非专利药物杂质研究-1

审评三部   翻译  蒋煜 校核  马磊

      前言：根据2007年国家局新颁布的药品注册管理办法，目前我国将化学药物分为6类管理形式。从目前的申报情况来看，只有少部分为创新药物，绝大多数药物在国内或者国外已经上市，从广义上看属于仿制国内或者国外已经上市的药物。我们翻译了部分近期国外文献，包括近期国外药物研发机构在进行非专利药开发时，以及国外药政管理当局（FDA）在对非专利药进行评价时，对杂质研究的一些考虑要素。希望相关理论以及研发实例对国内企业该部分研究有一定的帮助作用。本文为研发机构在开发非专利药时，对杂质研究所做的工作。

非专利药物杂质研究
John Kovaleski等
Teva Pharmaceuticals USA, 650 Cathill Road, P.O. Box 904, Sellersville, PA 18960, USA
摘要：
      本文对当前药物制剂杂质鉴别、控制的实践工作，特别是非专利药物特有的一些问题进行了回顾。并进行了案例分析，以阐述即使在某些情况下非专利药物与商标药物的颜色、大小、外形以及使用的辅料都不尽相同，二者也应治疗等效。
内容
1、简介
2、原料药（API）
2.1 来源
2.2 生产工艺变化
2.3 质量标准
3、研究前
3.1 处方前研究
3.2 确认降解途径
4、研究工作
4.1 包装
5、制定技术要求
6、案例分析
6.1 案例研究1－速释单方制剂
6.2 案例研究2－速释二组分复方制剂
6.2.1 已知杂质
6.2.2 未知杂质
7、结论

1、简介：
      由于药品安全性受到公众以及媒体越来越多的关注，药物杂质谱的重要性也日益增加。一些近期的书籍以及杂志评论对该主题进行了讨论，美国以及其他国家药政管理部门也出台了相关指导原则。
      非专利药品在批准前，必须证实其与参照制剂（Reference drug product RDP）药学等效以及生物等效。药学等效是指在相同的给药途径下，相同剂型含有等量的相同活性成分。二者在药物含量、品质、纯度以及鉴别等方面均符合相同的质量标准。生物等效是指当在相同条件下给与相等给药剂量时，非专利制剂以及参照制剂释放速率以及在在药效部位的释放程度无显著性差异。
      非专利药物的杂质是一个特例。通常情况下，当非专利药物上市时，由创新药厂家积累的数据已经能清楚地证实原料药及代谢产物的毒性，以及已知杂质的毒性是否为主要关注要点。同时，由于各种原因，原料药原料的合成路线以及处方与创新药可能不同。因此药典同品种专论以及科学文献可能无法涵盖非专利药物所含有的某些杂质。
      非专利药物杂质的来源以及产生途径与参照药物相同：原料药合成中的起始原料、副产物、原料药合成过程中使用的残留溶剂；生产和长期贮藏过程中的降解物质；包装材料引入的污染物以及相同生产设备上引入的其他药物等。杂质可能因药物受热、光照、氧化（包括空气）等影响而产生，并且受各种因素催化或者加速，如痕量金属杂质、处方pH值变化，与包装材料、辅料以及复方制剂中其他活性成分发生反应等。
      本文详述了开发与参照制剂质量相当或更优的非专利药物的过程。杂质必须在开发的最早阶段予以考虑，以保证正确的最终处方以及产品稳定性。
2、原料药（API）
2.1 来源
      活性成分（API）的来源指从符合法规要求的商业渠道选择能够提供质量可接受的原料药生产厂商。杂质谱（Impurity profiles）是原料药质量的重要组成部分，管理当局基于安全性角度需要对其进行详察。对于杂质而言，ICH指导原则对原料药质量标准进行了定义。
      在研发（R&D）分析团队支持下，需要在常规以及加强条件下，对潜在原料药生产商提供的原料药样品以及制备的制剂进行评价。由于这些早期的中试样品还不能完全代表后期将用于生物等效性研究产品批次中的规模生产原料药，因此这些评价结果仅能为是否继续评估该原料药生产商提供初步的依据。需要继续对原料药规模生产批次，包括稳定性研究进行评价，以判断规模生产的原料药杂质谱以及稳定性是否可接受，以及原料药生产厂的过程控制能否保证特定的杂质要求。
2.2 生产工艺变化
      在原料药（API）研发以及放大过程中，合成路线、起始原料和／或中间体等均肯可能发生复杂的变化，由此对杂质谱产生影响。如：变更最终结晶溶剂可能引入之前产品中不存在的新杂质。如果这种情况发生，原料药生产化学家与药物制剂生产化学家间有必要进行沟通，以确认新的杂质谱能否接受。如果缺乏良好沟通，原料药生产过程变化可能成为项目延后以及后期其他问题的主要原因。因此双方都知晓有关的指导原则，并就杂质报告、鉴别以及控制限度等达成一致显得非常关键。
2.3 质量标准
      原料药生产商以及制剂开发团队进而对分析方法和质量标准进行协调，以避免出现对于生产能力而言，质量标准限度过于严格等问题。可取的条件是双方都采用相同的方法和质量标准。但是，为了保持效率，制剂开发团队可能采用一个不同的方法同时分析原料药以及制剂。当采用两种不同的方法时，原料药生产商以及制剂开发团队在两种方法测定结果相似性上达成一致显得非常关键。质量标准适应性的最终选择应基于制剂开发团队的需要。为降低将来出现问题的可能性，原料药供应商应了解不同方法测定结果间的相似因子。本文推荐最终标准需要接受双方的讨论并形成正式文件。
3、研制前
3.1 处方前研究
      处方前研究，必须关注所有需预先考虑的因素，并基于特定的反应以及整个开发阶段内可能遇到的情况设计试验。在开发前确认关键因素将有助于加快项目进展，并降低因失误导致的风险。
      有几种不同的方法可用来评估活性成分、辅料，生产过程以及保存条件间的相容性。辅料的选择在制剂稳定性上扮演了重要的角色。多数辅料是有机小分子，性质可能不佳，并且含有较多的杂质。需要在考虑杂质谱以及与原料药相容性基础上仔细选择辅料。如果辅料与原料药不相容，一些关键的反应如氧化、水解、酯化以及脱水等可能导致产品降解。这些反应可被热、光以及湿催化加速，导致活性成分含量降低，或者产生新的杂质。这些反应的程度可用传统的分析方法，或者有时用更精密的技术如微量量热法等进行监测。反应也可导致产品性质发生改变，如pH值，褪色，口感或气味不适等，或者诸如产品分层等物理不稳定现象，特别是某些半固体或者液体制剂。
      通常，可采用二元法研究识别潜在的不相容性。在这些研究中，原料药分别与每种辅料用合适的比例混合以考察反应性。两种物质接触的紧密度越高，预测性就越强。然后，这些混合物分别在不同温度、湿度，以及贮藏条件下保存。这种二元法通常可作为剔除不适当处方的筛选工具。最后，产品合适的稳定性（基于ICH贮藏条件）决定了非专利药处方的可接受性。
      一些分析方法可用评价原料药－辅料的相容性：使用显微镜检查，热分析（差示扫描热量法，DSC），以及光谱法（拉曼或者红外吸收）等评价物理不相容性，使用HPLC和／或GC法评价化学不稳定性。
      在对照制剂有效期结束时对其进行检测，是在非专利药物生产前为其建立杂质标准的一种方法。高于室温条件下加速对照制剂也能提供有效的信息。但是，管理当局通常并不接受这些数据作为证明杂质限度的依据。
      非专利药厂家同样非常依赖于公开获得的信息。全面的文献搜索能有效减少不必要的试验。可以查询到大量关于原料药及其测试方法的数据。这些在书籍或者如如美国药典（USP）、欧洲药典（EP），日本药典（JP）等专论中的信息往往仅局限于多数已上市药物。对于更新的药物，公开的信息往往很少。这种情况下，处方设计者必须依赖基于原料药功能团反应活性设计的试验进行预测，并使用能将可预见的降解反应降低到最低的辅料设计产品处方。 
3.2 确认降解途径
      如果非专利制剂研究透彻，并有充分文件记载，通常可从公开文献获得充分的杂质信息。可比较准确地预测其潜在的降解途径。处方往往建立在之前获得的产品基础上，并与创新产品类似。此种情况下，非专利药物的杂质谱通常与对照制剂类似。
      另一方面，如果上市药物相对比较新，或者存在限制无法复制对照药物的处方时，了解药物降解途径显得更加重要。典型的方法包括通过文献调研结构类似化合物或者强制降解进行研究。研究中，原料药置于酸、碱、光照，高温条件下以强制生成在药物贮藏期内可能降解得到的典型杂质。虽然广泛的研究工作可降低得到差稳定性产品的风险，但是如果非专利药处方使用不同的辅料和／或生产工艺，仍有可能产生新的或者意料之外的杂质。
4、研究工作
      在选择合适的辅料之外，还需其他一些考虑和控制以降低潜在杂质的生成。热是杂质产生的一个常规来源。热不仅能导致杂质产生，还能加速生成。在制备半固体产品时，制备过程中为使某些成分溶解通常需要加热过程。如果原料药对热敏感，药物应在其他成分加热后加入，然后冷却。如果此种方法不行，加速降温则可有效减少药物在加热条件下的暴露时间。
      对于固体制剂，药物同样有可能暴露在加热条件下，如流化床干燥过程、包衣，压片等。压片时药物与辅料在0.5吨～2吨压力下进行挤压，可导致片剂杂质的产生。另外，滚筒挤压时也可导致杂质产生。此种情况下，药物与一种或者多种辅料在高压下压实，该过程能产生大量的热。
      为尽可能降低暴露，可以降低相关生产工艺步骤的温度调节点。或者，也可能调整其他工艺参数以减少热对产品的影响。如：增加包衣混悬液中的固体量，可加速包衣过程，减少产品受热的时间。
      光是导致降解的另一个潜在因素。处方前研究，需要考察原料药对光的敏感性。由此得到的信息可判断应采用何种预防手段。这可通过修订处方和／或包装予以实现。如，对于片剂可采用颜色包衣为产品提供额外的保护。保护产品受光影响的一个常规方法是采用铝／铝水泡包装或者使用棕色瓶。在某些需要尽量减少光照的特殊情况下，产品可在黄色光或者弱光下进行生产。
      降解的另一个潜在因素是湿气。如果已知药物通过水解降解，有必要采取手段避免潮湿。可在生产过程中使用直接压片工艺避免引入湿气来实现。如果必须采用湿法制粒工艺，则应最大程度缩短产品处于潮湿状态的时间。湿颗粒也应干燥至混合前的含水分程度。另外，可以进行环境控制如控制制备房间的相对湿度和／或处理新进入空气以降低产品接触潮气的数量。同样，也可在制粒和包衣的过程中采用乙醇作为溶剂。对于某些非水的半固体制剂，在制备时应尽可能小心避免使产品暴露于高湿度的空间。同样，这些处方中使用的所有辅料含有的自由非结合水应尽可能低。
      药物氧化同样可导致潜在杂质的产生。专利产品处方中使用BHA或BHT等抗氧剂提示药物对氧化敏感，非专利药处方中也可使用这些抗氧剂。某些辅料如淀粉具有高氧化性并且可导致降解。由于杂质导致交联反应，标准药用级别PEG与明胶共用时可出现稳定性问题。为避免上述情况发生，需对辅料进行更加精细的分级。已经为制剂使用特定设计了特别高纯的脂肪酸，酯以及PEG400。另外，对于某些对氧特别敏感的产品，可在氮气条件下进行生产。
4.1 包装
      当处方以及生产工艺不能完全控制各种类型的降解时，制剂终产品包装能作为额外的保护工具。在保存期间，制剂可通过几种因素发生降解。典型的例子如：由于瓶内的多余空间，可致氧化或者水解反应发生。对包装单元采用正确的容器可尽可能降低上述现象发生的可能性。
      在包装内使用恰当数量以及种类的干燥剂可以控制潮气。除此之外，正确选择瓶盖／树脂化也可提供进一步保护。另外，瓶盖之间正确的密封也可作为避免潮气的屏障。对内包装采用热封法能显著降低潮气的渗透。包装容器的选择对控制由氧化产生的杂质同样非常重要。从稳定性角度看，一些塑料容器的氧渗透性更强，而玻璃瓶则能提供更强的保护。
      可浸出成分的存在对于杂质控制同样非常重要。对于液体、半固体以及血管注射剂型，包装成分显得尤为重要。液体制剂能够从包装生产线组件中浸出物质，如表面活性剂等。在此情况下，应进行相容性以及留样试验已考察发生这些反应所需要的时间。获得上述信息后，需明确最大持有时间和／或清洗体积以控制潜在杂质的产生。
5、制定技术要求
      FDA和ICH已经发布了多个指导原则，对药物原料以及制剂中可能存在的杂质种类以及可接受限度进行了详述。指导原则的细节基于在研药物的日服用量，规定了正确报告、鉴别以及定量的杂质限度。最初，ICH指导原则仅仅适用于创新药申请（NDAs）。但是，FDA将这些原则扩展到非专利药上。而且，最近已经修订了两个简略药物申请（ANDA）指导原则。FDA采用的这些指导原则扩展了原有的保证，即非专利药物的安全属性与专利药物保持一致。
      除指导原则文件外，美国药典（USP）是杂质技术要求的另一个来源。USP28/NF23纳入了大约1150种药物原料以及2250种药物制剂专论。虽然并不是所有的已批准上市药物都包含在内，也不是所有的USP药物专论都纳入了杂质控制项，但是药典仍提供了一个专利药物以及非专利药物都必须遵守的可接受标准。
      非专利药物原料以及制剂的技术要求都必须符合ICH/FDA指导原则，以及USP各药物专论。对于药物原料，应与原料药供应商同时制定原料药的技术要求，以获得其同意以及保证将来生产必须符合上述要求。对于药物制剂，在ICH保存条件下进行的稳定性研究可证明在整个产品有效期内，处方符合可接受的标准要求。在稳定性研究过程中，将数据进行趋势分析以预测如果发生降解，何种杂质将会产生。基于这些杂质的产生速度，可制订正确的产品放行标准，以保证产品稳定性符合标准要求。但是，药物制剂的标准不应比原料药标准中相同项目的要求更加严格。
      杂质控制方法在ICH/FDA的指导原则中已经被详细阐述。对于非专利药，最常规的质控方法是与产品有关的杂质在有效期内与专利药物相当。这也用已上市非专利药予以证实。在两种情况下，都可证实实测杂质水平已经被FDA认为安全。如果缺失这些数据，对于某些在其他上市产品中未观测到的杂质，通常需要有意仿制的厂家进行毒性研究。