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- 技术原理 -
2013.Sep.05

质谱-Mass TG-MS串联技术-食品、药品成份检验分析应用

医药品
TG热重分析仪(TG:热重分析),是将样品于升温状态下置于惰性气体中,会因受热而分解,在空气或氧气中则会氧化燃烧,呈现重量减少的现象。热重分析法是在受控制的温度程序下,测量物质质量与温度关系的一种技术,实际观察样品的重量变化情形,进而推断样品的特性与组成;DTA差热重量分析法:(DTA差示热分析),将样品和对热惰性的参考物共同以恒定的速率加热或冷却,再连续记录并测量两者的温度差(△T),以作为样品温度的函数。样品和参考物的温度差因样品的吸热、放热变化,使其可以了解样品特性,例如:氧化还原、分解、脱水反应,以及熔解、气化、升华、晶体结构变化等。
 
将TG和DTA同时测量,被称为TG/DTA,同步式的TG/DTA可在一次分析中得知样品的重量变化和吸放热变化,TG和DTA是为互补的技术。在现今大部分材料中,如电池电极的无机材料、高分子的有机材料及医药品的广泛应用等,在各行各业中常需要用到此技术了解材料特性,特别是医药品更需要重视。医药品主要用于治愈人类的病症,但对其药品研究中,需要从安全性、形状及药品热稳定度中来确认,以增加药品安全使用率。从研究和开发的观点论述,TG/DTA是在分析法中普遍存在的材料质量、特性分析法,然而却无法进一步的对材料或医药品进行元素分析、化学结构的决定、分子质量判定以及混合物中各组成的分析。现今测量方式是将TG/DTA结合MS(质谱法)为TG/DTA-MS系统,进一步对样品分解后产生的气体做更精准的分析。
 
医药品
以下我们举常见的医药品【乙醯水杨酸】粉末,也就是广泛被使用的消炎药-阿斯匹灵,实际使用TG/DTA-MS系统做测量。           

阿斯匹灵是目前世界上广泛应用的解热镇痛医药品,阿斯匹灵使用主要在减轻疼痛,直至今日已是主要治疗疼痛的药物。由于阿斯匹灵可以降低心脏病、中风、甚至癌症的发生机率,使全世界科学家仍持续不断的对其药性进行研究。阿斯匹灵也是临床使用广泛,早期引进到医疗上后,发挥极大的治疗作用。止痛减弱末梢疼痛接受化学或机械性刺激的感受,有效舒缓轻度至中度的疼痛。特别是用于与发炎有关的状况,例如: 肌肉痛、神经炎、头痛等症状。
 
TG/DTA结合MS(质谱法)


测试条件:
将一般市售的乙醯水杨酸片-阿斯匹灵粉碎成粉末,作为测量样品。试品重量约为3.25毫克。测量条件请参考下方Table-1。
 
乙醯水杨酸片测量样品
 

测试结果:
乙醯水杨酸片测试结果
 
乙醯水杨酸片测试结果
 
从Fig-2中我们可以得到测量结果:热重-TG曲线、热重微分-DTG曲线及DTA-示差热分析曲线,并且标示出质谱曲线(m/z120),X轴为温度轴。此次测试样品在约120℃附近开始出现重量损失,从DTG曲线中的298℃和159℃,分别标示出两个成分的热重损失检测到的高峰-①、②。

进一步将①、②,经过质谱分析为Fig-3和图Fig-4,①-150℃及②-298℃的质谱比对结果,可以精准定性①为乙酰水杨酸(阿斯匹灵), ②是苯甲酸甲酯(2-羟基苯甲酰基)。因此,故可以假定峰值①的蒸发是乙酰水杨酸,乙酰水杨酸聚合反应后所发生的峰值则是②-苯甲酸甲脂。
 
此次测试Fig-3的质谱图m/z 120中。其高峰区域与DTG曲线Peak非常吻合。此外,检测到的DTA曲线也在143℃出现吸热峰,①、②质谱区域和DTG曲线、DTA曲线可以互相印证分析结果,DTG曲线中143℃处开始产生乙醯水杨酸的裂解反应,关系到此料的重量损失及之后产生的气体,可以搭配GC-MS系统做定性分析。

结论:          
乙酰水杨酸(阿斯匹灵)粉末的TG/DTA-GCMS系统热分析测量结果,可以判断稳定的乙酰水杨酸粉末应可达120℃,可做药性的品管鉴定。并且针对药性上的改良,建议在较高温度下发生的变化列入考量,如针对聚合和气化反应等等,不仅能够评估其药物的热稳定性和定性分析外,所生成的气体种类透过TG /DTA-GC/MS系统分析,可以得到医疗药品在热分析上的重要讯息。
 
GCMS和同步侦测吸放热变化和重量变化的TG/ DT搭配,可以分析样品在同一时间下所产生的气体分析,且测量的样品量小,无须大量测试样品即可得到有用的分析数据,有效减少测量时间做更精准的定性与定量分析。
 
TG/DTA-GCMS系统
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