藥物安全與國計民生息息相關(guān)，世界各國都越來越重視藥物質(zhì)量安全。2010年國際人用藥品注冊技術(shù)協(xié)調(diào)會(ICH)發(fā)布了Q3D元素雜質(zhì)指導(dǎo)原則，ICH*Q3D準(zhǔn)則規(guī)定了24種有毒元素每天攝入的限制量，并要求對這些元素進行高靈敏度、高精度測量。美國、歐盟也進一步限制了藥品中的元素雜質(zhì)水平，藥品中元素雜質(zhì)的控制越來越受到關(guān)注。

       各種化學(xué)和儀器分析方法在解決藥品研發(fā)和質(zhì)量控制中發(fā)揮著重要作用。目前常用于藥品質(zhì)量控制和評價的分析技術(shù)主要包括：化學(xué)法、色譜法、光譜法、電化學(xué)法、電泳法、流動注射和順序注射分析以及聯(lián)用技術(shù)等。X射線熒光光譜分析法(X-rayFluorescenceSpectrometry，XRF)是元素成份分析中最為有效的方法之一，此方法測試元素范圍廣，可測定原子序數(shù)5B-92U（Be）的所有元素，并可多元素同時測定，是一種快速且精密度高的分析方法，廣泛應(yīng)用于冶煉、地礦、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、醫(yī)藥、考古、工業(yè)制造和司法鑒定等眾多領(lǐng)域。x射線熒光光譜具有快速、無損、前處理簡單、分析精度高、分析范圍廣、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。在藥品檢測方面，XRFS多用于藥品的元素成分分析以及鑒定評價和質(zhì)量控制。

一、Ｘ射線熒光光譜法（XRFS）在藥物檢測標(biāo)準(zhǔn)中的現(xiàn)狀

      《美國藥典》〔USP〕41版通則〈735〉、《歐洲藥典》〔EP〕9.0版通則〈2.2.37〉和《英國藥典》〔BP〕2019版〈附錄ⅡK〉均收載了XRF技術(shù)。USP介紹了XRF的定義、儀器原理、儀器性能、測定方法、確認和驗證等內(nèi)容。EP介紹了XRF的定義、原理、測定方法、校正方法及計算公式。BP介紹了XRF的原理、儀器、基體效應(yīng)和干擾、樣品制備、測定方法、儀器性能控制和驗證要求。BP還指出XRF作為質(zhì)量控制或過程控制方法，廣泛用于篩選原料藥和制劑中的元素雜質(zhì)。由于XRF的非破壞性，適用于過程分析技術(shù)（PAT），如分析原料藥中殘留的痕量催化劑。
       2020年版中國藥典（四部）新增通用技術(shù)名單包含〈0461X射線熒光光譜法〉，P57。

       標(biāo)志著我國藥物雜質(zhì)元素分析上邁出了重要一步，有效補充了現(xiàn)有分析手段，特別是在快速篩選和質(zhì)量控制上。

二、X射線熒光光譜儀（XRF）的原理、分類和特點

       X射線熒光光譜（XRF）法是利用初級X射線光子激發(fā)待測物質(zhì)中的原子內(nèi)層電子，使之產(chǎn)生特征X射線熒光（次級X射線），通過精確測量熒光的能量或波長，根據(jù)波長與元素序數(shù)間的關(guān)系以及熒光強度與含量的正比關(guān)系，對被測樣品中的元素進行定性、定量分析的方法。
       XRF具有分析速度快、分析元素范圍廣、前處理簡單、污染小、成本低以及無損等優(yōu)點，可用于各類樣品中主、次、痕量多元素同時測定。根據(jù)分光方式及光路的不，XRF可分為波長色散型WDXRF、能量色散型EDXRF、全反射型（TXRF）等。WDXRF分辨率高、檢出限低，體積大，需要較強的光源和專用的晶體光學(xué)元件，價格高。EDXRF不使用分光晶體，光路相對簡單，光源功率也相對較小，價格低。自20世紀60年代早期開始逐漸商品化，隨著硬件和軟件的不斷發(fā)展，逐漸成本元素成份分析的主要手段之一。目前同時配備XRF、ICP、ICP-MS是國內(nèi)外分析實驗室的趨勢，利用XRF分析含量較高的元素，用電感耦合等離子體質(zhì)譜ICP-MS分析低濃度的元素。

三、XRF在藥物元素分析中的應(yīng)用

1、在藥物研發(fā)中的應(yīng)用

       制藥企業(yè)通常將新藥研究重點聚焦于未滿足的醫(yī)療需求上，新藥的研發(fā)速度往往由患者驅(qū)動。因此藥物研發(fā)過程中快速做出決策，可更快地提高患者的治愈率，元素雜質(zhì)分析是提高研發(fā)效率的一個重要步驟。金屬催化劑通常用于原料藥的合成中，研發(fā)者需要監(jiān)測各種原料和合成工藝中金屬催化劑的殘留情況，從而實施有效的控制策略。通常使用靈敏度高、精密度高和選擇性好的電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-OES或ICP-MS）對藥物中的元素雜質(zhì)進行分析。然而在藥物研發(fā)期間許多樣品不需要這些昂貴、費時、靈敏度高的技術(shù)。研發(fā)者通常需要快速確定元素含量，以提高優(yōu)化合成工藝的效率。XRF可更快速、更便捷地測定原料、中間體和研發(fā)樣品中的元素雜質(zhì)含量，同時保證必要的準(zhǔn)確度。XRF可替代傳統(tǒng)的ICP-OES測定金屬雜質(zhì)含量，快速確定金屬催化劑去除工藝的有效性，可為原子光譜和工藝化學(xué)部門節(jié)省近兩個月的全職人力工時，同時節(jié)省溶劑、氬氣和耗材等使用費用。

2、在原料藥元素雜質(zhì)分析中的應(yīng)用

       作為提高藥物安全性和有效性的一部分，制藥企業(yè)和監(jiān)管機構(gòu)對原料藥（API）的雜質(zhì)控制十分重視。元素雜質(zhì)可以從各種來源（如原料、試劑、溶劑、催化劑、反應(yīng)容器、管道和其他用于合成藥物的設(shè)備）引入原料藥中。由于某些元素具有潛在的毒性，美國FDA指南指出，在制藥生產(chǎn)中控制殘留元素含量至關(guān)重要。MarguE等利用WDXRF測定原料藥中的金屬雜質(zhì)鐵、鋅、鉻、鎳方法的檢出限和定量限滿足歐洲藥品評價局（EMA）和ICHQ2（R1）的要求，適用于原料藥目標(biāo)無機雜質(zhì)的定性和定量檢測。與藥典的重金屬目視比色檢測方法不同，該技術(shù)可以輕松實現(xiàn)自動化，是快速常規(guī)分析的理想工具。催化在醫(yī)藥化學(xué)工業(yè)中具有重要的作用，它可以減少碳-碳和碳雜原子鍵形成過程中的活化能，從而提高結(jié)構(gòu)改造的效率，降低總成本和時間。鈀通常被認為是原料藥形成碳-碳和碳雜原子鍵應(yīng)用最廣泛的金屬，在醫(yī)藥工業(yè)中廣泛用于催化反應(yīng)，但必須將其除去后方可成為藥用原料。MarguE等通過X射線熒光光譜儀建立了一種簡單、快速、可靠的分析方法，可測定三唑類抗真菌原料藥中催化劑靶的殘留量。
        EDXRF類型中的TXRF比傳統(tǒng)EDXRF的背景信號更低且檢測限低3個數(shù)量級，還具有動態(tài)范圍寬（至少4個數(shù)量級）、所需樣品量小（ug）、定量簡單、基體效應(yīng)可忽略等優(yōu)點，可通過內(nèi)標(biāo)實現(xiàn)對原子序數(shù)在14~92內(nèi)的多元素快速定量測定，是一種快速的元素篩選分析技術(shù)。WagnerM等利用TXRF研究了不同來源的胰島素、普魯卡因和色氨酸樣品中的微量元素的含量比例，得到了元素指紋圖譜相關(guān)信息，能夠區(qū)分不同生產(chǎn)純化工藝的不同批次的樣品。LsztityA等利用TXRF篩查發(fā)現(xiàn)，左旋多巴中金屬含量低于5ug/g，亞葉酸鈣中鐵、鋅、鍶的含量分別為為44、10、6ug/g，馬來酸依那普利中鐵的含量為17ug/g，AntoszFJ等利用TXRF對原料藥樣品中的鈀和銅進行了定量分析，測定結(jié)果在檢出限、定量限、準(zhǔn)確度和精密度方面與ICP-MS相當(dāng)。

3、在藥用輔料元素雜質(zhì)分析中的應(yīng)用

       2015版《中國藥典》采用原子吸收光譜法（AAS）測定明膠空心膠囊中的有毒重金屬鉻的殘留，該法需要復(fù)雜的前處理過程，時間消耗較長。李俊卿、尹利輝等建立了EDXRF快速檢測明膠空心膠囊中鉻的含量。方法的檢測限為10mg/Kg，與AAS測試結(jié)果比較，Cr含量大于10mg/Kg的陽性樣品的檢測率為100%。該方法可以無損傷直接測試樣品，一次同時分析多種元素，分析時間，4分鐘即可篩查出一個樣品，大大提高了分析效率。

4、在制劑元素雜質(zhì)分析中的應(yīng)用

       對患者而言，藥物制劑的安全性和有效性更為重要。因此袁重點研究XRF在制劑元素雜質(zhì)分析中的應(yīng)用比工藝研發(fā)時分析個別原料藥的元素雜質(zhì)殘留量更有意義。GoncalvesLML利用WDXRF對兩種原研藥和仿制藥中的金屬元素雜質(zhì)含量進行了測定，結(jié)果顯示W(wǎng)DXRF在一定范圍內(nèi)具有可接受的線性、精密度和準(zhǔn)確度，適用于藥物制劑中銅、鋅、鐵、鉻雜質(zhì)的測定，是藥典中重金屬目視比色檢測法、AAS、ICP的良好替代方法。
       由于制樣簡單、設(shè)備和分析成本較低，以及可對大量樣品進行快速篩查，XRF已被美國FDA用于各種監(jiān)管用途。

四、2020《中國藥典》〔四部〕〈0461X射線熒光光譜儀〉通用技術(shù)要求

        X射線熒光光譜法(XRF)是一種基于測量由初級X射線激發(fā)的原子內(nèi)層電子產(chǎn)生特征次級x射線的分析方法。XRF可用于液體、粉末及固體材料的定性、定量分析。XRF儀可分為波長色散型(WDXRF)和能量色散型(EDXRF)。
       當(dāng)X射線照射到供試品時，供試品中的各元素被激發(fā)而輻射出各自的熒光x射線。通過準(zhǔn)直器經(jīng)分光晶體分光，按照布拉格定律產(chǎn)生衍射，使不同波長的熒光x射線按照波長順序排列成光譜，不同波長的譜線由探測器在不同的衍射角上接收。根據(jù)測得譜線的波長識別元素種類;根據(jù)元素特征譜線的強度與元素含量間的關(guān)系，計算獲得供試品中每種元素含量百分數(shù)，即為X射線熒光光譜分析法。

供試品的制備
       液體供試品可以直接進樣分析，固體供試品可以直接壓片或與適當(dāng)?shù)妮o劑混合處理后壓片進樣分析。

儀器的校正和檢定
       儀器使用前應(yīng)使用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或其他可溯源的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)校正。

測定法
       X射線熒光光譜法中一般應(yīng)選擇強度大、干擾少、背景低的特征譜線作為分析線。

定性分析
       根據(jù)每種元素特征x射線熒光譜線可對供試品中所含元素種類進行定性分析。

定量測定法
(1) 標(biāo)準(zhǔn)曲線法
       液體樣品采用元素不同濃度的對照品或者采用元素分級稀釋法制備不同濃度的對照品供檢測分析用，固體樣品采用不同含量的對照品或者采用標(biāo)準(zhǔn)加人法制備不同含量的對照品供檢測分析用。對照品應(yīng)與供試品的化學(xué)組成和物理性質(zhì)等方面一致。分別測定系列對照品的X射線強度，以待測元素的濃度(含量)為橫坐標(biāo)，以X射線強度為縱坐標(biāo)，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線應(yīng)在測定前或定期進行校準(zhǔn)。

(2) 內(nèi)標(biāo)法
      將相同量的內(nèi)標(biāo)元素分別加人到待測元素已知并且元素濃度(含量)呈梯度的一-組樣品中制成系列對照樣品。在選定的分析條件下分別測量對照品中待測元素與內(nèi)標(biāo)元素的X射線強度，計算待測元素與內(nèi)標(biāo)元素的X射線強度比，以該強度比為縱坐標(biāo)，待測元素濃度(含量)為橫坐標(biāo)建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。
      在待測樣品中也加入相同量的同一種內(nèi)標(biāo)元素，制成供試品，同法測量并求得X射線強度比，由標(biāo)準(zhǔn)曲線獲得待測元素的濃度(含量)。

(3) 標(biāo)準(zhǔn)加入法
       取相同量供試品(或相同體積供試品溶液)6份，除第一份外，在其他幾份中，分別精密加入不同量的待測元素對照品(或?qū)φ掌啡芤?，制成系列待測樣品;在選定的分析條件下分別測定，以待測元素X射線強度為縱坐標(biāo)，待測元素加入量為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，將標(biāo)準(zhǔn)曲線延長交于橫坐標(biāo)，由交點與原點的距離求算供試品中待測元素的濃度(含量)。此法要求待測元素的濃度(含量)與X射線強度呈線性關(guān)系。

(4) 數(shù)學(xué)校正法
       數(shù)學(xué)校正法中的經(jīng)驗系數(shù)法、經(jīng)驗系數(shù)與基本參數(shù)聯(lián)用法等，用于各種不同分析對象時，可有效地計算和校正由于基體的吸收和增強效應(yīng)對分析結(jié)果的影響，對于譜線干擾和計數(shù)死時間，也可以得到有效的校正。

理學(xué)X射線熒光光譜儀助力藥物中金屬元素成份分析

WDXRF/TXRF

五、小結(jié)

       XRF法具有快速、準(zhǔn)確、非破壞性等優(yōu)點，分析元素覆蓋面廣（包括鈹～鈾），分析濃度范圍寬（0.0001％～100％），分析樣品可以是固體或液體。而隨著科技的不斷發(fā)展多種分析方法和技術(shù)的聯(lián)用將是未來的發(fā)展方向，XRF法的應(yīng)用范圍也將不斷擴大。
       可作為AAS、ICP-AES和ICP-MS等元素分析技術(shù)的有效補充，可定量、定性分析原藥、輔料、制劑、包材中的殘留元素。
       目前USP、EP、BP、《中國藥典》均已收載XRF作為法定的一般檢測方法，有利于規(guī)范和指導(dǎo)XRF在藥品質(zhì)量控制中的應(yīng)用，藥品中元素雜質(zhì)的檢測又增加一種有效的質(zhì)量控制方法。

參考文獻：
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[8]2020《中國藥典》〔四部〕〈0461X射線熒光光譜法〉