海南省药物结构确认及杂质分析

海南省药物结构确认及杂质分析
中国科学院广州化学研究所分析测试中心
卿工---189--3394-6343
1引言
随着公众和媒体对药物安全性的日益关注,控制药物中的杂质已成为药品质量控制中的重要问题.人用药品注册技术要求国际协调会(ICH)已经制定了与杂质控制相关的切实可行的指导原则[1],其基本理念已经逐步被国际社会接受.目前,英国药典(BP)、欧洲药典(EP)和美国药典(USP)均在附录中设有专门的杂质检查通则[2~4];中国药典(ChP)二部从ChP(2005)开始,附录中开始设有“药物杂质研究
指导原则”[5];2005年国家食品药品监督管理局发布了《化学药物杂质研究的技术指导原则》[6];之后,不仅在新药审评过程中,在国家药典会组织的历次药品标准提高行动计划中及中国药品生物制
品检定所(中检所)组织的历次全国评价性抽验工作中,对药品中的杂质评价都予以高度重视,极大地促进了药品质量的提高.ChP(2010)是对国内近10年来杂质研究成果的集中展示.本文从杂质控制
理念和杂质分析技术两方面,综述了国内化学药品杂质控制的现状,并就今后的发展提出自己的观点.
2杂质控制理念的变迁
药品中的杂质通常被定义为“影响药物纯度的物质”,按其来源可分为工艺杂质(合成起始物、中间体、副产物等)和降解杂质两类.追溯人们对药品中杂质控制理念的变迁,可概括为三个主要阶段:纯度控制、限度控制和杂质谱控制早期的药物质量控制主要基于容量法、分光光度法等经典的化学分析方法,对杂质的控制主要是通过对药品的纯度控制间接实现的.BP是具有悠久历史且最有代表性的国际药典.Johnson CA[7]撰文综述了1986年前20~30年间BP的一般质控策略及新分析方法(HPLC、GC)对BP的影响.虽然BP(1980)已经提出了有关物质(related substances)的概念,但此期间对药品质量的控制主要为对药品纯度的控制.进入20世纪90年代,伴随着色谱分析技术的飞速发展,对化学药品中的杂质分析成为当时药品质控分析研究的主流.在药品质量控制理念方面,BP(1988)已明确,“与已知杂质相比,对药品中的未知(潜在)杂质的控制更为重要;在良好的药品生产条件下,药品中
不应当出现性质未知和量不可控的杂质”.从BP(1988)起,历版的BP逐渐增加了对各类化学药品有
关物质的检查;BP(1998)是药物杂质控制的重要“分水岭”,该版药典在附录中首次增加了有关物质
和残留溶剂检查通则,增加了杂质控制指导原则;同时在各论中对化学药品的已知杂质给出了具体
的名称、分子式和结构式,并通过“已知杂质”、“任意单个杂质”和“总杂质”实现对化学药品中杂质的控制;标志着对药品中杂质的“限度控制”理念已经成熟.ChP(2000)和ChP(2005)均遵循该“限度控制”理念控制化学药品中的杂质.进入21世纪,伴随着人们对药品中的杂质特性,特别是生物学特性的深入了解,发现不同的杂质可能具有完全不同的生理活性,如β-内酰胺抗生素中的微量聚合物杂质可
能导致过敏反应,“致突变杂质”与其他杂质相比对人体的危害更大,因此药品的杂质“限度控制”理
念存在明显缺陷.药品中的诸杂质的种类与含量被总称为杂质谱(impurity profiles)[8].理想的控制理
念应是针对药品中的每一个杂质,依据其生理活性逐一制定其质控限度.1997年,Görög S等[9]撰文较详细地阐述了利用杂质谱控制药品中杂质的策略,并以甲哌地强龙(mazipredone)为例,提出了利
用色谱(TLC、HPLC、GC)、光谱(UV、NMR)和联用技术(HPLC-PDA,GC-MS,HPLC-MS)组合分
析药品杂质谱的方法.之后,药品“杂质谱控制”的理念逐渐形成.ChP(2010)中的部分化学药品已开
始尝试利用杂质谱控制的理念进行杂质控制.
3杂质谱控制的关键技术
由杂质谱控制的理念可知,实现杂质谱控制的关键包括:药品中的所有杂质被有效的分离,每一个杂质的来源与结构已知,每一个杂质的生理活性清楚,且质控分析方法具有良好的粗放性(ruggedness).涉及的科学问题可概括为:复杂体系样本的分离分析、微量组分的结构分析和微量组分的毒性评价三方面问题.
3.1复杂体系样本的分离分析
在杂质谱分析中,药品中的杂质按其属性常被分为无机杂质、挥发性杂质和有机杂质(有关物质)三类,其基本的分析策略如图1所示.对无机杂质,虽然采用ICP-MS分析化学药品中残留的各类阳离子,采用离子色谱分析药品中的阴离子的技术已相对成熟,但目前国内对化学药品中无机杂质的控制仍相对简单.对挥发性杂质,目前的焦点是残留溶剂分析.ICH在“3C杂质:残留溶剂的指导原则”[10]中将药品生产和纯化过程中常用的69种有机溶剂按照其对人体和环境的危害程度分为4类:第一类为人体致癌物、疑似的人体致癌物或能对环境造成公害者,应避免使用;第二类为能导致动物非遗传毒性致癌或可能导致其他不可逆毒性反应的试剂,应限制使用;第三类为在药物中以一般量存在时对人体无害的低毒性溶剂;第四类为没有足够毒性资料的溶剂,并逐一制定了限度,其基本理念已经被各国接受.ChP(2005)已对残留溶剂检查做出了重大调整,包括:残留溶剂的控制种类和限度与ICH一致;根据具体品种的生产工艺确定控制对象;推荐采用顶空毛细管气相色谱法进行检测.而在有机杂质分析方面,如何按照QbD(quality by design)的指导思想[11]建立有效的分析方法并保证分析方法的耐用性[12]则是杂质谱分析的
关键.3.1.1残留溶剂分析的现状药品中的残留溶剂随生产中使用的有机溶剂的不同而改变,所以不同企业生产的同种药品的残留溶剂不尽相同,这就使得残留溶剂分析具有其独特的不确定性.按ICH的指导原则,只有在药品生产中使用过的溶剂才有必要进行检查,即实际工作中需
要根据生产工艺来决定检查哪些残留溶剂,但企业出于保密或其他原因,提供的生产工艺有时并不完整甚至不真实.如果仅据此确定残留溶剂的控制对象,可能会造成误检或漏检.USP和EP目前的残留溶剂检查法要求采用多个方法,
逐一筛查药品中是否含有一类/二类溶剂,方法十分繁琐.中检所为配合ChP(2005)的修订,从2003年起探讨残留溶剂分析的最佳方案.通过对有机溶剂在不同极性色谱柱中保留规律的探讨,确立了通过非极性色谱柱和极性色谱柱两个色谱系统,以溶剂的保留值为定性指标,在统一的色谱条件下通过二次试验,或将非极性色谱柱系统和极性色谱柱系统通过“”型管连接,通过一次实验就可以完成对药品中残留溶剂的快速筛查方法[13,14].该方法构成了
ChP(2005)和ChP(2010)附录残留溶剂检查法的基础.利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)和气相色谱-红外光谱联用(GC-FTIR)建立了分析药品中残留溶剂的定性知识库,质谱和红外光谱互为补充,相互验证,可以准确确证需要进一步定性的残留溶剂[15].而以溶剂化参数(solvation parameter model)为基础的残留溶剂测定方法优化知识库,利用计算机辅助优化,可以实现对最佳色谱条件的快速选择与优化[16].针对国内对药品残留溶剂的测定已经成为常规要求,而基层检验实验室全面掌握残留溶剂测定中的各种难题解决方法仍有一定困难的现状,中检所正在已建立的各类知识库(图2)的基础上,建立残留溶剂分析专家系统.在ChP(2010)中,根据国内残留溶剂分析研究的进展和基层实验室的现状,化学原料药在各论项下,已要求按其生产工艺制定严格的残留溶剂检查方法,并对检测方案进行了调整:首先根据杂质峰的保留值对样品中存在的残留溶剂进行定性,再根据检出对象采用了标准加入法对检出的溶剂进行定量[17].例如头孢曲松钠,虽然标准中要求控制11种残留溶剂,但如实际测中
只检测到丙酮一种溶剂,则只需对丙酮进行定量即可.上述措施使得ChP(2010)对残留溶剂的控不仅在控制理念,且在控制方法上均达到了国际领先水平.目前对残留溶剂测定方法的研究主要集中在改进进样方式、提高检测灵敏度和实现快速准确分析等方面.Branlt[18]等采用一种全挥发技术(fullevaporation technique)直接测定固体样品的残留溶剂,并且可以克服基质效应;而在提高检测灵敏度方面,顶空固相微萃取技术已经成为残留溶剂分析中的另一种选择[19];而将顶空进样技术和快速气相色谱-质谱联用技术结合,以低分离度色谱图的保留时间与相应溶剂的质核比为指标,可以实现快速、准确分析药品中的残留溶剂之目的[20];此外,还可采用流量-调节技术[21]、Flash GC技术[22]和低热质量(LTM)柱温箱[23]等方法提高检测速度.
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