In situ 3D topographic and shape analysis by synchrotron radiation X-ray microtomography for crystal form identification in polymorphic mixtures
Creators
- 1. Shanghai Institute of Materia Medica
- 2. Chinese Academy of Sciences
- 3. Shanghai Institute of Applied Physics
- 4. University of Hyderabad
- 5. University of Bradford
Description
Polymorphism denotes the existence of more than one crystal structure of a substance, and great practical and theoretical interest for the chemical and pharmaceutical industries. In many cases, it is challenging to produce a pure crystal form and establish a sensitive detection method for the identification of crystal form in a mixture of polymorphs. In this study, an accurate and sensitive method based on synchrotron radiation X-ray computed microtomography (SR-μCT) was devised to identify the polymorphs of clopidogrel bisulphate (CLP). After 3D reconstruction, crystal particles were extracted and dozens of structural parameters were calculated. Whilst, the particle shapes of the two crystal forms were all irregular, the surface of CLP II was found to be rougher than CLP I. In order to classify the crystal form based on the quantitative morphological property of particles, Volume Bias Percentage based on Surface Smoothing (VBP) was defined and a new method based on VBP was successfully developed, with a total matching rate of 99.91% for 4544 particles and a lowest detectable limit of 1%. More important for the mixtures in solid pharmaceutical formulations, the interference of excipients can be avoided, a feature cannot achieved by other available analytical methods.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
يشير تعدد الأشكال إلى وجود أكثر من بنية بلورية لمادة ما، واهتمام عملي ونظري كبير بالصناعات الكيميائية والصيدلانية. في كثير من الحالات، من الصعب إنتاج شكل بلوري نقي وإنشاء طريقة كشف حساسة لتحديد شكل البلورات في خليط من الأشكال المتعددة. في هذه الدراسة، تم ابتكار طريقة دقيقة وحساسة تعتمد على التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية السنكروترونية (SR - μCT) لتحديد الأشكال المتعددة لثنائي كبريتات كلوبيدوجريل (CLP). بعد إعادة الإعمار ثلاثية الأبعاد، تم استخراج جزيئات الكريستال وحساب العشرات من المعلمات الهيكلية. في حين أن أشكال الجسيمات في الشكلين البلوريين كانت جميعها غير منتظمة، فقد وجد أن سطح CLP II أكثر خشونة من CLP I. من أجل تصنيف الشكل البلوري بناءً على الخاصية المورفولوجية الكمية للجسيمات، تم تحديد نسبة التحيز في الحجم بناءً على تجانس السطح (VBP) وتم تطوير طريقة جديدة تعتمد على VBP بنجاح، مع معدل تطابق إجمالي قدره 99.91 ٪ لـ 4544 جسيمًا وأدنى حد يمكن اكتشافه بنسبة 1 ٪. والأهم من ذلك بالنسبة للخلائط في التركيبات الصيدلانية الصلبة، يمكن تجنب تداخل السواغات، وهي ميزة لا يمكن تحقيقها بطرق تحليلية أخرى متاحة.Translated Description (French)
Le polymorphisme dénote l'existence de plus d'une structure cristalline d'une substance, et un grand intérêt pratique et théorique pour les industries chimique et pharmaceutique. Dans de nombreux cas, il est difficile de produire une forme cristalline pure et d'établir une méthode de détection sensible pour l'identification de la forme cristalline dans un mélange de polymorphes. Dans cette étude, une méthode précise et sensible basée sur la microtomographie par rayons X à rayonnement synchrotron (SR-μCT) a été conçue pour identifier les polymorphes du clopidogrel bisulfate (CLP). Après reconstruction 3D, les particules cristallines ont été extraites et des dizaines de paramètres structurels ont été calculés. Alors que les formes particulaires des deux formes cristallines étaient toutes irrégulières, la surface de CLP II s'est avérée plus rugueuse que CLP I. Afin de classer la forme cristalline en fonction de la propriété morphologique quantitative des particules, un pourcentage de biais de volume basé sur le lissage de surface (VBP) a été défini et une nouvelle méthode basée sur VBP a été développée avec succès, avec un taux d'appariement total de 99,91 % pour 4 544 particules et une limite détectable la plus basse de 1 %. Plus important pour les mélanges dans les formulations pharmaceutiques solides, l'interférence des excipients peut être évitée, une caractéristique ne peut être obtenue par d'autres méthodes analytiques disponibles.Translated Description (Spanish)
El polimorfismo denota la existencia de más de una estructura cristalina de una sustancia, y un gran interés práctico y teórico para las industrias química y farmacéutica. En muchos casos, es difícil producir una forma cristalina pura y establecer un método de detección sensible para la identificación de la forma cristalina en una mezcla de polimorfos. En este estudio, se ideó un método preciso y sensible basado en la microtomografía computarizada de rayos X por radiación de sincrotrón (SR-μCT) para identificar los polimorfos del bisulfato de clopidogrel (CLP). Después de la reconstrucción 3D, se extrajeron partículas de cristal y se calcularon docenas de parámetros estructurales. Mientras que las formas de las partículas de las dos formas cristalinas eran todas irregulares, se encontró que la superficie de CLP II era más áspera que CLP I. Para clasificar la forma cristalina en función de la propiedad morfológica cuantitativa de las partículas, se definió el porcentaje de sesgo de volumen basado en el suavizado superficial (VBP) y se desarrolló con éxito un nuevo método basado en VBP, con una tasa de coincidencia total del 99.91% para 4544 partículas y un límite detectable más bajo del 1%. Más importante para las mezclas en formulaciones farmacéuticas sólidas, se puede evitar la interferencia de excipientes, una característica que no se puede lograr mediante otros métodos analíticos disponibles.Files
srep24763.pdf.pdf
Files
(3.7 MB)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:50dd48d0d1c4463a2ab26907ddab6e77
|
3.7 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحليل طبوغرافي وشكل ثلاثي الأبعاد في الموقع بواسطة التصوير المقطعي بالأشعة السينية بالإشعاع السنكروتروني لتحديد شكل الكريستال في المخاليط متعددة الأشكال
- Translated title (French)
- Analyse topographique et de forme 3D in situ par microtomographie aux rayons X par rayonnement synchrotron pour l'identification de la forme cristalline dans les mélanges polymorphes
- Translated title (Spanish)
- Análisis topográfico y de forma 3D in situ mediante microtomografía de rayos X con radiación sincrotrónica para la identificación de formas cristalinas en mezclas polimórficas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2340013111
- DOI
- 10.1038/srep24763
References
- https://openalex.org/W1492483795
- https://openalex.org/W1971989494
- https://openalex.org/W1972813496
- https://openalex.org/W1983319174
- https://openalex.org/W2004104883
- https://openalex.org/W2012373271
- https://openalex.org/W2015769892
- https://openalex.org/W2042979522
- https://openalex.org/W2043170261
- https://openalex.org/W2061940242
- https://openalex.org/W2063030066
- https://openalex.org/W2067154052
- https://openalex.org/W2070989998
- https://openalex.org/W2076350667
- https://openalex.org/W2080351850
- https://openalex.org/W2326805701