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中國藥典《藥品紅外光譜集》標準譜圖采集全攻略
紅外光譜儀是藥物研究及生產必備的分析儀器之一，而粉末壓片幾乎是每個測試人員的必備技能。盡管壓片工作看起來簡單重復且沒有太多的技術含量，但是想要采集到一張能夠與藥典標準紅外譜圖相媲美的譜圖數據卻并不是一件輕松的事情。2023 年 10 月，中國藥典《藥品紅外光譜集》（2023 年版）正式發布。安捷倫技術人員經過多年的工作經驗的積累，將通過紅外譜圖評價標準、紅外實驗室基本要求、儀器準備、粉末壓片標準工作流程、粉末壓片制樣過程注意事項以及譜圖常見問題解析等六個方面對標準紅外譜圖采集流程進行詳細介紹。
紅外譜圖評價標準
高質量紅外光譜圖通常需要滿足以下條件：
基線平直且縱坐標在 85-100%T 之間
最強吸收峰縱坐標在 5-15%T 之間
在 2200-2400 cm-1 處沒有 CO2 吸收峰干擾
在 3400 cm-1 及 1600 cm-1 附近區域沒有水峰干擾
光譜信噪比好且譜線平滑
下圖為使用 Cary630 FTIR 光譜儀采集的鹽酸法舒地爾標準紅外光譜圖。
圖 1. Cary630 FTIR 光譜儀采集的鹽酸法舒地爾標準紅外光譜圖
紅外實驗室基本要求
使用紅外光譜儀的用戶實驗室應具備以下條件：
實驗室溫度控制在 25℃ 左右，濕度控制在 50% 以下，并保證日常恒溫恒濕要求
用于儀器波數準確度及光度精度驗證的標準聚苯乙烯（PS）薄膜
儲備溴化鉀、氯化鉀及石蠟油等常規試劑，并放置在干燥皿內備用
用于樣品壓片制備過程中的紅外烘烤燈
紅外壓片機、模具及配套的壓片工具
儀器準備
安捷倫 Cary630 FTIR 光譜儀體積小巧、性能穩定，且滿足《中國藥典》對紅外光譜儀的所有指標要求。儀器采用主機與附件分體式的設計，用戶可根據測試需求及樣品類型選擇合適的附件。藥物粉末壓片測試時，可選擇主機搭配透射樣品倉附件實現 400-4000 cm-1 范圍內紅外譜圖的采集。儀器軟件為符合 21 CFR Part11 法規要求的 MicroLab PC 軟件，為藥物研發及藥物質控實驗室提供安全的數據完整性保證。
粉末壓片時，測試條件如下：
儀器分辨率：2 cm-1
波長范圍：400-4000 cm-1
掃描次數：32 次
藥物粉末壓片標準工作流程
取 1-2 mg 樣品與 100-200 mg 干燥后的溴化鉀粉末（取決于藥物紅外吸收的強弱特性，二者比例可適當調整）放入瑪瑙研缽中混合研磨，直至得到均勻、超細的顆粒。
組裝壓片磨具，將底部壓頭光面朝上放入模具中。將樣品緩慢加入模具中并使其均勻地散布在底面壓頭上。
把上壓頭光面向下放入模具，壓上壓桿。將模具放入壓片機中壓制，壓力調整到 20 MPa 左右，保持 1-2 min。
轉動卸壓閥，緩慢卸掉壓力并取出模具。用壓頭反向取出片子并檢查片子的均勻程度和透明度。
將樣品放入樣品支架并置于樣品倉內進行測量。
粉末壓片制樣過程注意事項
為了能夠獲得效果良好的譜圖，注意事項總結如下：
1
溴化鉀及氯化鉀粉末易吸水，日常應放置在干燥皿中保存。使用前須在 120℃（或 150℃）干燥箱中恒溫干燥 2 小時以上。
2
為避免顆粒散射造成的基線傾斜問題，樣品及試劑顆粒應進行充分研磨至 2.5um 以下，以研磨過程中粉末不再有顆粒感為宜。
3
如樣品和試劑在研磨過程中發生離子交換，則需要更換試劑類型或改用糊法進行測試。
4
如果壓出的片子易碎，請確認是否與加入粉末太少、壓力過大或壓力保持時間太長有關，可通過增加粉末體積或降低壓力等方式來避免這種情況。
5
如果片子與模具粘合在一起、脫模困難，需要確認是否由樣品易吸水或比較粘稠的特性引起。若是樣品特性原因，可適當減少樣品加入量；若是室內濕度過大或模具未清洗干凈引起，可降低室內濕度或在紅外烘烤燈下制備樣品以及深度清洗模具等來優化。
譜圖常見問題解析
獲得紅外譜圖后，分析譜圖可發現制樣過程中存在的問題并優化制樣過程。經常遇到的幾種情況分別為：
加入樣品量不合適
譜圖吸收峰的強弱，可判斷加入的樣品量的多少。如圖 2 所示，光譜 1 中所有峰為尖峰，但吸收峰強度較弱，可判定為加入樣品量不足；光譜 2 中多個峰平頂飽和，可判定為加入樣品量過多。根據峰強度的強與弱，可通過減少或者增加樣品加入量來優化。
圖 2. 光譜 1 中加入樣品量太少，吸收較弱；光譜 2 中加入樣品量太多，峰飽和
基線傾斜
透過率光譜越高波數越向下傾斜，如圖 3 所示。通常是樣品與試劑研磨不充分，光在樣品上發生散射造成的。
圖 3. 研磨不充分樣品譜圖對比
如圖 4 所示，分別制備不同顆粒粒度樣品的溴化鉀壓片并采集紅外譜圖。從圖中可以看出，隨著顆粒粒徑減小，透射譜圖基線的傾斜問題得到明顯改善。
圖 4. 不同顆粒粒度樣品的溴化鉀壓片譜圖
樣品與試劑發生離子交換
在樣品壓片過程中，試劑與樣品可能發生離子交換。如一些有機鹽，可選擇更換試劑類型或者采用糊法的方式來避免。以鹽酸氯酯醒為例，如使用 KBr 作為研磨試劑，則會發生離子交換導致譜圖發生變化，此時可選用 KCl 為研磨試劑進行壓片。如圖 5 所示，可以看到分別使用兩種試劑壓片后的譜圖差異。
圖 5. 分別使用 KBr 及 KCl 作為研磨試劑進行鹽酸氯酯醒壓片后采集的紅外譜圖
二氧化碳干擾峰影響
用戶經常會發現在 2200-2400 cm-1 處出現雜峰，這主要是因為空氣中二氧化碳濃度變化引起的，如圖 6 所示。從圖中可見，此特征峰有時為正峰，有時候為倒峰，造成這種差異的原因是掃描背景譜圖與掃描樣品譜圖時環境中二氧化碳的濃度發生了變化。所以在進行紅外譜圖采集的過程中，工作人員應盡量避免對著樣品倉的位置呼氣，同時要盡量降低背景與樣品掃描的時間差。
圖 6. 二氧化碳對光譜影響示意圖
結語
以上經驗總結，希望能夠對日常工作中需要使用紅外光譜儀的用戶帶來一些啟發。通過對工作細節的優化，能夠輕松獲得一張可與藥典中標準紅外譜圖相媲美的結果。