固體藥物表征和基因毒性雜質(zhì)分析課件

1、現(xiàn)代藥物分析手冊(cè)（第二版）Handbook of Modern Pharmaceutical Analysis(2nd Edition) 作者： Satinder Ahuja ：藥物分析化學(xué)博士，美國化學(xué)會(huì)會(huì)員；在諾華公司擔(dān)任領(lǐng)導(dǎo)25年，又是Ahuja咨詢公司總裁。 Stephen Scypinski：分析化學(xué)博士，施貴寶分析研究與發(fā)展公司任副總裁，國際著名的藥物分析化學(xué)專家?，F(xiàn)代藥物分析手冊(cè)（第二版）1. 現(xiàn)代藥物分析概述2. 固體藥物表征3. 候選藥物的降解產(chǎn)物和雜質(zhì)分析4. 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮5. 質(zhì)量設(shè)計(jì)（QbD）以及過程分析技術(shù)（PAT）在QbD中的重要性6. 藥

2、物新劑型的分析7. 手性色譜分析的方法建立8. 藥用蛋白的表征和分析9. 處方前和早期階段的方法建立10. 生產(chǎn)過程控制試驗(yàn)11.分析方法確證12. 穩(wěn)定性試驗(yàn)13. 分析方法學(xué)轉(zhuǎn)換14. 藥物分析相關(guān)文件一、分子水平下的藥物性質(zhì)二、顆粒水平下的藥物性質(zhì)三、批量水平下的藥物性質(zhì)2.固體藥物的表征分子水平下的藥物性質(zhì)A. 紫外-可見漫反射光譜B. 振動(dòng)光譜C. 固體核磁共振光譜2.固體藥物的表征2.固體藥物的表征一、分子水平下的藥物性質(zhì)A. 紫外-可見漫反射光譜漫反射原理固體、粉末、乳濁液和混懸液應(yīng)用：原輔料相容性（顏色改變）、固體表面吸附（物理吸附-譜帶位移；化學(xué)吸附-新的譜帶）一、分子水平下

3、的藥物性質(zhì)B. 振動(dòng)光譜1. 紅外光譜：晶型評(píng)價(jià)一水乳糖無水乳糖一水乳糖:無水乳糖=1:12.固體藥物的表征一、分子水平下的藥物性質(zhì)B. 振動(dòng)光譜2. 拉曼光譜：散射光譜2.固體藥物的表征法莫替丁晶型A和B的拉曼光譜指紋區(qū)2.固體藥物的表征一、分子水平下的藥物性質(zhì)C. 固體核磁共振光譜(SS-NMR)能夠反映化合物功能基團(tuán)的化學(xué)環(huán)境，可用于評(píng)價(jià)原輔料相容性。舉例：布洛芬以酸自由基形式和其成鹽形式的原料藥分別與尤特奇RL-100混合，通過SS-NMR分析，發(fā)現(xiàn)布洛芬酸與聚合物的作用要比其成鹽形式強(qiáng)很多。這個(gè)結(jié)論在體外溶出試驗(yàn)中得到驗(yàn)證，布洛芬酸和尤特奇混合后，溶出變慢。2.固體藥物的表征一、分子

4、水平下的藥物性質(zhì)C. 固體核磁共振光譜實(shí)線：無水安比西林；虛線：三個(gè)結(jié)晶水的安比西林2.固體藥物的表征分子水平下的藥物性質(zhì)顆粒水平下的藥物性質(zhì)批量水平下的藥物性質(zhì)2.固體藥物的表征二、顆粒水平下的藥物性質(zhì)A . 顯微鏡：研究藥物的粒度分布、觀察藥物的結(jié)晶度。光學(xué)顯微鏡掃描電子顯微鏡(SEM): 是一種利用電子束掃描樣品表面從而獲得樣品信息的電子顯微鏡。它能產(chǎn)生樣品表面的高分辨率圖像，且圖像呈三維，能被用來鑒定樣品的表面結(jié)構(gòu)。2.固體藥物的表征二、顆粒水平下的藥物性質(zhì)B . X-ray衍射典型應(yīng)用： 確定晶型結(jié)構(gòu)，多晶型和溶劑化物評(píng)價(jià)，結(jié)晶度評(píng)價(jià)和相轉(zhuǎn)化研究。分類： 單晶X-射線衍射：能提供晶體

5、內(nèi)部三維空間的電子云密度分布，晶體中分子的立體構(gòu)型、構(gòu)像、鍵長、鍵角。功能強(qiáng)大，但獲取良好的晶型過程處理很復(fù)雜，不適合多晶型的常規(guī)評(píng)價(jià)。 粉末X-射線衍射：測定立方晶系的晶體結(jié)構(gòu)，常用于多晶型的研究。2.固體藥物的表征二、顆粒水平下的藥物性質(zhì)C . 熱分析用途： 監(jiān)控吸熱過程（熔點(diǎn)，升華，汽化，去溶劑化，固相-固相轉(zhuǎn)化和化學(xué)降解）和放熱過程（結(jié)晶化和氧化分解）。熱重分析（Thermogravimetry，TG）差熱分析（Differential Thermal Analysis，DTA）差示掃描量熱分析（Differential Scanning Calorimetry，DSC） 2.固體藥物

6、的表征二、顆粒水平下的藥物性質(zhì)C . 熱分析熱重法(Thermogravimetry, TG)：是在程序控溫下，測量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度或時(shí)間的關(guān)系的方法。差示掃描量熱法(DSC)：是在程序控溫下，測量物質(zhì)和參比物之間的能量差隨溫度變化關(guān)系的一種技術(shù)。2.固體藥物的表征二、顆粒水平下的藥物性質(zhì)C . 熱分析亞穩(wěn)定新化合物的DSC曲線131亞穩(wěn)態(tài)化合物熔解133 轉(zhuǎn)晶成穩(wěn)定形態(tài)146 穩(wěn)定形態(tài)熔解2.固體藥物的表征二、顆粒水平下的藥物性質(zhì)C . 熱分析二水硬脂酸鎂的DSC和TGA曲線TGADSC2.固體藥物的表征分子水平下的藥物性質(zhì)顆粒水平下的藥物性質(zhì)批量水平下的藥物性質(zhì)2.固體藥物的表征三、批量水

7、平下的藥物性質(zhì)A.粒度分布 在固體制劑進(jìn)行到大生產(chǎn)階段，研究批量水平下粉末的物理性質(zhì)會(huì)變得尤為重要。顆粒的形態(tài)：USP中顆粒形狀描述：針狀、圓柱狀、片狀、板狀，或是等分形狀等；對(duì)聚集狀態(tài)的描述：層狀、結(jié)塊、團(tuán)狀、聚集體、顆粒狀和晶簇狀等。粒度分布: 用特定的儀器和方法反映出粉體樣品中不同粒徑顆粒占顆?？偭康陌俜?jǐn)?shù)。有區(qū)間分布和累積分布兩種形式。2.固體藥物的表征三、批量水平下的藥物性質(zhì)A.粒度分布的測定方法激光散射法羧甲基淀粉鈉（分散在水中）的區(qū)間分布和累計(jì)分布圖d50：78.72.固體藥物的表征三、批量水平下的藥物性質(zhì)B、粉體學(xué)主要參數(shù)：比表面積，孔隙度和密度比表面積測定方法：一般以BET等

8、溫吸附理論為基礎(chǔ)來測定比表面積，分為靜態(tài)吸附法和動(dòng)態(tài)吸附法。比表面積測定儀4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮1. 與標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)相關(guān)的基因毒性雜質(zhì)的概念及當(dāng)前的法規(guī)方面的思考2. 奈非那韋基因毒性雜質(zhì)污染事件3.基因毒性雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制策略設(shè)計(jì)4.分析方法的挑戰(zhàn)5.總結(jié)和結(jié)論4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮1. 與標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)相關(guān)的基因毒性雜質(zhì)的概念及當(dāng)前的法規(guī)方面的思考PDE：Permitted Daily Exposure, 允許日接觸量TTC ： Threshold of Toxicological Concern 毒理學(xué)關(guān)注域值GTIs： genotoxic impuri

9、ties基因毒性雜質(zhì)PGIs：potentially genotoxic impurities有潛在基因毒性的雜質(zhì)CHMP：Committee for Medical Products for Human Use人用藥品委員會(huì)SWP：Safety Working Party安全工作小組QbD：quality by design,質(zhì)量源于設(shè)計(jì)ADI: Acceptable Daily Intake 每日允許攝入量4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮1. 與標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)相關(guān)的基因毒性雜質(zhì)的概念及當(dāng)前的法規(guī)方面的思考EMEAGUIDLINE ON THE LIMITS OF GENOTOXIC I

10、MPURITIES Questions and answers on the Guideline on the limits of genotoxic impurities該指南為限制新活性物質(zhì)中的基因毒性雜質(zhì)提供了解決問題的框架和具體做法。4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮1. 與標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)相關(guān)的基因毒性雜質(zhì)的概念及當(dāng)前的法規(guī)方面的思考FDAGuidance for IndustryGenotoxic and Carcinogenic Impurities in Drug Substances and Products：Recommended Approaches指南發(fā)布的背景原料藥和

11、制劑中的基因毒性雜質(zhì)生成的預(yù)防辦法基因毒性雜質(zhì)的分析方法、處理方法和減少方法上市申請(qǐng)和臨床研究申請(qǐng)的可接受限度草藥原料藥和制劑中基因毒性雜質(zhì)評(píng)估指南1. 與標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)相關(guān)的基因毒性雜質(zhì)的概念及當(dāng)前的法規(guī)方面的思考2. 奈非那韋基因毒性雜質(zhì)污染事件3.基因毒性雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制策略設(shè)計(jì)4.分析方法的挑戰(zhàn)5.總結(jié)和結(jié)論4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮3.基因毒性雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制策略設(shè)計(jì)GTI風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制策略設(shè)計(jì)4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮3.基因毒性雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制策略設(shè)計(jì)階段一：毒理學(xué)評(píng)估：分析合成路線和化學(xué)結(jié)構(gòu)多元評(píng)估

12、小組：工藝化學(xué)家，分析化學(xué)家，毒理學(xué)家結(jié)構(gòu)評(píng)估：起始物料，試劑，中間體，副產(chǎn)物和雜質(zhì)綜合電腦模擬工具，文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫，專家意見進(jìn)行評(píng)估4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮3.基因毒性雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制策略設(shè)計(jì)階段一：毒理學(xué)評(píng)估：分析合成路線和化學(xué)結(jié)構(gòu)The Carcinogenic Potency Database (CPDB)/cpdb/cpdb.html里面有1574種致癌物質(zhì)的列表，結(jié)構(gòu)式，CAS號(hào)，作用部位，TTC值等等一系列信息。乙酰胺CPDP4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮3.基因毒性雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制策略設(shè)計(jì)階段一：毒理學(xué)評(píng)估：分析合成路線和化學(xué)結(jié)構(gòu) Oncolo

13、gic： 計(jì)算機(jī)輔助評(píng)估化合物的致癌性 /oppt/sf/pubs/oncologic.htm LeadScope; FDA databasesOncologic4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮3.基因毒性雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制策略設(shè)計(jì)階段二：風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制策略4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮3.基因毒性雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制策略設(shè)計(jì)階段二：風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制策略母核結(jié)構(gòu): 對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估有直接的影響，具有非常高基因毒性的結(jié)構(gòu)基團(tuán)，它們即使被攝入低于TTC值的量也會(huì)面臨非常高的基因毒性風(fēng)險(xiǎn)(1類：黃曲霉素類、N-亞硝基物和偶氮類化合物 ）。 通常需要達(dá)到更為嚴(yán)格的控制水平（有些情況低于

14、1.5ug/天）。需要根據(jù)治療的疾病進(jìn)展，評(píng)估藥物收益和潛在GTI所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮3.基因毒性雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制策略設(shè)計(jì)階段二：風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制策略疾病情況和特殊人群癌癥化療，在這些情況下用“合理可行的最低限量”原則（ALARP原則）的控制策略可能會(huì)產(chǎn)生更合理的控制限度，該限度要比TTC高。在后續(xù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)中的化學(xué)耐受能力化學(xué)活性高，在后續(xù)幾步中不穩(wěn)定的GTI要比化學(xué)惰性的雜質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)低。4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮3.基因毒性雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制策略設(shè)計(jì)階段二：風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制策略臨床劑量和接觸時(shí)間直接影響GTI的接受限度?；赥TC的控制限度，

15、高劑量和較長的服藥時(shí)間的TTC值要低。合成步驟中出現(xiàn)的階段和與API結(jié)構(gòu)的相似度在合成API前，進(jìn)入合成路線超過4步的GTI，比在最后步驟中出現(xiàn)的中間體和API合成步驟中引入的雜質(zhì)，風(fēng)險(xiǎn)要低。4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮3.基因毒性雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制策略設(shè)計(jì)階段三：控制策略：實(shí)行和驗(yàn)證工藝化學(xué)元素和分析測試良好配合。毒性很大或是含分類1結(jié)構(gòu)的GTI，要考慮改變合成路線，避免使用或形成。1、治療威脅生命疾病的藥品中GTI的控制采用ALARP原則。分析方法適合限度測試和半定量測定。與監(jiān)管部門對(duì)話：采用的策略，擬定的限度等。4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮3.基因毒性雜質(zhì)的

16、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制策略設(shè)計(jì)階段三：控制策略：實(shí)行和驗(yàn)證2.在最后一步或倒數(shù)第二步存在的GTI分析方法靈敏度低于TTC限度（ppm水平）采用經(jīng)過驗(yàn)證的方法，進(jìn)行過程控制，而非終產(chǎn)品原料藥檢測。如果不能控制在TTC限度以下，需要在API質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定檢測GTI。以小試規(guī)模產(chǎn)品的GTI致死和耐受數(shù)據(jù)（fate and tolerance data）作為控制策略的科學(xué)基礎(chǔ)。如果要做臨床研究，需要有大生產(chǎn)規(guī)模試驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持。4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮3.基因毒性雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制策略設(shè)計(jì)階段三：控制策略：實(shí)行和驗(yàn)證3.在API合成3-4步前引入的GTI在上游進(jìn)行控制。GTITTC,需要有充

17、足的研究來證明上游控制策略的合理性。包括致死和耐受性數(shù)據(jù)（fate and tolerance data）,GTI在后幾步的化學(xué)活性。分析方法靈敏度：ppm水平、ICH檢測限。4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮3.基因毒性雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制策略設(shè)計(jì)階段三：控制策略：實(shí)行和驗(yàn)證4. 在API合成4步前引入的GTI除了1類GTI，控制策略應(yīng)關(guān)注化學(xué)機(jī)理，而不是痕量水平的GTI測試，通過充足的致死和耐受性數(shù)據(jù)，分析GTI在后續(xù)幾步的化學(xué)活性，來支持上游控制的合理性。1類GTI，需要驗(yàn)證測試。4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮3.基因毒性雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制策略設(shè)計(jì)階段四：GTI風(fēng)險(xiǎn)

18、和控制策略的再評(píng)估新的中間體和使用新的試劑，需要做毒理學(xué)評(píng)估。改變劑量和臨床接觸時(shí)間，會(huì)影響GTI限度，分析控制手段要滿足修改后的限度要求。提供GTI雜質(zhì)的綜合致死和耐受數(shù)據(jù)，以支持注冊(cè)資料上的控制策略。4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮1. 與標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)相關(guān)的基因毒性雜質(zhì)的概念及當(dāng)前的法規(guī)方面的思考2. 奈非那韋基因毒性雜質(zhì)污染事件3.基因毒性雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制策略設(shè)計(jì)4.分析方法的挑戰(zhàn)5.總結(jié)和結(jié)論4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮4.分析挑戰(zhàn)分析方法開發(fā)，驗(yàn)證和轉(zhuǎn)移至QC或生產(chǎn)基地的過稱中保證方法的靈敏度、選擇性，耐用性和重現(xiàn)性。靈敏度：ng/ml專屬性：在GTI測試水平

19、下，有很多降解產(chǎn)物和雜質(zhì)，潛在的假陽性增加。濃度范圍：幾mg/ml-ppm，貫穿藥物開發(fā)的早期、后期和上市階段，GTI濃度可能發(fā)生變化。多個(gè)方法：需要開發(fā)別的方法來確定在合成過程不同步驟的GTI水平，以支持GTI的控制策略。4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮4.分析挑戰(zhàn)4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮4.分析挑戰(zhàn)GTI測試的分析策略在合成過程中建立分析方法監(jiān)控GTI水平：可以對(duì)工藝性能（尤其是耐受性）有更好的了解，可以提供數(shù)據(jù)支持在工藝上游階段測試的GTI水平或高于TTC的水平。使用反應(yīng)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)：可以顯示GTI在工藝過程中的降解情況，如果能減少至安全關(guān)注水平以下，在建立控制策略和致癌性試驗(yàn)中也是很有價(jià)值的。4 基因毒性物質(zhì)和其他雜質(zhì)分析過程中的考慮4.分析挑戰(zhàn)GTI測試的分析策略在GTI測試中使用QbD原則QbD原則：產(chǎn)品質(zhì)量是基于對(duì)工藝工程知識(shí)的深入了解和適當(dāng)?shù)倪^程控制。設(shè)計(jì)空間：通過在生產(chǎn)操作設(shè)計(jì)空間內(nèi)和邊界進(jìn)行研究，以了解工藝對(duì)GTI控制的影響，提供工藝參數(shù)的可接受范圍，那么致癌性測試或上游階段的測試水平高于在商業(yè)生產(chǎn)規(guī)模中已建立的TTC水平是可能會(huì)被接受的。與健康當(dāng)局的直接對(duì)話：在藥物開發(fā)周期的早期就擬定的GTI控制策略，對(duì)工藝的了解。4