微晶电子衍射（MicroED）技术作为近年来发展快速的结构解析技术，结合了冷冻电镜的高分辨率成像与电子衍射的高灵敏度分析，可直接用于确定结晶样品微小颗粒的晶体结构、测定混合物组分结构、判断绝对构型以及氢键转移判定等场景。

相较于传统方法，MicroED 能够单次对大批量微粒进行分析，可在短时间内就能收集到大量的衍射数据，还可以对单个微粒进行衍射分析，进行微量杂质的检测。近年来，MicroED 技术在晶型药物研发及新材料的开发等领域已有较为广泛的应用，无论是学术界还是产业界，大家对这一新技术的了解都在日渐加深。

点击链接，进一步了解 MicroED 技术相关应用：

晶研谈 | 关于 MicroED 十问十答

晶研谈 | MicroED五大场景案例解析，助你不再“单晶”竭虑

案例分享 | MicroED在药物早期研发阶段的应用解析

基于 MicroED 的技术特点，晶泰科技结构测定团队跳出其主要在晶型药物上应用的限制，创新性地将该技术应用于无定形固体分散体（Amorphous Solid Dispersion, ASD）的稳定性评估领域，实现微量结晶组分结构的精准识别。本文通过实际案例解析该技术的创新应用。

技术痛点：ASD体系微量结晶组分结构解析挑战

某创新药研发案例中，客户采用 ASD 技术提升难溶药物的生物利用度，却在加速稳定性试验（3 个月/40℃/75%RH）中发现异常现象，稳定性样品的 XRPD 谱图中检测到微弱衍射峰（2θ=3°-20°区间，如图 1 所示），本项目需要快速明确 ASD 体系中结晶组分结构，以便能快速重新进行 ASD 配方研究，避免对后期研发造成较大影响。

常规 XRPD 定量分析检测限通常为 2% w/w，无法实现低含量结晶相的分析；传统的单晶培养则需耗时长达 2-8 周，并且微量晶体难以分离提纯，无法用于 ASD 体系微量结晶组分结构的快速分析。

因此急需寻找一种创新方法快速获取微量结晶组分的晶体结构。

技术破局：MicroED应用于ASD系统中结晶组分结构解析领域

晶泰科技研发人员对目标 ASD 体系谱图进行初步分析后，确认 XRPD 谱图中的衍射峰强度过弱，无法利用常规 XRPD 来分析确认结晶组分的种类，只能通过直接检测样品中的微量结晶态粒子来确认其结构。

相比于 XRPD 技术，MicroED 采用高能电子束，可以在纳米级晶体颗粒上产生足够强的衍射信号。这样一来，非常少量微小尺度（~100 nm）的结晶度较高的晶粒就足以产生高分辨率的电子衍射图案供晶体结构解析，大大降低了对晶体样品在形状、尺寸、纯度方面的要求。

由于可以直接使用粉末样品、避免了耗时漫长的培养单晶的过程，MicroED 相比于 SCXRD 可以显著缩短晶体结构解析的项目周期，还可以高通量进行大量颗粒的衍射数据收集，因此研发人员选择使用 MicroED 技术来分析目标 ASD 体系中的微量结晶组分种类。

项目流程：

晶泰科技研发人员利用 MicroED 的自动数据收集装置，在较短的时间内扫描并收集目标 ASD 体系大量微粒衍射数据，并从中进行无定形微粒和结晶态微粒的筛选。无定形微粒的衍射图谱中不会出现衍射信号，而结晶态微粒的衍射图谱中会出现较为明显的衍射信号，如下图所示：

晶泰科技结构解析团队在 1 周的时间内收集并分析了 1000 多个微粒的衍射信号。通过解析出 1000 个微粒中含有的不同晶型，确定样品中存在 0.3% w/w 的 API Form II 晶体。

MicroED构建ASD稳定性研究新方法

在 ASD 稳定性研究中，稳定性样品的 XRPD 谱图中发现不确定的衍射峰，需要快速确认体系内是否存在结晶组分，并确认其晶体结构。在这一场景下，MicroED 技术的创新应用主要体现在以下几个方面：

• 快速判断 ASD 体系中是否含有结晶组分：由于 MicroED 可以单次对大批量微粒进行分析，短时间收集大量衍射数据，因此能根据样品中是否存在衍射现象，来快速判断 ASD 样品是否有结晶倾向。

• 快速解析微量结晶组分结构：常规 XRPD 定量限无法实现低含量结晶相的分析，同时传统单晶培养耗时长且微量晶体难以分离提纯，MicroED 作为一项可直接观察和分析微小颗粒晶体结构的创新技术，能够快速筛选无定形粒子和结晶态粒子，较短时间内快速确证 ASD 体系中的微量晶体结构。

未来展望 

随着 MicroED 技术的不断成熟和普及，其在 ASD 稳定性评估领域的应用前景将更加广阔。未来，我们期待看到更多基于 MicroED 的创新方法被开发出来，如结合机器学习算法进行自动化分析，进一步提升评估的准确性和效率。

总之，MicroED 技术的引入，为固体分散体的稳定性评估带来了新的手段，它不仅提高了评估的精度和效率，更为制药行业的创新与发展注入了新的活力。随着技术的不断进步和应用实践的深入，我们有理由相信 MicroED 将会在保障药物质量方面发挥越来越重要的作用。

晶泰科技的 MicroED 晶体结构解析平台, 配置 200kV 冷冻透射电子显微镜，无需单晶培养，仅需要少量（mg）结晶粉末样品，最快可在 1 天内完成高精度的晶体结构测定，至今已成功完成 400 多个小分子药物的晶体结构解析。欢迎点击下方链接进行业务咨询。

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瑞德西韦 (Remdesivir) 有两个性质接近的无水晶型，哪个晶型更稳定在此前研究条件下尚不清楚，本案例的目标是对瑞德西韦两个无水晶型的相对稳定性进行深入研究，并且确认不同温度下的最稳定晶型。

在33天内快速确认 Form II 在室温和高温下均为最稳定晶型：

• MicroED解析出 Form II 和 Form IV 的晶体结构, 同时 Form IV结构首次解析得到。
• CSP结果证实室温下 Form II 比 Form IV 更为稳定, 而二者在室温下的稳定性较为接近。
• 通过CSP计算，在33天内快速确认瑞德西韦 Form II 为优选晶型，效率是常规晶型研究（~60 天）的两倍 。

本案例表明CSP技术是加速晶型决策，降低后期转晶风险的重要手段。

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目标化合物中API与甲磺酸的理论化学计量比为1:1，但实验结果显示实际比例约为1:1.6，且不同批次样品存在波动（1:1.55~1:65），确定该目标化合物中API与配体甲磺酸的比例具有一定的挑战性。

MicroED技术助力内含无序分子及化学计量比可变复杂体系的结构解析：

• 通过MicroED解析粉末样品晶体结构，揭示了甲磺酸分子在晶格通道中无序排列状态。
• 晶体中配体分子的数量可能是可变的，导致不同样品批次之间存在不同的化学计量比。
• 该案例展示了MicroED在晶体结构解析方面（尤其是针对难培养单晶体系）的强大能力。

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目标化合物两个批次样品（样品1和样品2）的XRPD谱图极其相似，两个样品的表征数据具有显著差异：TGA结果显示两个样品在100°C之前分别出现 1.5% 和 3% 的失重，由于样品的晶体结构未知，无法确认样品1和样品2是否为同一晶型。

  MicroED技术可用于区分结构高度相似的不同晶型，降低产品中存在混合晶型的风险：

• MicroED结果解释了样品1和样品2虽然具有相似XRPD光谱，但具有完全不同的晶体结构。
• 如果没有发现这两种结构，可能导致最终样品中含有混合晶型，进而影响理化性质与质量管控。
• 案例结果表明，在仅有粉末晶体样品时，MicroED是快速且有效判定多晶型晶体结构的有利方法。

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