藥物安全與國計民生息息相關(guān)，世界各國都越來(lái)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)調會(huì )(ICH)發(fā)布了Q3D元素雜質(zhì)指導原則，ICH*Q3D準則規定了24種有毒元素每天攝入的限制量，并要求對這些元素進(jìn)行高靈敏度、高精度測量。美國、歐盟也進(jìn)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(lái)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(zhù)重要作用。目前常用于藥品質(zhì)量控制和評價(jià)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(dòng)注射和順序注射分析以及聯(lián)用技術(shù)等。X射線(xiàn)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5B-92U（Be）的所有元素，并可多元素同時(shí)測定，是一種快速且精密度高的分析方法，廣泛應用于冶煉、地礦、農業(yè)、環(huán)保、醫藥、考古、工業(yè)制造和司法鑒定等眾多領(lǐng)域。x射線(xiàn)熒光光譜具有快速、無(wú)損、前處理簡(jiǎn)單、分析精度高、分析范圍廣、穩定性好等優(yōu)點(diǎn)。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(jià)和質(zhì)量控制。

一、Ｘ射線(xiàn)熒光光譜法（XRFS）在藥物檢測標準中的現狀

      《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(guò)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(guò)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(xiàn)熒光光譜法〉，P57。

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

二、X射線(xiàn)熒光光譜儀（XRF）的原理、分類(lèi)和特點(diǎn)

       X射線(xiàn)熒光光譜（XRF）法是利用初級X射線(xiàn)光子激發(fā)待測物質(zhì)中的原子內層電子，使之產(chǎn)生特征X射線(xiàn)熒光（次級X射線(xiàn)），通過(guò)精確測量熒光的能量或波長(cháng)，根據波長(cháng)與元素序數間的關(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(jìn)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(jiǎn)單、污染小、成本低以及無(wú)損等優(yōu)點(diǎn)，可用于各類(lèi)樣品中主、次、痕量多元素同時(shí)測定。根據分光方式及光路的不，XRF可分為波長(cháng)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(zhuān)用的晶體光學(xué)元件，價(jià)格高。EDXRF不使用分光晶體，光路相對簡(jiǎn)單，光源功率也相對較小，價(jià)格低。自20世紀60年代早期開(kāi)始逐漸商品化，隨著(zhù)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(shí)配備XRF、ICP、ICP-MS是國內外分析實(shí)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用

1、在藥物研發(fā)中的應用

       制藥企業(yè)通常將新藥研究重點(diǎn)聚焦于未滿(mǎn)足的醫療需求上，新藥的研發(fā)速度往往由患者驅動(dòng)。因此藥物研發(fā)過(guò)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(gè)重要步驟。金屬催化劑通常用于原料藥的合成中，研發(fā)者需要監測各種原料和合成工藝中金屬催化劑的殘留情況，從而實(shí)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(jìn)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(shí)、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(shí)保證必要的準確度。XRF可替代傳統的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(mén)節省近兩個(gè)月的全職人力工時(shí)，同時(shí)節省溶劑、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)和監管機構對原料藥（API）的雜質(zhì)控制十分重視。元素雜質(zhì)可以從各種來(lái)源（如原料、試劑、溶劑、催化劑、反應容器、管道和其他用于合成藥物的設備）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(mǎn)足歐洲藥品評價(jià)局（EMA）和ICHQ2（R1）的要求，適用于原料藥目標無(wú)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(shí)現自動(dòng)化，是快速常規分析的理想工具。催化在醫藥化學(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(guò)程中的活化能，從而提高結構改造的效率，降低總成本和時(shí)間。鈀通常被認為是原料藥形成碳-碳和碳雜原子鍵應用最廣泛的金屬，在醫藥工業(yè)中廣泛用于催化反應，但必須將其除去后方可成為藥用原料。MarguE等通過(guò)X射線(xiàn)熒光光譜儀建立了一種簡(jiǎn)單、快速、可靠的分析方法，可測定三唑類(lèi)抗真菌原料藥中催化劑靶的殘留量。
        EDXRF類(lèi)型中的TXRF比傳統EDXRF的背景信號更低且檢測限低3個(gè)數量級，還具有動(dòng)態(tài)范圍寬（至少4個(gè)數量級）、所需樣品量?。╱g）、定量簡(jiǎn)單、基體效應可忽略等優(yōu)點(diǎn)，可通過(guò)內標實(shí)現對原子序數在14~92內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(lái)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，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(lái)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(jìn)行了定量分析，測定結果在檢出限、定量限、準確度和精密度方面與ICP-MS相當。

3、在藥用輔料元素雜質(zhì)分析中的應用

       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，該法需要復雜的前處理過(guò)程，時(shí)間消耗較長(cháng)。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測試結果比較，Cr含量大于10mg/Kg的陽(yáng)性樣品的檢測率為100%。該方法可以無(wú)損傷直接測試樣品，一次同時(shí)分析多種元素，分析時(shí)間，4分鐘即可篩查出一個(gè)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(diǎn)研究XRF在制劑元素雜質(zhì)分析中的應用比工藝研發(fā)時(shí)分析個(gè)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(jìn)行了測定，結果顯示W(wǎng)DXRF在一定范圍內具有可接受的線(xiàn)性、精密度和準確度，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(jiǎn)單、設備和分析成本較低，以及可對大量樣品進(jìn)行快速篩查，XRF已被美國FDA用于各種監管用途。

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

        X射線(xiàn)熒光光譜法(XRF)是一種基于測量由初級X射線(xiàn)激發(fā)的原子內層電子產(chǎn)生特征次級x射線(xiàn)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(cháng)色散型(WDXRF)和能量色散型(EDXRF)。
       當X射線(xiàn)照射到供試品時(shí)，供試品中的各元素被激發(fā)而輻射出各自的熒光x射線(xiàn)。通過(guò)準直器經(jīng)分光晶體分光，按照布拉格定律產(chǎn)生衍射，使不同波長(cháng)的熒光x射線(xiàn)按照波長(cháng)順序排列成光譜，不同波長(cháng)的譜線(xiàn)由探測器在不同的衍射角上接收。根據測得譜線(xiàn)的波長(cháng)識別元素種類(lèi);根據元素特征譜線(xiàn)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，即為X射線(xiàn)熒光光譜分析法。

供試品的制備
       液體供試品可以直接進(jìn)樣分析，固體供試品可以直接壓片或與適當的輔劑混合處理后壓片進(jìn)樣分析。

儀器的校正和檢定
       儀器使用前應使用國家標準物質(zhì)或其他可溯源的標準物質(zhì)校正。

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

定性分析
       根據每種元素特征x射線(xiàn)熒光譜線(xiàn)可對供試品中所含元素種類(lèi)進(jìn)行定性分析。

定量測定法
(1) 標準曲線(xiàn)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準加人法制備不同含量的對照品供檢測分析用。對照品應與供試品的化學(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(xiàn)強度，以待測元素的濃度(含量)為橫坐標，以X射線(xiàn)強度為縱坐標，建立標準曲線(xiàn)。標準曲線(xiàn)應在測定前或定期進(jìn)行校準。

(2) 內標法
      將相同量的內標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標元素的X射線(xiàn)強度，計算待測元素與內標元素的X射線(xiàn)強度比，以該強度比為縱坐標，待測元素濃度(含量)為橫坐標建立標準曲線(xiàn)。
      在待測樣品中也加入相同量的同一種內標元素，制成供試品，同法測量并求得X射線(xiàn)強度比，由標準曲線(xiàn)獲得待測元素的濃度(含量)。

(3) 標準加入法
       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(或對照品溶液)，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(xiàn)強度為縱坐標，待測元素加入量為橫坐標，繪制標準曲線(xiàn)，將標準曲線(xiàn)延長(cháng)交于橫坐標，由交點(diǎn)與原點(diǎn)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(xiàn)強度呈線(xiàn)性關(guān)系。

(4) 數學(xué)校正法
       數學(xué)校正法中的經(jīng)驗系數法、經(jīng)驗系數與基本參數聯(lián)用法等，用于各種不同分析對象時(shí)，可有效地計算和校正由于基體的吸收和增強效應對分析結果的影響，對于譜線(xiàn)干擾和計數死時(shí)間，也可以得到有效的校正。

理學(xué)X射線(xiàn)熒光光譜儀助力藥物中金屬元素成份分析

WDXRF/TXRF

五、小結

       XRF法具有快速、準確、非破壞性等優(yōu)點(diǎn)，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(zhù)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(lái)的發(fā)展方向，XRF法的應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，有利于規范和指導XRF在藥品質(zhì)量控制中的應用，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：
[1]劉奕忍,李琴梅,袁趙婷等，.X射線(xiàn)熒光光譜技術(shù)在藥品檢測中的應用.分析儀器2018.218(3)35-7.
[2]孫琳,梁鵬晨,嚴鑄云等.六種鈣類(lèi)礦物藥元素譜的X射線(xiàn)熒光光譜法無(wú)標樣分析.中國實(shí)驗方劑學(xué)雜志2018.24(9)70-6.
[3]羅立強,詹秀春,李國會(huì ).X射線(xiàn)熒光光譜分析北京院化學(xué)工業(yè)出版社
[4]李俊卿,尹利輝,張銳等.X射線(xiàn)熒光元素分析技術(shù)在膠囊、明膠及阿膠鉻快速檢查中的應用.中國藥師2013.16(2)215-7.
[5]USP(41)VolI[S].2018.6486-6491.
[6]EP(9.0)VolI[S].2016.61.
[7]BP(2019)VolV[S].2019.V-A198-V-A199.
[8]2020《中國藥典》〔四部〕〈0461X射線(xiàn)熒光光譜法〉