藥物多晶型中的一種情況是溶劑化物（solvates），在小分子藥中以水合物（hydrates）的形式最為常見。據報導，至少三分之一的藥物化合物會形成水合物。在藥物生產中，溶液結晶、溶劑蒸發、干燥過程都會形成水合物，同時又極易受環境溫度和濕度的影響。

因此，水合物的形成在多晶型篩選中至關重要。通道性水合物（channel hydrates），因其具有非化學計量性質（non-stoichiometric）常出現非整數的藥物水分子比例，其藥物生產和儲存相比其他水合物更復雜。[1]
 

通道型水合物：茶堿，圖片來源：參考資料[2]
 

水合物的專利現狀

水合物的選擇一直是藥物研發機構在專利布局競爭中的重要內容。日本田邊三菱制藥株式會社的替格列汀就是一種通道型水合物。作為DPP-4抑制劑，與先前介紹的GLP-1受體激動劑一樣，都是針對2型糖尿病的藥物。

由于各國法律不同，對待水合物晶型的判定也不同。上述藥物晶型專利要求保護“1.0-2.0水合物的晶體”[3]，2018年在中國被宣布無效，但在日本依然享受了5年專利期限補償，可保護至2031年2月。
 

通道型水合物的表征

在新藥選擇中，科學家面對通道型水合物時遇到了挑戰。例如氫溴酸替格列汀在吸附和脫附水分后，DVS曲線幾乎沒有變化；在使用XRPD比較茶堿的水合狀態時，水合物和無水物在X射線散射下沒有差異。這樣就出現了看似正確卻又無奈的晶型選擇：早早避開了通道型水合物，甚至跳過水合物直接選擇無水物晶型。

為了避免晶型遺漏，建議嘗試低場核磁技術對通道型水合物定量分析。
 

通道型水合物的定量實驗

為了印證技術的有效性，選擇了兩種典型的通道型水合物：咖啡因和茶堿。

低場核磁測量水分最常用的序列就是CPMG序列，但這種類型的T2測試在固體中并沒有足夠的氫質子靈敏度，于是經過預先驗證，我們最終選擇了兩個序列：T2（SE）用于茶堿和T1（IR）用于咖啡因。

分別把茶堿、咖啡因的水合物和無水物按照重量比例0/100、25/75、50/50、75/25和100/0（%w/w）進行混合，然后選擇對應序列進行測試，得到信號強度和時間，將不同混合度的結果進行線性擬合，顯示了非常好的線性度（茶堿R2=0.998，咖啡因R2=1）。[4]

總結

低場核磁技術在藥物可用性有限的早期開發中分析樣品有重要意義。可通過玻璃瓶直接測量，對于確定環境相對濕度條件上也有優勢。另外可作為PAT（過程監控技術）方法也具有很大的前景。

參考文獻：

[1] 晶型藥物研發理論與應用（張建軍，錢帥，高緣），化學工業出版社

[2] Fang Tian, Haiyan Qu, Anne Zimmermann, Tommy Munk, Anna C Jørgensen, Jukka Rantanen, Factors affecting crystallization of hydrates, Journal of Pharmacy and Pharmacology, Volume 62, Issue 11, November 2010, Pages 1534–1546. 

[3] CN 200680004865.9田邊三菱制藥公司氫溴酸替格列汀晶型專利，脯氨酸衍生物的鹽,其溶劑合物,及其生產方法

[4] Stefanie Ulrike Schumacher, Benno Rothenhäusler, Alf Willmann, Jürgen Thun, Regina Moog, Martin Kuentz,Time domain NMR as a new process monitoring method for characterization of pharmaceutical hydrates,Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis,Volume 137,2017,Pages 96-103,ISSN 0731-7085