊，龍之祥，彭祖仁，仇 萍，李 正，李文龍*

(1.天津中醫藥大學 中藥制藥工程學院，天津 301617;2.省部共建組分中藥國家重點實驗室，天津 301617; 3.湖南正清制藥集團股份有限公司，湖南 懷化 418000)

結晶(Crystallization)是指從飽和溶液中凝結，或從氣體中凝華出具有一定幾何形狀的固體的過程，是分離與純化中最傳統的操作之一[1-2]。因其高效、低能耗、污染小的特點，結晶已在制藥、化工及石油領域取得了廣泛應用。在醫藥生產領域，約有85%的產品在生產過程中包含結晶操作[3]。結晶過程決定了固態產品的形貌、晶型及純度等多種特性，此外還會對結晶產品活性藥物成分的整體生產效率產生重要影響，主要表現在對下游操作的影響[4]。因此，對藥物結晶過程進行有效控制對于藥物生產過程總效率的提高和藥物成品質量的改善具有重要意義。然而，在實際生產過程中，大部分藥物分子往往不止一種晶體形式，同一藥物的晶體可能具有兩種或兩種以上的晶胞常數和空間結構，這種現象被稱為多晶型現象[5]。對某些藥物而言，晶型是影響其臨床療效的關鍵因素之一。同一藥物由于晶型不同，其溶解度、密度、硬度、熱穩定性等理化性質可能存在顯著差異，進而影響藥物的生物利用度，并最終對藥效產生影響，良藥可能變成無效藥甚至是毒藥[6]。

近些年，關于監控晶型轉變過程的相關研究也并未中斷，但大多數企業主要采用傳統的調控策略。這種策略對流程和運行軌跡要求固定的操作流程，并受到監管部門的嚴格管控，所以結晶過程可調控的空間范圍很小。因此，產品質量需通過最終檢測的方式來決定。這種通過對最終產品進行多次重復檢測來表征結晶過程輸入輸出關系的策略往往無法突破過程變化的“黑匣子”，因此開發出一套對整個結晶過程進行監測、反饋，并最終實現有效調控的研究方法顯得尤為重要[7]。

2004年，過程分析技術(Process analytical technology,PAT) 概念由美國食品藥品監督管理局(FDA)提出，該技術強調對制藥工藝過程機制的理解，通過實時監測、分析以及調控關鍵物料和工藝參數來確保最終產品的質量和工藝過程的可靠性[8-9]。PAT中的分析是涵蓋多學科的綜合性分析，PAT的應用貫穿整個制藥生產過程。在液體制劑生產過程(如醇沉、堿沉、柱層析、配液、萃取、反應等)質控領域，關于PAT技術的應用已有研究報道[10-17]。而結晶工藝的監控則較為特殊，它涉及液體與固體兩部分，前者是通過監測溶液濃度進行調控，后者則是通過獲取晶體固相信息的方式實現這個目標。對于這種復雜的制藥工藝體系，傳統的分析技術和控制策略已不再適用。運用PAT技術進行結晶過程在線監控，有助于結晶工藝的開發、優化、分析以及調控，減少過程的不確定性和風險，從而最終實現由質量源于檢驗(Quality by test,QbT)向質量源于設計(Quality by design,QbD)理念的轉變[18]。近年來，連續結晶技術在制藥生產領域得到了較大關注，與目前較為普遍的間歇結晶技術相比，連續結晶技術的生產效率及產品質量更高，且操作和控制更便捷，但同時也對檢測技術提出了更高的要求。為了快速、精準地檢測體系中溶解度等參數，需實時監測結晶過程的組分濃度和溫度，并結合粒度分布，從而有效調整結晶過程的操作參數，最終得到制藥工藝需要的結晶。連續結晶技術在飛速發展的同時也對PAT技術的發展起到了鞭策作用[19]。隨著PAT技術的發展，結晶過程成功應用了眾多新穎且實用的技術，例如拉曼光譜(RS)[20]、衰減全反射傅里葉變換紅外光譜(ATR-FTIR)[21]、衰減全反射紫外/可見光譜(ATR-UV/Vis)[22]、近紅外(NIR)光譜[23]、粒子圖像測量(PVM)以及聚焦光束反射測量(FBRM)等原位監測技術[24-25]，有效提高了數據質量與監測靈活性，同時保證了過程的可靠性。本文將對上述幾種技術的原理及其相關應用進行綜述，并對結晶過程在線監控技術的未來發展趨勢進行展望。

1 基于結晶過程溶液濃度信息的PAT

用于在線監控結晶過程的PAT技術可分為兩大類。第一類即通過測定溶液濃度進而對結晶過程進行監控的技術，常見的有衰減全反射模式光譜儀和電導率儀。然而，由于電導率儀易受細小顆粒和晶垢的影響，不適用于有機溶液體系，所以在結晶研究中應用較少。在結晶過程中，目前應用最為廣泛的衰減全反射模式光譜技術為ATR-FTIR和ATR-UV/Vis[26]。

第二類用于結晶過程的PAT技術是能直接提供固相信息(例如晶型、顆粒尺寸以及形貌分布等)的技術。晶體的形貌不僅包括形狀信息還包括晶型信息，因此獲取晶體形貌的相關特征對于結晶過程控制尤為重要。目前市面上的顆粒尺寸和晶型檢測的PAT技術有RS[27]、NIR光譜[28]、FBRM[29]和X射線衍射(XRD)[30]等技術。但對于晶體形貌的監測，原位成像技術往往是最便捷且高效的手段，主要有PVM[31]和熱臺偏光顯微鏡(HSPM)[32]等。

1.1 過飽和度與衰減全反射傅里葉變換紅外光譜技術

過飽和度是晶體生長和成核的基本推動力，同時也是控制成品質量的重要工藝參數，并將最終決定晶型尺寸分布[33]。當過飽和度低時，晶體生長快于成核，從而導致更大的晶體尺寸分布。當過飽和度高時，晶體成核優先于晶體生長，則會導致晶體尺寸變小。因此如何實現對結晶過程中過飽和度變化的監測與表征，并最終使其處于一個動態、可控制的范圍內已成為制藥行業中的熱點問題[34]。近年來，隨著PAT技術在各領域的迅速發展，結晶過程過飽和度表征技術有了長足的進步。其中，ATR-FTIR技術已成為評估冷卻和反溶劑結晶過程中過飽和度的主要手段之一。

圖1 不同濃度L-谷氨酸溶液在相同溫度下的紅外光譜[42]Fig.1 IR spectra for different L-glutamic acid solution concentrations at the same temperature[42]

ATR-FTIR是通過檢測樣品吸收光學致密晶體反射出的紅外衰減波所產生的信號，然后將該信號轉化為紅外光譜，最終實現樣品表層化學成分結構信息的表征[35]。利用衰減波的目的是減弱紅外吸收信號的強度，使溶液中化學成分信息獲得更好的表征，這也是ATR-FTIR技術與中紅外光譜技術的顯著區別之一。ATR-FTIR技術主要有以下優勢：①與普通紅外光譜相比，ATR-FTIR制樣簡單，幾乎無需對樣品進行任何處理;②檢測速度快、靈敏度高，檢測點可達數微米;③可實現原位檢測、實時跟蹤;④環境友好，污染小。這些優勢使得ATR-FTIR技術在結晶過程過飽和度的表征研究中頗受歡迎[36]。ATR-FTIR可根據不同組分的特征吸收峰對每種組分進行定性和定量分析[37-38]。同時，作為一種實用且強大的在線分析技術，除了在結晶過程中的應用外，其在藥物生產的其他多個環節，如混合度監測、活性成分含量測定和包衣過程監控等均有應用[39]。Barrett等[40]利用ATR-FTIR吸收峰高度來描述溶質的溶解度和溶解濃度，進而描述過飽和度，為苯甲酸結晶放大工藝過程中過飽和度的控制提供了依據。這種峰高反饋控制方法可將溶解濃度控制在特定的設定值，進而提供一個不僅可消除過量的細粉和結殼，而且可顯著提高晶體生長和顆粒尺寸控制的環境。Zhang等[41]利用ATR-FTIR采集了L-谷氨酸冷卻結晶過程中的亞穩態區(MSZ)與欠飽和區(USZ)的紅外光譜，運用偏最小二乘算法分別建立MSZ光譜區、USZ光譜區和MSZ-USZ光譜區的溶液濃度校正模型，結果顯示用MSZ譜區進行建模，在保證操作溫度變化穩定的前提下，可以準確預測結晶過程中的溶液濃度。張方坤等[42]以L-谷氨酸結晶過程為例，探究了水和溫度對溶液ATR-FTIR測量的影響(如圖1)，結果發現運用對應溫度差譜法可有效消除水峰對溶質光譜測量的干擾，進而提升溶液濃度光譜標定模型的預測精度。

1.2 衰減全反射紫外/可見光譜

ATR-FTIR和ATR-UV/Vis兩類ATR光譜分析技術均適用于對溶質濃度的檢測[43-44]。前者因紅外光譜的吸收光譜帶寬，使得大多數有機物質會對紅外光譜產生響應，但運用該方法需要建立濃度校正模型，且該模型會受到溶劑背景、測試條件等影響[45]。相比之下ATR-UV/Vis因其波長與光程成反比，所以能夠分析得到更薄層的表面信息，且成本較低，成為結晶過程工藝研究的有效方法之一。雖然在某種程度上，ATR-UV/Vis技術不利于混合多組分的定量分析，但相對而言，由于譜圖簡潔，因此若復雜體系中目標物質含有不受干擾的特定吸收峰，建模過程將非常簡捷，模型預測效果也較為穩健。

圖2 鄰氨基苯甲酸和對氨基苯甲酸的紫外光譜[47]Fig.2 UV spectra of OABA and PABA[47] OABA：o-aminobenzoic acid(鄰氨基苯甲酸); PABA：p-aminobenzoic acid(對氨基苯甲酸)

ATR-UV/Vis是由價電子躍遷產生的一種電子光譜，該技術通過檢測物質對紫外/可見光的吸收程度，可得出該物質的組成、含量以及結構信息，其獲取信息便捷且精確。由于藥物的大多數活性成分具有紫外吸收，所以ATR-UV/Vis的適用范圍很廣泛，在藥物的結晶過程中可同時實現對晶體成核、多晶型的轉變與過飽和度變化的原位監測[46]。如圖2所示，Saleemi等[47]使用ATR-UV/Vis光譜技術對鄰氨基苯甲酸(OABA)、對氨基苯甲酸(PABA)的反溶劑/冷卻結晶過程進行研究，利用主成分分析和人工神經網絡對ATR-UV/Vis光譜數據進行分析，獲得了性能良好的校正模型，實現了對兩者濃度的同時監測。李炳輝[48]采用ATR-UV/Vis光譜探究不同降溫速率、反溶劑添加速率對結晶過程的影響，測定了5’-肌苷酸二鈉和5’-核苷酸二鈉的反溶劑/冷卻結晶過程的動力學參數，結合指數型經驗方程回歸得到了一系列不同初始溶劑、不同初始溫度時不同降溫速率、反溶劑添加速率的動力學方程，具體控制策略是通過對比過飽和度與預設范圍值的上下限，確定過飽和度調整方向。當過飽和度高于上限時，減小降溫速率和/或反溶劑添加速率;當過飽和度低于下限時，則增大降溫速率和/或反溶劑添加速率;當過飽和度在預設范圍內時，則不改動工藝參數。此外，ATR-UV/Vis光譜還常被用于撲熱息痛、模型藥物AZD7009的結晶過程濃度監測，并且構建了過飽和度控制策略[49- 50]。

2 基于固相信息的PAT技術

2.1 拉曼光譜技術

在藥物生產過程中，最終藥物的純度非常重要，因為藥物中的雜質會降低藥物療效[51]，甚至產生副作用，例如產生原始藥物不具有的生理毒性[52]。藥物成品中的雜質是指與藥物具有一定關系，能影響藥物純度并會導致藥效產生偏離的物質。這些雜質可能來自于操作時加入的表面活性劑、添加劑，或來自合成藥物時產生的副產品、催化劑殘留物，也可能來自藥物生產時添加的溶劑等[53-54]。結晶過程中雜質析出的原理主要有：①雜質吸附在晶體表面;②雜質嵌入晶格;③溶劑包裹。重結晶是提高結晶產品純度的傳統方法之一，但這種方法會降低產品的產量，且會使生產過程變得更加繁瑣。另一方面，藥物的多晶型現象普遍存在，藥物的不同晶型之間雖具有相同的化合物結構，但由于晶格中藥物分子排布不一，不同晶型藥物的多項理化性質和生物有效性往往存在顯著差別，進而影響藥物的生物利用度、穩定性以及療效。因此建立多晶型藥物的晶型監測方法，對多晶型藥物結晶過程進行監測與調控，對于提升產品質量和保證藥物安全性及有效性具有重要意義。近年來，隨著科研人員對RS技術認識的深入，RS技術越來越多地應用于多晶型藥物的結晶過程監控以及結晶過程雜質研究。在藥物結晶過程中，該技術實現了對結晶過程中晶體純度和晶型狀態的在線監測，滿足藥物生產過程中越來越高的結晶質量要求。

RS是一項成熟的在線監測技術，屬于散射光譜，主要用于研究晶格和分子的振動模式、轉動模式以及在某一系統中的其他低頻模式。RS與紅外光譜在分子結構分析上的互補性也是其獲得廣泛應用的原因之一[55]。RS譜峰比較尖銳，在研究無機混合物時峰強度強于紅外光譜，一些紅外光譜無法測定的結構信息往往在RS上能很好地呈現，相反，在鑒定有機化合物時紅外光譜優勢則更加明顯。由于水具有很強的紅外吸收，而具有很弱的RS吸收，所以RS技術也常用于液體結晶過程的研究。在線拉曼技術可以監測晶型轉變過程，能對晶型轉變的起點和終點進行判別，并獲取晶型轉變動力學信息，從而有助于更深層次地理解該晶型的轉變工藝，了解在實驗條件下需要熟化的時間，以避免因摻雜過量雜質晶而影響藥物的整體療效。在線拉曼技術還可對結晶過程中晶體和溶液進行同時監測，用以定性和定量跟蹤溶液濃度和固相晶型產品濃度的變化趨勢，得到析晶趨勢圖，從而可以直觀判斷析晶點、析晶速率和析晶平衡等數據，還可建立定量標準模型，得到體系的實時過飽和度數據，直接從源頭控制結晶過程，尤其適用于多晶型的工藝開發，達到優化工藝參數的目的[56]。楊偉峰等[57]以硫酸氫氯吡格雷片為研究對象，利用激光顯微共焦拉曼光譜儀建立不同廠家藥片晶型的定性判別模型，聚類分析結果表明8批硫酸氫氯吡格雷片屬于晶型Ⅰ，3批屬于晶型Ⅱ，經驗證，該模型的靈敏度、專屬性、陰性預報性和檢出效率均良好。Hennigan等[58]利用透射拉曼光譜技術成功對吡拉西坦片劑中的FⅡ多晶型雜質含量進行預測，結果顯示雜質含量占活性藥物成分(API)總含量的6%～7%。Lipi?inen等[59]以吡羅昔康為研究對象，對比了低頻和中頻拉曼光譜在藥物晶型定量中的檢測能力，吡羅昔康多晶型和水合物在低頻區和中頻區均顯示出明顯的光譜差異，實驗結果表明，利用低頻數據建立的定量模型預測性能更佳。

2.2 近紅外光譜技術

NIR光譜技術作為一項成熟的PAT技術，目前已在農業、石油化工、食品加工以及制藥等領域取得了廣泛的應用。NIR光譜主要記錄的是含氫基團(C—H、O—H、N—H等)的倍頻和合頻吸收峰，往往用于反映待測物的整體信息[60]。該技術主要具有以下優勢：①無損，檢測速度快;②光譜包含信息豐富，可用于定性定量分析;③檢測模式豐富，應用范圍廣;④環境友好，污染小。近年來，NIR光譜技術在結晶過程在線監控中也有研究報道，主要應用于結晶度、晶型、晶體粒徑的監測與調控。

Lee等[61]運用NIR光譜技術對吲哚美辛的反溶劑結晶過程進行監控，采用主成分分析對NIR光譜進行分析，成功實現了對吲哚美辛反溶劑結晶過程中晶型和晶體粒徑的實時監控。Ma等[62]以L-谷氨酸結晶過程為研究對象，采集了不同溶液濃度、不同粒徑和不同溫度的L-谷氨酸溶液NIR光譜，結合遺傳算法和支持向量機兩種方法建立校正模型，該模型成功應用于L-谷氨酸冷卻結晶過程監控。賈燕花等[63]采用NIR光譜技術測定不同相對結晶度的注射用頭孢曲松鈉樣品的NIR光譜，與使用XRD技術測定的樣品相對結晶度關聯并建立校正模型，用該模型預測49個廠家生產的49批樣品的相對結晶度，結果顯示模型預測結果與XRD技術測得的結果趨勢一致。

2.3 聚焦光束反射測量技術

隨著制藥工藝的需求，對晶體粒度的分析方法越來越多。結晶過程中顆粒晶體的粒度分布，不僅會對其堆密度和流動性產生較大影響，進而影響整個藥物生產過程的效率，并且對于最終藥物的儲存、生物利用度和溶出度的控制也至關重要[64]。然而，適合對生產過程中晶體藥物的粒度進行在線檢測的技術卻不多，目前最主流的在線檢測技術之一是FBRM。制藥工藝發展的需求促進了FBRM技術在結晶過程粒度在線檢測領域的應用。

圖3 HNIW結晶過程的在線監測實驗裝置簡圖[69]Fig.3 Schematic diagram of HNIW crystallization process on-line monitoring experimental device[69]

FBRM是一種基于探針監視的高效、準確的結晶過程控制技術，可以有效識別顆粒的聚集和重疊等行為[65]。該技術通過測定激光束在與粒子接觸前后的光的反射時長，測定出粒子的弦長分布，從而確定粒子粒度，并通過反射數量確定晶體數量[66]。在結晶過程中，FBRM技術通常用于顆粒的成核過程和溶解過程的在線監控，目前主要用于監測成核和表征介穩區寬度，以及監測粒子生長、聚結、微觀形貌等，同時還被廣泛用于溶液中顆粒數量和粒徑的監測研究[67-68]。Yang等[69]聯用FBRM和RS技術對六硝基六氮雜異纖鋅烷(HNIW)的反溶劑結晶過程進行監控，成功獲得HNIW多晶型的動力學信息并對β晶型和ε晶型藥物濃度進行表征，最終實現了HNIW在結晶過程中的成核動力學和生長速率的成功監測，實驗裝置見圖3。Pandit等[70]運用FBRM探針測得粒子數和粒子弦長分布數據，通過簡單的展開工具直接從已知的弦長分布測量值計算得到粒徑分布情況，為測試該粒徑分布預測模型的準確性，使用對乙酰氨基酚和對氨基苯酚雙晶體系對模型進行驗證，結果顯示該模型的預測精度良好。孫苗[71]運用FBRM技術對燈盞花素抗溶劑結晶過程進行全面、快速、高效的監控，揭示了顆粒的形態、弦數以及弦長分布，闡釋了抗溶劑結晶過程的3個階段和終點，有利于保障批次間質量一致性和產品質量。

2.4 X射線衍射技術

XRD是一項主要用于實時監控抗生素等藥物的結晶及晶型轉變過程的PAT技術。其基本原理主要是根據X射線入射到晶體時，晶體中規則排列的晶胞中的原子間距離與入射X射線波長有相同數量級，故由不同原子散射的X射線相互干涉，在某些特殊方向上產生強X射線衍射，衍射線在空間分布的方位和強度與晶體結構密切相關[72]。運用XRD技術監控藥物結晶過程無需破壞樣品，且擁有較為成熟的實驗技術以及數據分析方法，測定結果具有較高的可靠性。汪佑宏等[73]以我國特有黃藤為研究對象，應用XRD技術測定γ射線輻照前后纖維素中晶體的尺寸，探究晶體尺寸與物理力學性質之間的關系，結果顯示，隨著黃藤藤齡的減小，晶體寬度在1 901～3 019 nm范圍內總體呈下降趨勢，晶體長度在4 118～28 824 nm范圍內變化，經γ射線輻照后黃藤晶體寬度在2 139～3 540 nm范圍內變化，晶體寬度變化范圍和平均值均有所增大，晶體長度在5 765～38 432 nm范圍內變化。針對天然纖維素的特殊晶體結構和分峰法測量結晶度的影響因素問題，劉治剛等[74]采用XRD技術擬合分峰法測定天然纖維素結晶度，探究無定型峰位置、峰形參數以及掃描范圍的選擇對結晶度測量的影響，確定擬合函數為pV，無定型峰位置為18°，掃描范圍為7°～40°時，天然纖維素結晶度的測定值重現性最好。Davis等[75]應用XRD技術及高能同步輻射技術，對氟滅酸濕法造粒過程進行在線監控，結果發現濕法造粒可使氟滅酸由介穩晶型向穩定晶型轉變。

2.5 原位成像技術

2.5.1 粒子圖像測量技術多晶型是指某種藥物固體分子在結晶時具有2種或2種以上的分子構型[76-77]。當前市面上絕大多數固體藥物的存在方式均為晶體，藥物晶體的多晶型現象也隨之成為一個普遍存在的問題。近年來，隨著PVM技術在結晶過程在線監控領域的快速發展，越來越多藥物的其他晶型被發現，它們的化學組分雖然一致，但由于形貌不同，導致不同晶型的藥物在物理或化學特性上產生顯著區別，包括藥物的保質期、生物利用度、溶解度以及藥物效果等。甚至某些藥物由于晶型的改變，其藥性發生徹底的變化。所以，在藥物生產過程中通過PAT技術對藥物晶型進行監測與調控是非常重要的環節。在目前的晶型在線監測研究中，常將PVM和FBRM兩種原位檢測技術聯用，通過結果反饋對晶型進行調節，從而得到需要的藥物晶體。

PVM是一種基于探針的高分辨率原位視頻顯微鏡。該技術通過6個獨立的激光源照射懸浮液以產生散射光，該散射光被電荷耦合器件(CCD)接收，然后通過相應的設備將產生的圖像顯示在配套軟件上。該技術具有無需采樣以及離線分析的特點，可反映結晶過程的晶體形貌特征，通過連續生產高分辨率圖像以直觀地觀測晶體生長情況。在結晶過程中，PVM通常用于表征顆粒的粒度、固體顆粒溶解、成核、生長以及顆粒數量和形狀演化等，能夠準確、直觀地對結晶過程中多晶型的轉變、聚結以及晶析等現象進行實時監測[78-79]，通過測定結果對結晶過程中的工藝參數進行調節，從而得到制藥工藝需要的藥物晶體。

在結晶過程中，將FBRM與PVM兩種技術聯用具有以下優點：①有效避免在測量過程中引入其他誤差;②實現對顆粒數量和粒徑進行高重復性和高重現性的測量;③提高實驗精確度及效率;④幫助使用者實時監測和控制晶體的晶型、粒徑和形狀，實現對結晶過程快速、多角度的研究。Kutluay等[80]分別用FBRM和PVM探針考察了停留時間、攪拌速度、進料速度、過飽和度對硼酸晶體的晶型尺寸分布和晶體形狀的影響，通過實驗確定了硼酸的成核速率和生長速率。結果表明，攪拌速度對晶體弦長分布和結晶習性有顯著影響。用PVM和顯微鏡對硼酸晶體的照片進行了對比分析，該方法也可用于其他硼化合物的結晶過程研究。武潔花[81]用PVM和FBRM對頭孢唑林鈉的溶解過程進行了表征，并成功實現頭孢唑林鈉晶型轉化過程的監測。Jochen等[82]運用4種不同的原位分析技術監測L-谷氨酸溶劑介導的結晶過程，其中PVM和FBRM用于檢測晶體在轉化過程中的弦長和形狀變化，RS技術用于監測晶型轉變過程，ATR-FTIR技術則被用于監測溶液濃度變化，將4種技術聯用很好地實現了對L-谷氨酸結晶過程的在線監控。

圖4 紅霉素二水合物(A)與PEG 6000(B)的晶型轉化過程[85]Fig.4 Crystal transformation process of EM(A) and PEG 6000(B)[85] *EM:erythromycin(紅霉素);PEG 6000:polyethylene glycol 6000(聚乙二醇6000)

2.5.2 熱臺偏光顯微鏡技術使用HSPM技術可在熱臺上進行小規模結晶實驗，并能實現對結晶過程的實時監控。該技術主要通過內置數碼攝像頭記錄每一時刻的樣品狀態，然后根據晶體狀態信息對結晶過程進行反饋并調節，使其按照預期方向發展。然而，HSPM通常只能得到抗生素等藥物晶型的信息，所以通常將其與其他技術聯用對結晶過程進行在線分析與監控[83]。Shyr等[84]將HSPM技術、調制差示掃描量熱法和實時廣角XRD技術聯用以研究LDA(L-lactide/D-lactide as-spun) 纖維和LDH(L-lactide/D-lactide hot-drawn) 纖維的均晶以及立體復合晶體在加熱過程中的結晶熔融行為、纖維形態和晶體結構演變，獲得了較好的效果。Mirza等[85]聯用HSPM、變溫X射線粉末衍射和調制差示掃描量熱法對紅霉素的多晶轉變行為進行在線監控，發現紅霉素二水合物與聚乙二醇6000(PEG 6000)使用熱熔法生產固體分散體時會發生表面反應(如圖4所示)，熔融過程中當PEG 6000不存在時會導致紅霉素二水合物的失水及晶型的轉變，研究者利用HSPM技術和在線XRD技術實現了晶型轉變過程的實時監測，有助于紅霉素二水合物結晶過程的調節與控制。

3 總結與展望

在制藥生產過程中，約有超過90%的藥物其藥效成分是以晶體的形式存在，對結晶過程進行持續探索和研究，并最終實現結晶過程的可控可調是結晶領域目前及未來的發展趨勢[86]。近年來，PAT技術被廣泛運用于結晶過程的在線監測研究中，PAT技術的有效性、便捷性以及可靠性已得到業界研究人員的認可。本文詳細介紹了目前主流的結晶過程PAT技術，例如ATR-FTIR、ATR-UV/Vis、NIR、RS等。并且介紹了這幾種技術在結晶過程監測、多晶型研究、晶型轉化方面的應用,表1列出上述技術的具體應用和特點。PAT技術的應用不僅有助于加深對結晶過程的理解，為結晶過程控制提供技術支持，而且已發展成相關領域研究中與傳統分析手段相輔相成的一門技術。但就目前而言，PAT技術的特異性較強，數據處理及分析難度偏高，對操作人員專業要求較高，所以促進PAT技術的發展和普及，構建學術界與企業界直至產學研的技術共享體系，使PAT技術得到真正意義上的普及與應用具有重要意義。

表1 PAT技術在藥物結晶過程中的應用與特點Table 1 Application and characteristics of PAT in pharmaceutical crystallization process