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技術(shù)裝備
【生產(chǎn)現(xiàn)場】一次性系統(tǒng)?溶出物/析出物的分析方法
發(fā)布時間: 2017-09-07     來源: 制藥業(yè)

在制藥領(lǐng)域,采用一次性系統(tǒng)(Single Use Technology,SUT)有助于快速建立生產(chǎn)線、節(jié)約投資成本、靈活調(diào)整工藝以適用于不同產(chǎn)品的生產(chǎn),同時可以避免交叉污染、減少清洗投入,為終端用戶提供了很大便利,因此一次性系統(tǒng)在制藥工業(yè)中的應(yīng)用日趨廣泛。

出于藥品質(zhì)量、效能和安全的考慮,對可能引入藥物制劑中的雜質(zhì)進行研究不僅非常重要,而且十分必要。對此,國內(nèi)外的法規(guī)和行業(yè)機構(gòu)都有類似要求:“…與料液接觸的表面不得因與產(chǎn)品發(fā)生反應(yīng)、釋放物質(zhì)或吸附作用而對產(chǎn)品質(zhì)量造成不利影響…”,溶出物(Extractables)/析出物(Leachables)驗證可以確認可能遷移至藥物制劑中的化合物,用以評估一次性系統(tǒng)對藥品質(zhì)量、效能和安全的影響。

 

明確溶出物和析出物的定義以及兩者的區(qū)別非常重要,以避免混淆。

溶出物

溶出物指的是在夸大的時間和溫度下,從任何與產(chǎn)品接觸的材料遷移到合適溶劑中的化合物,代表了絕大多數(shù)可能的析出物,其來源可能為過濾器或一次性系統(tǒng)材質(zhì)中聚合物的單體、寡聚物、降解產(chǎn)物、相關(guān)添加劑(如抗氧化劑、潤滑劑、穩(wěn)定劑、增塑劑、改性劑等加工助劑)以及生產(chǎn)過程中的溶劑殘留等等。

析出物

析出物是指在實際的工藝條件下,從任何直接與產(chǎn)品接觸的材料,包括彈性體、塑料、玻璃、不銹鋼或者涂層材料遷移進入藥物制劑的化合物,并可能存在于最終藥品中,直接反映對藥品可能產(chǎn)生的影響,通常是溶出物的一個子集。對于一次性系統(tǒng)來說,評估“工藝析出物”的含量是很重要的,“工藝析出物”是指那些從接觸設(shè)備遷移進入生產(chǎn)工藝線的化合物,不一定能通過后續(xù)的工藝步驟去除,比如層析、切向流或丟棄起始產(chǎn)品。當(dāng)夸大條件下的溶出物研究結(jié)果表明一次性系統(tǒng)對藥品質(zhì)量產(chǎn)生干擾時,需要考慮進行析出物研究。

為獲得產(chǎn)品中的析出物數(shù)據(jù),使用藥物產(chǎn)品直接進行析出物研究似乎是最直觀的做法。然而藥物產(chǎn)品中往往含有高濃度非揮發(fā)性物質(zhì),且成分復(fù)雜。相對而言,析出物的濃度很低,其分析會受到藥物組分的干擾(比如掩蓋析出物),從而造成不準(zhǔn)確、甚至假陰性的結(jié)果。因此,目前公認比較科學(xué)的做法是:首先檢測合理最差條件下的溶出物數(shù)據(jù),用溶出物數(shù)據(jù)評估析出物水平,然后基于藥物每人每日攝入劑量進行安全評估;如果評估結(jié)果顯示有潛在風(fēng)險,再在溶出物的基礎(chǔ)上進行析出物研究。

與藥物產(chǎn)品兼容并直接接觸藥物的過濾器或一次性系統(tǒng),影響其溶出物 / 析出物的因素有兩類:一類為工藝條件,如時間、溫度、滅菌條件和接觸面積;另一類為產(chǎn)品特性,如產(chǎn)品中的有機溶劑、表面活性劑、產(chǎn)品pH值等。 

溶出物驗證試驗可分為兩步進行:首先根據(jù)產(chǎn)品特性和工藝條件,確定試驗流體(如模型溶劑)和試驗條件(如溫度、時間、料液pH值、接觸面積、預(yù)處理步驟等),與過濾器或一次性系統(tǒng)充分接觸(如循環(huán)、靜態(tài)浸泡、振搖等),獲得溶出物樣品;然后對樣品作必要的預(yù)處理,再進行定性和定量分析,檢測其中化合物的種類和含量。 

析出物試驗跟溶出物試驗步驟類似,主要有兩點區(qū)別,一是采用產(chǎn)品溶液作為試驗流體,二是采用實際工藝參數(shù)作為試驗參數(shù)。如果產(chǎn)品溶液中的組分比較復(fù)雜,定性和定量分析前的預(yù)處理方法可能也跟溶出物的預(yù)處理方法不一樣。

溶出物 / 析出物的分析方法選擇

對于單個一次性組件或簡單的一次性系統(tǒng),溶出物/析出物的提取方法相對比較容易,而對于溶出物 / 析出物分析,其方法的開發(fā)需要更多資源。隨著分析技術(shù)的快速發(fā)展,對溶出物 / 析出物的分析檢測也日趨深入。由于溶出物/析出物的組分十分復(fù)雜,單一的分析方法難以檢測所有的目標(biāo)化合物

國內(nèi)外各行業(yè)機構(gòu)推薦的方法主要包括:

液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析法(Liquid Chromatography/Photodiode Array/Mass Spectrometry,LC/PDA/MS)

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析法(Gas Chromatography/Mass Spectrometry,GC/MS)

電感耦合等離子體質(zhì)譜法(Inductively Coupled Plasma/Mass Spectrometry,ICP/MS)

離子色譜法(Ion Chromatography,IC)

紫外光譜法 (Ultraviolet Spectroscopy, UV)

傅里葉紅外光譜法(Fourier Transform Infrared Spectroscopy,F(xiàn)TIR)

核磁共振波譜分析(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)

非揮發(fā)性殘留物(Non-volatile Residue,NVR)

總有機碳(Total Organic Carbon,TOC)

pH 值、電導(dǎo)率等等。

其中 LC/MS、GC/MS、ICP/MS 和IC均可用于定性和定量分析,UV、FTIR、NMR 主要用于定性分析,NVR 用于常規(guī)定量分析,TOC、pH和電導(dǎo)率則作為輔助分析。

液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析(LC/PDA/MS)

液相色譜(LC)主要進行溶出物 / 析出物的色譜分離,通過二極管陣列檢測器(Photodiode Array,PDA)和質(zhì)譜檢測器(Mass Spectrometry,MS)檢測一定波長和質(zhì)荷比(m/z)范圍內(nèi)的非揮發(fā)性和部分半揮發(fā)性化合物。二極管陣列檢測器檢測可獲得具有紫外吸收的化合物信息,質(zhì)譜檢測則可獲得化合物的分子量及結(jié)構(gòu)信息,與標(biāo)準(zhǔn)品的保留時間(Retention Time,RT)和質(zhì)譜匹配進行化合物的鑒別,并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線對化合物定量。使用大氣壓化學(xué)電離(Atmosphere Pressure Chemical Ionization,APCI)和電噴霧(Electrospray Ionization,ESI)兩種離子源方式,可互相補充,更全面的分析溶出物/析出物。對于高鹽、高 pH、低 pH、含表面活性劑或含蛋白質(zhì)的樣品,進行液相色譜分析前需對樣品預(yù)處理

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析(GC/MS)

質(zhì)譜檢測器(MS)與氣相色譜(GC)聯(lián)用,通過頂空進樣氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(Headspace-GC/MS)和直接進樣氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(Direct Injection-GC/MS)兩種不同的進樣方式分別檢測揮發(fā)性和半揮發(fā)性化合物。對于一次性系統(tǒng)的溶出 / 析出樣品分析,采用兩種GC/MS方法分別進樣分析,可以更加全面檢測出樣品中的揮發(fā)性和半揮發(fā)性物質(zhì)。溶出或析出樣品可直接通過頂空進樣 GC/MS進行分析,檢測其中所含的揮發(fā)性化合物。通常,這些化合物產(chǎn)生于伽馬滅菌過程,而且可能隨著放置時間增加而減少。因此必須在滅菌結(jié)束后盡快分析。揮發(fā)性化合物在較早取樣點的樣品中通常相對較多。直接進樣GC/MS能夠檢測到一系列半揮發(fā)性化合物。一些溶出或析出樣品能夠直接用GC/MS色譜柱進樣分析,然而對大多數(shù)水溶液樣品,分析其中的半揮發(fā)性化合物需要進行液液萃取,比如使用與色譜柱和分析方法兼容的二氯甲烷溶劑進行萃取,然后再進行分析。

通過GC/MS圖譜獲得化合物的分子量及結(jié)構(gòu)信息后,對照標(biāo)準(zhǔn)品的保留時間和質(zhì)譜匹配對化合物進行鑒別,并利用化合物響應(yīng)(通常是峰面積)對比標(biāo)準(zhǔn)曲線進行定量。必要時可采用其他檢測器,如氮磷檢測器、氫火焰離子化檢測器等。對于高鹽、含表面活性劑或含蛋白質(zhì)以及極端pH值的樣品,進行直接進樣氣相色譜分析前通常需對樣品預(yù)處理,進行頂空進樣色譜分析的樣品則一般無此要求。

電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP/MS)/電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP/OES)

這是一種用來測定元素含量的方法,具有靈敏度高、速度快、檢測限低等優(yōu)點。其原理是被測元素通過一定形式進入高頻等離子體電離成離子,產(chǎn)生的離子經(jīng)過離子光學(xué)透鏡聚焦后進入四極桿質(zhì)譜檢測器,按照荷質(zhì)比進行分離。適用于環(huán)境、地球化學(xué)、半導(dǎo)體、核工業(yè)、食品藥品、生物制品等不同領(lǐng)域幾乎所有金屬元素含量的分析,也可以分析絕大部分非金屬元素。此外,如果能夠達到符合要求的專屬性及檢測限值,電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP/OES)作為另一種檢測方法,同樣可用于檢測元素含量。

離子色譜(IC)

離子色譜是利用被測物質(zhì)的離子特性進行分離和檢測的一種液相色譜法,主要用于測定各種離子的含量。 根據(jù)分離原理的不同,可分為離子交換色譜、離子排斥色譜和離子對色譜,其中以離子交換色譜最為常用。離子交換色譜采用低容量離子交換樹脂為固定相進行分離,通過電導(dǎo)檢測器連續(xù)檢測流出物電導(dǎo)變化來分析陽離子和陰離子。除電導(dǎo)檢測器外,離子色譜還有直流安培、脈沖安培和積分安培等電化學(xué)檢測器以及紫外-可見和熒光檢測器。

在 SUT 的溶出物和析出物分析中,各種分析方法的互補特性幾乎可以涵蓋絕大多數(shù)化合物的分析,因此 IC 應(yīng)用較少。

紫外光譜法(UV)

紫外光譜法(UV)可分析溶出物/析出物中帶有紫外發(fā)色基團的化合物,通常為含不飽和化學(xué)鍵和含孤電子對的化合物。有些樣品中的溶質(zhì)或溶劑在特定波長下也具有較強的紫外吸收信號,可能會覆蓋溶出物/析出物的吸收峰。分析溶出物/析出物時,采用LC/PDA/MS分析方法能夠覆蓋紫外光譜法,因此可不單獨進行紫外檢測。

非揮發(fā)性殘留物(NVR)

非揮發(fā)性殘留物(NVR)是一種定量評估溶出物的分析方法。作為試驗流體的揮發(fā)性模型溶劑蒸發(fā)后,將非揮發(fā)性溶出物烘干所獲得的物質(zhì)稱為非揮發(fā)性殘留物,通過稱重的方法來確定最差條件下從藥品生產(chǎn)設(shè)備遷移到模型溶劑中的非揮發(fā)性殘留物的量,從而代表在工藝條件下可能從生產(chǎn)設(shè)備遷移進入到藥物產(chǎn)品中的非揮發(fā)性殘留物的最大可能數(shù)量。非揮發(fā)性殘留物通常來源于高分子材質(zhì)的寡聚物、添加劑及降解產(chǎn)物等。由于藥物產(chǎn)品中往往也含有非揮發(fā)性組分,干擾非揮發(fā)性殘留物總量分析,因此該方法不適用于析出物分析。

傅里葉紅外光譜法(FTIR)

紅外光譜法(FTIR)是一種強有力的基本定性分析工具,通過與特定的圖譜匹配來表征功能基團以及化合物種類。將紅外光譜圖與相同化合物進行比較,可推斷出溶出物中部分非揮發(fā)性殘留物(NVR)的種類信息。然而,為獲得單一化合物的定性與定量信息,則必須借助LC/PDA/MS 或GC/MS的分析方法才能實現(xiàn)。

總有機碳(TOC)、pH值、電導(dǎo)率

總有機碳(TOC)的測定是一項非常重要的分析方法,能夠直接、快速、真實、靈敏地反映溶出物水平,然而,其局限在于僅適用于電導(dǎo)率相對較低的無機溶液。因此,常與pH值、電導(dǎo)率共同作為三項常規(guī)的輔助分析方法,用于考察一次性系統(tǒng)與試驗流體接觸前后的變化情況,這些參數(shù)的變化通常是由溶出物/析出物所造成,因此這些數(shù)值對評估一次性系統(tǒng)是否影響藥物產(chǎn)品有一定幫助。

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