PDF测量和分析在药物研究中的应用

PDF（Pair Distribution Function）作为一种新型的分析技术，在很多材料的研发领域有着越来越广泛的应用。 PDF可以非常准确的表征材料中近邻原子间的距离和配位情况，在晶体和非晶材料中都有用武之地。

药物API的研发一直是合成化合物材料研发领域的一大热点。X射线的分析技术在药物研发中起着非常重要的作用，例如使用XRD可以非常准确地判断药物的不同晶型，是研发和生产中非常可靠的表征手段。但很多化合物类药物API有着不同的晶型，或者非常容易在不同的温度或湿度下转换成不同的晶型，甚至非晶态。这样就使得XRD在判断药物的有效成分方面失去作用。而化合物的近邻原子结构或者说PDF在很多情况下并不会随着材料的晶型的改变而变化，这就为表征具有相同近邻结构的不同药物化合物提供了一个可行的手段。

例如，ketoprofen（酮洛芬）存在两种不同的有效成分API，一种是晶态结构，一种是非晶态结构（图1）。使用D8 ADVANCE，（钼靶，聚焦格伯镜，毛细管样品台，Eiger500探测器）（图2），我们可以对两种不同的API进行PDF数据采集。测量的数据经过数据处理后可以获得G vs. r的数据图谱(图3)。从中可以看到， 在超过4埃以上的PDF信号区间，非晶态样品和晶体样品有明显的不同，这与XRD谱图的区别相对应。但在近邻原子区域（小于4埃）， 不同样品的PDF图谱基本一致。这说明相同的酮洛芬化合物组成，虽然晶型不一样，但近邻原子键长和配位数完全一致。这就为表征不同的化合物API提供了另外一种可能的手段。

布鲁克的D8系列衍射仪可以非常高效的采集PDF数据， 同时也可以使用TOPAS对PDF数据进行拟合，图4是酮洛芬结晶态样品的PDF拟合图谱， 可以看到，拟合的质量非常好。PDF数据拟合结合XRD的结构精修， 可以更加完整地表征药物API的结构， 不失为药物研发的有力武器。