藥物的雜質分析

(Analysis of Impurities in Drugs)

中科院廣州化學所分析測試中心  張工  134—3103--5152

1.掌握藥物雜質限量的定義與計算方法

2.掌握藥物雜質檢查的依據與方法。

3.熟悉藥物雜質的來源與分類

4.熟悉氯化物、重金屬、砷鹽和溶劑殘留的檢查原理、方法和注意事項。

5.熟悉雜質分析方法認證的項目。

6.了解雜質鑒定的方法

雜質(Impurity) 是指藥物中存在的無治療作用或者影響藥物的穩定性、療效, 甚至對人體的健康有害的物質。在藥物的研究、生產、貯存和臨床應用等方面, 必須保持藥物的純度, 降低藥物的雜質, 這樣才能保證藥物的有效性和安全性。通常可以將藥物的結構、外觀性狀、理化常數、雜質檢查和含量測定等方面作為一個相互關聯的整體來評價藥物的純度。藥物中含有的雜質是影響藥物純度的主要因素, 如藥物中含有超過限量的雜質, 就有可能使理化常數變動, 外觀性狀產生變異, 并影響藥物的穩定性; 雜質增多也必然使藥物的含量偏低或活性降低, 毒副作用顯著增加。因此, 藥物的雜質檢查是控制藥物純度,提高藥品質量的一個非常重要的環節。      

一、藥物中的雜質與雜質限量

(Impurities and Their Limit)

1、藥物的純度

藥物的純度( purity of drug)是指藥物的純凈程度。藥物中的雜質是影響藥物純度的主要因素,如果藥物中所含雜質超過質量標準規定的純度要求,就有可能使藥物的外觀性狀、物理常數發生變化,甚至影響藥物的穩定性,使活性降低、毒副作用增加。例如,對氨基酚是對乙酰氨基酚(acetaminophen)在制備過程中的中間體或貯存過程中的水解產物,它可引起急性中毒性高鐵血紅蛋白血癥；游離肼是異煙肼(armazide)在制備時由原料引入的雜質,它對磷酸吡哆醛酶系統有抑制作用,能引起局部刺激,也可致敏和致癌。

人類對藥物純度的認識是在防治疾病的實踐中積累起來,隨著分離檢測技術的提高,能進一步發現藥物中存在的新雜質,從而不斷提高對藥物的純度要求。

2、雜質的來源

藥物中的雜質檢查項目是根據可能存在的雜質來確定的。了解藥物中雜質的來源,可以有針對性地制訂雜質檢查項目和檢查方法。藥物中的雜質主要有的來源,可以有針對性地制訂雜質檢查項目和檢查方法。

藥物中的雜質主要有兩個來源:1、生產過程中引入的雜質；2、在貯藏過程中引起的雜質。

3、雜質的分類

藥物中的雜質多種多樣,其分類方法也有多種。藥品中的雜質按照其來源可以分為一般雜質(general impurities)和特殊雜質(special impurities)。一般雜質是指在自然界中分布較廣泛,在多種藥物的生產和貯藏過程中容易引入的雜質是指在自然界中分布較廣泛,在多種藥物的生產和貯藏過程中容易引入的雜質,例如氯化物、硫酸鹽、硫化物、硒、氟、氰化物、鐵鹽、重金屬、砷鹽、銨鹽以及酸堿度、澄清度、溶液的顏色、干燥失重、水分、熾灼殘渣、易炭化物和有機溶劑殘留量等項目的檢査方法。特殊雜質是指在特定藥物的生產和貯藏過程中引入的雜質,這類雜質隨藥物的不同而改變,如阿司匹林(aspirin)在生產和貯存過程中可能引入的水楊酸。按照來源的不同還可將雜質分為工藝雜質(包括合成中未反應完全的反應物及試劑、中間體、副產物等)、降解產物從反應物及試劑中混入的雜質等按照雜質毒性分類,雜質又可分為毒性雜質和信號雜質,如重金屬、砷鹽為毒性雜質;信號雜質一般無毒,但其含量的多少可反映出藥物的純度情況。藥物中信號雜質含量過多,提示該藥的生產工藝或生產過程控制有問題,如氯藥物中信號雜質含量過多,提示該藥的生產工藝或生產過程控制有問題,如氯化物、硫酸鹽屬于信號雜質按雜質理化性質一般分為三類:有機雜質(organic impurities)、無機雜質(Inorganic impurities)及殘留溶劑 （residual solvents)。中國SFDA、ICH和美國FDA采用這種分類。

有機雜質可能會在藥物或制劑的生產或貯存中引入,這些雜質可能是確定的或者未確定的、揮發性的或非揮發性的,包括起始物、副產物、中間體、降解產物、試劑、配位體和催化劑:由于這類雜質的化學結構一般與活性成分類似或具淵源關系,故通常又可稱之為有關物質( related substance)

無機雜質可能來源于生產過程,如使用的儀器、原料(如砷、鉛等)、干燥試劑和過濾輔助器等,反應試劑、配位體、催化劑、重金屬、其它殘留的金屬、無機鹽、助濾劑、活性炭等,它們一般是已知的和確定的。由于許多無機雜質直接影響藥品的穩定性,并可反映生產工藝本身的情況,了解藥品中無機雜質的情況對評價藥品生產工藝的狀況有重要意義。

殘留溶劑是生產過程中使用的有機或無機液體,一般具有已知的毒性。

4、雜質的限量

藥物的純度是相對的,絕對純凈的藥物是不存在的。由于藥物中的雜質不可能完全除盡,對于藥物中所存在的雜質,在不引起毒性、不影響療效和保證藥物質量的原則下,綜合考慮雜質的安全性、生產的可行性與產品的穩定性, 允許藥物中含有限定量的雜質。藥物中所含雜質的最大允許量,稱為雜質限量(limit of impurity)。通常用百分之幾或百萬分之幾(parts per million,ppm)來表示。

雜質限量=×100%

二、藥物中雜質的檢查方法

      (The Methods for Limit Test of Impurity in Drug)

藥典中一般藥物中雜質檢查的原理主要有：

1.利用藥物與雜質在物理性質上的差異，如臭味及揮發性的差異、顏色的差異、溶解行為(溶解度、溶液澄清度)的差異、熱反應性(干燥失重、熾灼殘渣、熱分析)的差異、光學活性(旋光度、比旋度)的差異、光譜特征(紫外-可見光譜、紅外光譜、原子吸收光譜、熒光光譜等)的差異、色譜

(TLC、HPLC、GC、PC等)行為的差異等。

2.利用藥物與雜質在化學性質上的差異，如酸堿性的差異、氧化還原性的差異、雜質發生專屬性的化學反應產生顏色、沉淀或氣體、有機破壞后再進行專屬性的化學反應等。

根據雜質的控制要求,一般進行限量檢查,必要時對雜質進行定量測定。

1.化學法

當藥物中雜質與藥物的化學性質相差較大時,可選擇合適的試劑,使之與雜質發生化學反應產生顏色、沉淀或氣體,而藥物不發生該反應,從而檢查雜質的限量。

2.光譜法

光譜檢查法是依據藥物和藥物中的雜質對光選擇吸收性質差異進行的。

• 紫外分光光度法
• 紅外分光光度法
• 原子吸收分光光度法

3.色譜法

藥物中的有機雜質多為未反應完全的原料、中間體、副產物、降解產物等, 在藥物的精制過程中未能除盡,其結構和性質往往和藥物相近,比如藥物和雜質與某些試劑的反應相同或相似,或者它們的光譜特征相似,這就難以采用上述方法對雜質進行檢查。由于色譜法可以利用藥物與雜質的色譜性質的差異, 能有效的將雜質與藥物進行分離和檢測,因而色譜法廣泛應用于藥物中雜質的

檢查。

• 薄層色譜法
• 高效液相色譜法
• 氣象色譜法

4.熱分析法

熱分析法在藥物的純度檢查中有著較為廣泛的應用,例如藥物濕度檢查結晶水分析以及藥物中雜質的檢查。熱分析法有多種,在藥物的純度檢查中常用熱重分析法、差熱分析和差示掃描量熱法。

（一）熱重分析

（二）差熱分析

（三）差示掃描量熱法

三、降解物和雜質的分離與鑒定

(Separation and Identification of Impurities in Drugs)

雜質的研究是藥品研發的一項重要內容。由于藥品在臨床使用中產生的不良反應除了與藥品本身的藥理活性有關外,有時與藥品中存在的雜質也有很大關系,因此對于毒性大或存在量較大的雜質,要求在新藥申報資料中對實際存在的表觀量大于或等于鑒定限度的雜質結構特征進行描述

報告限度(Reporting Threshold):超出此限度的雜質均應在檢測報告中報告,并應報告具體的檢測數據。

鑒定限度(Identification Threshold):超出此限度的雜質均應進行定性分析,確定其化學結構。

質控限度(Qualification Threshold):質量標準中一般允許的雜質限度,如制訂的限度高于此限度,則應有充分的依據

TDl:每日總攝入量(Total daily intake)

在模擬上市生產的批次中,有反復出現的大于或等于0.1%的雜質應予以鑒定：在推薦放置條件下的穩定性研究中發現的降解產物也需要鑒定；同時,對那些含量低于0.1%,可能產生異常效應或毒性藥理作用的潛在雜質,也應鑒定。如果某個雜質的含量在0.05%~0.09%之間,這些值可不被修約到0.1%,這個雜質可以不鑒定。總之,是否需要進行雜質鑒定,要以藥物的安全性為判斷原則

進行雜質鑒定通常有以下三種策略

1.合成雜質對照品,但不分離制備雜質樣品，當對被鑒定的雜質結構有初步了解時,例如根據藥物的合成工藝推斷最有可能產生的雜質,可先采用LC MS法初步測定其結構,對測定結果和所推斷的結構進行綜合分析后,合成可能產生的雜質,并采用元素分析、紫外光譜法、紅外光譜法、NMR法和MS法確證雜質的結構,以此作為雜質對照品。然后,分別測定藥物中主要雜質與雜質對照品的液相色譜、紫外吸收光譜及質譜特征,比較它們的測定結果,從而確定雜質的結構。

2.既合成雜質對照品,也分離制備雜質樣品

當對雜質的結構不易進行初步估計時,則需采用適當的分離方法如柱色譜法、半制備或制備高效液相色譜法或其他的分離方法,將雜質從藥物中分離出來,經純化后,以可能存在的雜質對照品為對照,進行結構分析。

3.分離制備雜質樣品,但不合成雜質對照品

當對雜質的結構不易進行初步估計時,則需采用適當的分離方法如柱色譜

法、半制備或制備高效液相色譜法等,將雜質從藥物中分離出來,經純化后用元素分析、紫外光譜法、紅外光譜法、NMR法和MS法確證雜質的結構。

第四節雜質分析方法認證

（Validation of Analytical Method for Limit Test）

雜質檢查可分為限度試驗和定量測定兩種情況。用于限度檢查的分析方法

的驗證側重于專屬性、檢測限和耐用性;用于雜質定量測定方法的驗證則強調

專屬性、定量限、線性、范圍、準確性、精密度、耐用性。

1.專屬性    

對于藥物的純度檢查,所采用的分析方法應確保可以檢出藥

物中的雜質,這就要求分析方法能將雜質與共存物良好的分離。因此雜質檢查中的專屬性試驗主要考查各種可能存在的雜質以及分解產物與主藥的分離效率。

2.線性與范圍   

在雜質的定量測定方法中,范圍應根據初步實測結果擬訂出規定限度的±20%

3.準確性   

 雜質的定量試驗可向原料藥或制劑中加入已知量雜質進行測定。如果不能得到雜質或降解產物,可用本法測定結果與另一成熟的方法進行比較,如藥典標準方法或經過驗證的方法。

4.靈敏度

檢測限的意義在于考察方法是否具備靈敏的檢測能力。因此對雜質限度試驗，需證明方法具有足夠低的檢測限,以保證需要控制的雜質被測出。

定量限則體現了分析方法是否具備靈敏的定量檢測能力。雜質定量檢查, 需考察方法的定量限,以保證含量很少的雜質能夠被準確測出。

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