清洁验证中的TOC分析

05-201343生产现场过程技术与工艺本文作者黄雪红任职于天士力制药集团股份有限公司，薛飞任职于发泰（天津）医药工程有限公司。清洁验证中的TOC分析探讨总有机碳法在中药制剂清洁验证中的应用通过考察中药制剂产品清洁限度计算和总有机碳法的分析方法验证等方面，可以评价总有机碳法在清洁验证中的使用。总有机碳仪灵敏度高、速度快，通过制定合理的限度，可以满足清洁验证的要求。该方法计算了所有有机碳，选取了更为严格的标准。总有机碳法可以用于中药制剂的清洁验证。文/黄雪红薛飞●保持药品制剂设备的清洁是有效防止污染和交叉污染，保证药品质量的重要举措。清洁验证是可证明用于直接与产品接触的设备表面的清洁程序具有再现性和有效性的书面证据，其实施情况也已成为国内外GMP认证及FDA认证检查的重点关注项目。鉴于中药制剂产品具有成分复杂、有关成分含量难以测定、杂质不易检出、毒理学研究数据少的特点，中药制剂企业在开展清洁验证中，常面临选择目标化合物及合适的分析方法的难题。总有机碳分析法最早被作为水质量控制的检测手段，其原理是通过反应系统将供试品中的有机物氧化分解生成CO2，CO2进入非分散红外检测器吸收转化为检测信号，通过仪器自动计算出供试品溶液的总有机碳（TOC）浓度值。与HPLC、UV、酶联免疫法检测方法相比，总有机碳分析法具有灵敏度高、检测快速、检测成本低等优点，广泛应用于药品生产清洁验证过程。中药制剂产品成分复杂，但其成分多为生物碱类、糖类、有机酸类等有机物质，因此，TOC法应用于清洁验证在原理上是可行的。本文从中药制剂清洁验证中TOC的适用范围、接受标准及限度值计算、TOC测定方法及取样方法、分析方法学验证4个方面进行了探讨。适用范围清洁验证中对残留物的控制通常采用HPLC、UV、GC等方法。这些分析方法对特定化合物或其官能团均有响应，属于专属性检测方法。这些传统方法的灵敏度往往受限于检测器，实验准备过程和分析时间比较长。而总有机碳分析法与传统分析方法不同，属于非专属性检测方法，其灵敏度可达1ppb（C），且具有样品制备简单，分析速度快等特点。在中药制剂生产清洁验证中，中药制剂产品成分较复杂，目标化合物不易选择，但其成分多为生物碱类、糖类、有机酸类等有机物质，通过总有机碳分析法很容易测得清洁后的有机物质残留量。虽然TOC方法专属性不强，但其不是仅仅计算单一物质，而是将所有有机碳计算在内，事实上对于清洁验证选取了更为严格的计算方式，不会因残留物未检出而产生质量风险。TOC的另一个不足是无法分析无机物，一般中药制剂活性成分基本为有机物，影响较小，在清洁验证实施之前，应对药品原辅料成分进行分析和评估。目前TOC在生产清洁验证中仅适用于水溶性物质，对于水中易溶物质可以有效检出。对于水中微溶和不溶物质，其在室温下的溶解度在100~10000ppm的范围内，远高于TOC的灵敏度，故TOC用于此类物质的清洁验证也具有可行性。接受标准及限度值的确定TOC法是利用化合物中碳含量来实现定量分析的一种分析方法。中药制剂产品成分复杂，各成分比例波动也比较大，不同成分有机碳的响应值也不同，其含碳量无法用具体的化学结构式计算得到，因此，目标化合物碳百分含量的确定是制定接受标准和限度的第一步。国外已经有一些相关研究。ChrisGlover发表的关于总有机碳法分析白蛋白方法学的研究中，通过对1份样品的3次平行测定结果来确定样品浓度与TOC值之间的对应关系。此方法在清洁验证中使用时，在每次测试前，需要先建立目标化合物浓度与实测TOC值之间的线性关系来评价清洁验证样品中目标化合物的含量。AndrewWalsh在处理清洁验证中实测残留量的分析中引入了统计学的分析方法，将日常检控的残留量进行SPC分析，残留量检测结果呈正态分布，在样本平均值的基础上，加上3或4个σ作为清洁验证的可接受标准。在此研究基础上，可以通过此方法解决中药制剂清洁验证中目标物质碳百分含量不确定的难题。考虑目标物质组分的变化选取不同批次目标物质，分别配制一定浓度的水溶液，分别进行TOC分析测试，经过计算从而得到一个综合ps13药2_43-61生产现场.indd432013/3/2717:48:364405-2013生产现场生产现场模拟的碳百分含量。例如，考察30批次目标物质（中药制剂的原药，如浸膏、干粉等）的浓度C（mg/ml）与TOC值之间的关系，将同一浓度目标物质（不同批次）测得的TOC值，进行SPC分析，可以得到该浓度水平下的TOC样本均值XTOC，及测试的标准偏差σ。计算公式为：A=（XTOC-4σ）/C其中，A代表目标物质碳百分含量；XTOC为TOC结果平均值；σ标准偏差；C为目标物质浓度。另外，为保证清洁验证结果可靠，选取较为严格的4σ下线区间进行计算，分布概率分别为3σ：99.73%，4σ：99.99%，如图1。现有的清洁验证指南中，并未明确规定清洁验证中的残留物限度。一般有3个指导原则：一是目视无可见残留物；二是上一批产品的残留物质全部溶解到下一批产品中所致浓度不得高于10ppm；三是最低日治疗剂量法。其中第三项指导原则的保险系数如表1，一般口服固体制药清洁验证常选择最低日治疗剂量的1‰作为限度值，其计算如下：dR×××=AdwdSorWD1UB1000MTDDL其中，MTDD为先加工产品的最低日治疗剂量；B代表后加工产品的最小生产批量；Uw为后加工产品的单位制剂的质量；Dd代表后加工产品的日最多使用制剂数；W为最终淋洗水的质量或体积；SA为设备直接与药物接触的总内表面积；Ld为残留物限度；Rd为取样回收率。由计算出的清洁验证的可接受标准Ld，根据目标物质碳百分含量，即可得到清洁验证TOC限度值，公式如下：B=Ld*A=Ld*（XTOC-4σ）/C其中，B代表清洁验证TOC限度值；A代表目标物质碳百分含量。TOC测定方法及取样方法TOC测定原理的第一步是将有机物氧化，第二步是检测氧化产生的CO2。常见的氧化方法主要有高温氧化、超临界氧化、紫外线氧化、紫外线加二氧化钛氧化、加热的过硫酸盐氧化和紫外线加过硫酸盐氧化等。常见的检测方法主要有非分散红外检测（NDIR）、直接电导率检测及选择性薄膜电导率检测等。在开展复方丹参滴丸残留清洁验证中，使用GESievers900实验室型TOC分析仪测试，是通过紫外线加过硫酸盐氧化和选择性薄膜电导率检测的。通常的取样方法有两种，即擦拭法和淋洗法。在可以直接接触的设备表面使用擦拭法，对于很难接触的设备部位，例如无法拆开的管道等位置，可以考虑使用淋洗法。在使用擦拭法时，容易受到擦拭棉签本身溶解的干扰。由于专用棉签成本较高，曾考虑使用普通自制棉球。鉴于TOC法高灵敏度的特点，分别考察了自制棉球和专用棉签对测试结果的耐用性，从表2可以看出，棉球采样后测得的TOC结果远高于专用棉签，明显偏离实际值。建议取样棉签使用专用的不溶解不脱落的棉签，并对棉签进行验证，且取样瓶最好是专用，分开清洗和保存，避免碳污染，影响实测结果。TOC分析方法学验证用于清洁验证的分析方法是需要经过验证的。TOC用于清洁验证中目标物质或清洁剂残留等成分的测量，实质是对某物质含量的一种分析过程。根据中国药典分析方法验证指导原则，需开展线性、范围、精密度、准确度、定量限及检测限、耐用性、专属性的验证项目。用于复方丹参滴丸清洁验证的总有机碳分析方法已经按照上述原则进行并通过验证，应用于日常生产清洗验证检测中。系统适用性测试：在进行方法学●验证前确保该设备在验证有效期内后，开展系统适用性测试，测试按中国药典制药用水中总有机碳测定法进行，其响应系数Re应该在85%~115%之间；线性、范围、精密度、准确度及●取样回收率测试：该部分是分析方法验证的核心内容，在通过系统适用性测试后，即可开展此大类测试；TOC为一种非专属的分析方法，●其适用于含碳的物质的测试。在研究其专属性时展开超纯水、一定浓度的甲醇标准品（含碳）、烟酰胺标准品溶液（含有氮）及邻苯二甲基氢钾（含钾）溶液的分析；耐用性是指在测定条件有小的变●动时，测定结果不受影响的程度。如被表1保险系数选择类型保险系数选择外用药物1/10～1/100口服药物1/100～1/1000注射剂、眼科药物1/1000～1/10，000研发新产品1/10.000～1/100，000表2棉签耐用性比较类别包衣罐内壁化料罐内部自制棉球采样法90ppm210ppm专用棉签擦拭法0.58ppm3.44ppm图1目标物质限度示例过程技术与工艺（下转第42页）ps13药2_43-61生产现场.indd442013/3/2717:48:374205-2013工厂/装置工程工程反馈编码A130540内，检测系统自动抽取一片药片，送交检验部门进行检测，检测得到的药片重量和其他检测数据都经压片机的数据传输接口反馈给控制系统。例如在压片机充填系统中，经过理论值—实测值的比较后，当检测结果超出了规定的极限值（T1和T2是不合格的），会对压片机进行调整。这样一来，整个调节回路也是一个封闭的循环了，从而保证了药片重量（和其他参数）的准确性。药片测试仪能对药片的重量、硬度、直径和厚度4个重要参数进行连续的全自动监控。测试系统中使用的电子秤应通过定期的计量检定来保证精度的可靠性，并填写SOP计量检定记录。现代化的电子秤内部安装了检验和计量检定的标准重，根据温度的变化或者一定时间之后，电子秤内部的检验和计量检定系统会自动地对电子秤的精度进行复核，并按照GMP药片生产重量管理规范的要求和格式做好计量检定的记录。建议8：向压片机生产厂了解分选系统的情况和所使用的技术。有缺陷的药片应该分拣出来。当老式压片机床仍利用常出错的、速度缓慢的机械式分选装置挑选有缺陷的药片时，新型的压片机已利用压缩空气来分选药片了。分层次的压缩空气幕保证了药片的分选和输送（分别送往合格药片和不合格药片的通道）。输送喷嘴处压缩空气的压力大小由机床控制系统进行监控，辅助的监测光栅能够对分选的准确性进行监测。建议9：向压片机生产厂家了解其所使用的工具，好的机床设备生产厂家会提供其供货合同中的全部工具和资料，并告知这些工具的用途和特点。生产药片时需要符合药片（形状和外形尺寸）特性的专用工具，这些工具，尤其是药片压头和压模都应具有DINISO18984标准规定的外形尺寸、公差和标准特性。在市场上，不同的生产厂家生产、制造了许多符合这一标准要求的、不同质量等级的工具和模具。生产高质量机床设备的生产厂家的这类工具也都包括在他们的供货合同范围之内，另外，药片压制模具也有了创新性的进步，今天的药片压片机采用了申请了专利保护的工艺技术，有着很好的成本费用和质量特性比。建议10：压片机操作控制系统界面应简单、不易出错，并有着药片生产过程易于理解的图形符号和机床状态符号，了解操作者进行AuditTrail、BatchRecording，User-Level-Verwaltung和登录权限等问题。好的软件能够通过图形操作界面帮助压片机操作者完成压片机的启动、调试和出现故障时的故障诊断。在医药产品生产企业中，好的软件系统还应符合21CFRPart11技术规范的规定和要求。其后就包括用户管理（密码保护）、ElectronicBatchrecording、AuditTrail（修改跟踪）、诊断监控、文字/不同国家语言的操作使用说明、可调用的文字说明帮助信息、经OPC与MES生产制造执行系统的数据链接等。小结机床设备在药片的压制生产过程中起着关键性的作用，今天的压片机中使用的创新技术，需要要求用户更加深刻的理解机床设备本身，以便改善压片生产过程。正如本文开始时所强调的那样，压片机的操作者和管理者至关重要，他们对机床设备的了解、认识设备和生产过程的关系以及参加专业技术培训是生产高质量药片的重要前提。●（上接第44页）测溶液的pH值、TOC仪参数的设置等作为考察耐用性的项目；定量限及检测限：定量限LOQ=●10s/K；检测限LOD=3.3s/K。其中K表示在线性考察项下的线性方程经二元线性回归后，可以得到回归直线的斜率；s可以是回归直线的标准偏差，或空白响应值的标准偏差