一次性生產(chǎn)組件標準化的可提取物研究方法

    2020年6月2日，國家藥監局藥品評審中心發(fā)布了《化學(xué)藥品注射劑生產(chǎn)所用的塑料組件系統相容性研究技術(shù)指南（征求意見(jiàn)稿）》，闡述一種基于科學(xué)和風(fēng)險的研究思路來(lái)開(kāi)展注射劑生產(chǎn)過(guò)程中使用的塑料組件系統的相容性研究。

賽多利斯作為一家了可提取物科學(xué)（2‒10）并持續20多年為我們的產(chǎn)品發(fā)布可提取物數據的供應商，在多年的研究中發(fā)展，完善并建立了能夠充分滿(mǎn)足各個(gè)藥品監管機構標準的內部方法來(lái)對一次性組件進(jìn)行可提取物分析，用可提取物數據和服務(wù)來(lái)支持生物制藥客戶(hù)實(shí)施一次性產(chǎn)品。

為了定義我們的研究方法，我們需要詢(xún)問(wèn)和回答幾個(gè)與研究目的、提取溶液、提取條件和分析方法有關(guān)的問(wèn)題。其他考慮因素包括要提取的批次數量、報告限的定義和第三方組件。

“如果一項決定沒(méi)有強有力的科學(xué)依據，賽多利斯將通過(guò)科學(xué)研究來(lái)支持該依據�！�

各種可提取物方法的所有差異都源于一項研究的既定目的以及由此產(chǎn)生的數據的后續使用。例如，考慮討論哪些特定的提取液應用于可提取物研究：

如果某個(gè)版本的維恩圖沒(méi)有顯示浸出物是可提取物的子集，則可提取物和浸出物的介紹將不完整。在圖1中，我們包含了一個(gè)針對工藝相關(guān)可提取物的中間類(lèi)別。我們確定內部方法時(shí)，我們認為維恩圖的zui大部分應由供應商負責。

我們需要定義表征研究組件的潛在可提取物的范圍，并在材料選擇、早期毒理學(xué)風(fēng)險評估和變更控制方面提供幫助。這個(gè)意圖驅動(dòng)了我們整個(gè)方法的定義。
如果目的是生成數據以模擬生物工藝條件，那么實(shí)際的溶液（例如緩沖液）可能是正確的提取液。然而，如果一項研究的目的是對組件進(jìn)行化學(xué)表征，那么更具侵蝕性、提取能力更高的溶液可能更為合適。在確定新的可提取物方法的過(guò)程中，這個(gè)邏輯驅動(dòng)了許多決策。

1. 一次性組件的風(fēng)險評估與分類(lèi)

賽多利斯對可能留在工藝流體中并zui中轉移到活性藥物成分（API）的化合物的提取進(jìn)行了風(fēng)險評估。該評估是根據Merseburger等人發(fā)表的獲得行業(yè)認同的觀(guān)點(diǎn)進(jìn)行的(11, 12)。確定了風(fēng)險因素，如溫度、表面積與體積的比值、接觸時(shí)間、與靠近患者的因素等，因為它們影響生物制藥工藝中一次性組件的可提取物濃度。同時(shí)考慮了可能稀釋、濃縮或去除工藝流中浸出物的所有純化步驟。

提取溶劑的影響不屬于本風(fēng)險評估的一部分�？商崛∥镅芯康哪康氖菍で笕�面的信息。因此，賽多利斯對適當溶劑的選擇進(jìn)行了深入的研究(4)。

為了確定每個(gè)因素的風(fēng)險值（表1），我們考慮在整個(gè)生物制程中使用一個(gè)一次性組件。通過(guò)將每個(gè)風(fēng)險值乘以1、5或10來(lái)計算每個(gè)一次性組件的風(fēng)險分數。zui后，將風(fēng)險分為三類(lèi)：低風(fēng)險（L）、中等風(fēng)險（M）和高風(fēng)險（H）（表2）。對工藝應用中的一次性組件確定了不同的風(fēng)險分類(lèi)（表2）。

為可提取物研究設置參數時(shí)考慮了這些風(fēng)險等級。根據風(fēng)險評估，確定了以下提取時(shí)間：

● 對于低風(fēng)險和中等風(fēng)險的一次性組件，除菌級過(guò)濾器和無(wú)菌連接器使用一次較短的接觸時(shí)間（1天、7天或21天）。

● 對于高風(fēng)險一次性組件，儲存袋和管道有兩個(gè)長(cháng)期接觸的時(shí)間點(diǎn)（21或70天）。

2. 提取液

其目標是確定zui少種類(lèi)的提取溶液，產(chǎn)生全面的數量和質(zhì)量的可提取物，能夠在不溶解組件的基礎聚合物，同時(shí)對給定一次性組件的預期用途的情況下。盡管賽多利斯已經(jīng)為不同的目的進(jìn)行了數千項研究，但沒(méi)有單一項研究試圖確定zui少提取液種類(lèi)，以確定在生物制藥工藝使用條件下潛在可提取物的范圍。

對于可提取物研究，Dorey等人(6)選擇純乙醇和純水，在40°C下不溶解聚合物。純乙醇顯示出很強的提取能力，這是材料表征所必需的；而純水對親水性化合物顯示出良好的提取能力，可應用于各種分析方法。1 M 氫氧化鈉和1 M鹽酸可增加小分子靶向有機化學(xué)品的極性，提高其溶解度和其可檢測性。

與原料生產(chǎn)過(guò)程中使用的酸性和堿性溶液（如緩沖液）相比，所選擇的提取溶液被認為是zui壞的情況，它們還能夠覆蓋濃酸性和堿性溶液的儲存應用。選擇了這組溶劑，就可以從生物制程應用中的各種一次性組件中提取所有潛在的可提取物。因為在實(shí)際應用中，灌裝針頭通常只接觸中性pH值的溶液，所以只用純水和純乙醇進(jìn)行測試。

3. 提取條件

我們研究的目的要求明顯超出實(shí)際使用條件及在實(shí)驗室研究中仍然可行的提取條件。

表面積/體積比（SA/V）: USP <661>要求每毫升提取液中待提取組件的SA/V為6 cm2/mL(13)。盡管這一比率的設定依據沒(méi)有記錄在案，但它確實(shí)明顯夸大了實(shí)際應用中的預期SA/V，并且已證明接近實(shí)驗室環(huán)境中可行的zui大SA/V。對于過(guò)濾器，接受的SA/V為1cm2/mL, 這也被夸大了，但實(shí)際可行(14)。

因此，對于過(guò)濾器、切向流裝置和膜吸附器，我們將SA/V確定為1 cm2/mL，對于所有其他組件，SA/V確定為6 cm2/mL。我們要強調的是，SA/V比對可提取物濃度的影響取決于接觸時(shí)間和給定化合物的物理性質(zhì)(15)。在不超過(guò)7天的短期提取過(guò)程中，可提取化合物的釋放受聚合物內擴散的控制（圖2和圖3）。

因此，對于短期提取，可提取物的濃度將由SA/V的比率控制。對于長(cháng)期接觸提取，平衡濃度不再受擴散控制，而是受聚合物與溶劑的分配控制。在分配系數較大（Kp/l）的化合物中，濃度與SA/V比無(wú)關(guān)(15)。

提取溫度：提取溫度應允許在不損害組件物理和化學(xué)完整性的情況下全面提取化合物。

第一個(gè)基本原理：選擇的溫度是加速提取的溫度(17, 18)。

第二個(gè)基本原理：zui壞情況下的溫度由組件的zui高工作溫度確定，而不影響其完整性(18)。

提取溫度低（例如23°C）導致可提取物濃度低（低至無(wú)法測量）。相比之下，隨著(zhù)提取溫度的升高（例如60°C）和提取時(shí)間的延長(cháng)（大于70天），大多數化合物的可提取物產(chǎn)量增加。在動(dòng)力學(xué)研究中——本文未給出的結果是基于對高效液相色譜紫外檢測峰強度和氣相色譜質(zhì)譜（GC-MS）分析峰強度的定性評估——結果表明，在少數情況下，濃度在長(cháng)時(shí)間（70天）內降低。具體而言，對儲存袋（圖2）和囊氏濾器（圖3）的動(dòng)力學(xué)研究表明，濃度明顯依賴(lài)于溫度和接觸時(shí)間。GC-MS數據（圖3）表明，在70天的提取時(shí)間后，所有測試溫度（23°C、40°C和60°C）下，所有檢測化合物的濃度之和到平衡。采用氣相色譜-質(zhì)譜掃描法，檢測和鑒定了廣泛的化學(xué)物質(zhì)。

在60°C下提取是不可行的，因為在提取過(guò)濾囊式過(guò)濾器時(shí)會(huì )發(fā)生泄漏。對于所有提取時(shí)間點(diǎn)，在20°C到40°C之間可以看到提取效率的有效加速因子約為2（圖2和圖3）。根據結果和我們的基本原理，提取溫度設定為40°C。

提取時(shí)間：接觸時(shí)間是相關(guān)的，以確保組件材料與提取溶劑之間的相互作用，從而產(chǎn)生高提取物濃度進(jìn)行分析(16, 17)。通過(guò)對儲存袋膜材料進(jìn)行動(dòng)力學(xué)研究（圖2和圖3），我們觀(guān)察到延長(cháng)接觸時(shí)間可提高可提取物水平。了解每個(gè)組件的預期用途和預期的過(guò)程中接觸時(shí)間，我們可以確定夸大實(shí)際使用時(shí)間的提取時(shí)間。此外，對于濾膜，動(dòng)力學(xué)研究表明，在40°C下提取21天和/或70天可檢測到大量可提取物（未顯示詳細數據）。大多數可提取物在40°C下大約70天后達到平衡濃度。表7顯示了每種組件類(lèi)別的提取時(shí)間。

試樣制備:較高劑量的伽馬輻射對可提取物含量的增加有一定的影響(19)。根據ISO 11137 (20)，我們采用了25 kGy的小劑量對一次性系統進(jìn)行滅菌，典型的大輻照劑量為45 kGy。因此，我們需要一個(gè)目標劑量來(lái)預處理50kGy提取的組件，并且我們在一次性組件的γ射線(xiàn)照射和提取開(kāi)始后采用了長(cháng)6周的時(shí)間間隔。

批數：下一個(gè)評估——設置研究用物品的數量——是評估不同過(guò)濾器和濾膜批（中間精密度）和一批內（重復性）可提取物結果的變異性。影響整個(gè)提取研究變異性的重要參數是提取過(guò)程、樣品制備和分析過(guò)程（包括分析方法）。如果所用分析方法的重復性?xún)?yōu)于提取研究中的批次間的重復性，則有可能在提取研究中檢測到一次性組件之間的批次間變化。

在本研究中，使用高效液相色譜/紫外光譜、氣相色譜-質(zhì)譜和總有機碳（TOC）分析來(lái)測定批次間的變化。這些分析技術(shù)的重復性和中間精密度實(shí)驗數據低于10%（表3）。然而，必須指出的是，對于某些用GC-MS分析的化合物，其中間精密度可達25%。

例如，Menzel等人報道的三種常見(jiàn)可提取化合物的GC-MS分析數據(5)表明重復性和中間精密度在同一水平上（十二烷分別為1.2%和5.6%），低于10%（表4）。即使在單一化合物之間，一個(gè)批次內的重復性（十二烷為1.2%，2,4 二-叔丁基苯酚為6.5%）也與中間精密度（十二烷為5.6%，2,4-二- 叔丁基苯酚為7.7%）處于同一水平。分析系統的重復性相當于過(guò)濾器的批次間變化。因此，分析方法不顯示任何批次間變化�；�于這些數據，在進(jìn)行可提取物研究時(shí)，不需要對多個(gè)批次進(jìn)行相關(guān)測試。TOC和高效液相色譜-紫外檢測結果也得出了同樣的結論。重復性和中間精密度顯示相同的水平。未檢測到囊氏濾器的批次間變化。從這些數據中得出的結論是可提取物研究只需測試一批一次性組件�？蓪⒍鄠�(gè)批次的提取物混合起來(lái)進(jìn)行分析。

提取條件和提取物的處理：通過(guò)浸泡或灌裝一次性組件（袋或管）來(lái)提取一次性組件。剛性一次性組件，如過(guò)濾器和外殼，通過(guò)搖動(dòng)徹底濕潤，以降低一次性組件和溶劑之間的界面阻力，并使表面易于接觸溶劑。只要有可能達到所需的SA/V比，一次性組件就可無(wú)須分割整個(gè)使用。不執行切碎等操作。按照預期用途對組件進(jìn)行處理：對于使用前可能經(jīng)過(guò)輻照和高壓滅菌的組件，提供每個(gè)預處理步驟的數據。按照說(shuō)明書(shū)沖洗用于保存一次性組件的液體（如切向流盒、膜吸附器）。使用已清潔的設備進(jìn)行提取�？瞻讟悠�、樣品制備和測量細節見(jiàn)Menzel等人的文章(5)。關(guān)于根據實(shí)驗室工作的基本原則處理提取物的其他建議可在文獻中找到 (17, 18, 21)。

4. 分析方法

我們結合了先進(jìn)的分析技術(shù)，用于檢測、鑒定和定量揮發(fā)性、半揮發(fā)性和非揮發(fā)性可提取物，包括元素。我們的分析方法如表5所示。

報告限的定義：美國藥典第<1663> 章提到“表征是發(fā)現、鑒定和量化超過(guò)規定水平或閾值的提取物中存在的每個(gè)有機和無(wú)機化學(xué)實(shí)體。這些閾值可以基于患者安全考慮、材料考慮、分析技術(shù)能力等”(16)。許多文獻描述了用不同分析方法測定可提取化合物的檢出限（LoD）和定量限（LoQ）的適用方法(22, 23)。Jenke等人報道了一次性組件中約500種不同的潛在可提取化合物(24)。由于所列可提取化合物的極性和揮發(fā)性的化學(xué)多樣性，不能期望LoD/LoQ值在相同或甚至相似的水平上。美國藥典第<1663>章討論了定性可提取物評估，并建議至少有一種濃度為5μg/mL的可提取化合物來(lái)進(jìn)行結構確診。

在可提取物研究中，掃描方法允許檢測濃度范圍為十億分之幾（ppb）到百萬(wàn)分之幾（ppm）的潛在可提取化合物。為了能夠穩健地報告可提取物結果（包括定性和定量），定義每種分析方法的報告限（RL）是一個(gè)實(shí)用步驟。這些限值是主觀(guān)定義的，對于單一化合物可以高于定量限，并且可以克服實(shí)驗室間定量限的差異。RL可以從特定分析技術(shù)的單個(gè)化合物的LoQ數據中得到。這一概念允許報告來(lái)自不同實(shí)驗室的可重復的可提取物信息。

在研究中，從提取樣品中檢測到的所有峰，如果峰面積超過(guò)對照峰（空白）峰面積的50%，則視為可提取化合物。RL不是固定的，代表分析設備的性能（表6）。進(jìn)一步的改進(jìn)和新的耐用的分析系統和技術(shù)可以導致較低的報告限。

賽多利斯的一次性組件提取方案：表7顯示了應用于一次性組件的提取方案。賽多利斯在其標準、可配置和自定義一次性組裝中使用了許多第三方組件，包括連接器和管道。為了向我們的客戶(hù)提供我們的一次性系統的全面可提取物信息，我們實(shí)施了一個(gè)全面的計劃，根據我們新的內部程序測試我們組件庫的一個(gè)子集（包括此類(lèi)第三方組件）。
賽多利斯已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種可提取物研究的實(shí)用方法，以表征用于生物制藥工藝的一次性組件的潛在可提取物。同時(shí)建立了一個(gè)測試程序，以評估提取過(guò)程中物理和化學(xué)參數的影響，并推導出不同一次性組件提取物研究設計的相關(guān)條件。通過(guò)采用標準化提取參數和優(yōu)異的分析方法對一次性組件進(jìn)行的情況提取研究的結果，賽多利斯能夠幫助您獲得全面的定性和定量可提取物數據。

來(lái)源：廣州深華