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如何进行溶出方法的偏差调查

发布时间:2023-01-11      点击次数:200

溶出度是几乎所有固体口服剂型的关键产品性能测试和质量规范。溶出方法开发最初侧重于确定和可区分潜在产品关键材料属性(CMA)和关键工艺参数(CPP)差异的条件,理想地将体外溶出与体内药物产品性能联系起来。然而,随着一种溶出方法从开发阶段进入更常规的使用阶段,因为使用过程中的变异性来源增加,可能出现更多异常结果(OOS)而导致需要对溶出方法进行调查的情况。

通常导致溶出方法需要被调查的场景包括:

  • 不合规格结果(OOS)

  • 趋势外结果(OOT)

  • 结果可变性增加

  • 进展到第2或3阶段测试

  • 溶媒准备过程中的观察到问题

  • 溶出过程中观察到异常

  • 实验室或溶出设备之间方法转移过程中的不可比性

  • 引入自动化溶出装置


本综述参考James Mann等的《Dissolution Method Troubleshooting: An Industry Perspective》内容,对溶出方法调查和异常处理的经验教训和最佳实践进行了总结。此外,还提供了真实的行业案例研究,以举例说明导致溶出测试方法异常的各种异常成因,并为各位研究溶出的同仁带来偏差调查与溶出度实验管理的启迪。

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溶出的偏差调查

溶出实验可被视为三种不同的活动的总和:获取分析用样品的程序、样品的分析和化学分析溶出结果的计算。我们建议实验室的调查工作常常使用鱼骨图(图1)来展开。它是一个因果系统的可视化表示,可以帮助分析问题的根本原因,并广泛用于制药行业的各种应用。它允许对所有可能被忽视的潜在原因进行头脑风暴。用于溶出调查的鱼骨分为六个重点领域:设备、方法、物料、计算、人员和环境。这些领域中的每一个都是在溶出方法偏差调查的背景下进行小组讨论的。

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1. 物料

在任何溶出方法调查中要考虑的物料主要分为三类:用于制备溶出介质的成分、标准品和测试的药物产品。

1.1 溶出介质的制备

对于溶出介质,简单检查试剂重量以及是否使用了正确等级的试剂是一个很好的起点。观察到的常见错误包括未正确理解磷酸盐等水合盐。例如,使用二水合物而不是一水合物或无水盐,这会对缓冲液浓度产生后续影响。无水盐如果储存不当,可能会与水结合,这可能会导致称量制备合适缓冲液浓度所需的正确盐质量的问题。

此外,一元盐和二元盐可以以与通常不同的方式混合并调节至正确的pH,这与使用正确的盐相比,会产生不同的介质总组成。通过确保记录物料添加的明确顺序和调整前的预期pH值,以及与预期pH值的任何差异,分析师可以暂停并检查pH值超出预期值的原因,从而避免这种情况。

对于大部分溶出介质的制备,必须确保其充分混合,这在从浓缩物中稀释以确保在等分之前形成均匀的溶液时尤为重要。例如,案例研究2表明,对于缓冲系统中50L或更大的介质体积,需要1min/L或更长的混合时间。此外,如果使用pH值作为大型容器混合的确认,则应从不同深度的多个点取样。

标准做法还应确保所有试剂均已正确储存,且在保质期内。还应考虑缓冲液的污染,无论是来自使用未充分冲洗的相同设备的先前溶出介质,还是来自微生物污染。后者的一个例子是储存在水溶液中的氦喷射玻璃料内的微生物生长,通过确保氦气喷射玻璃料在使用之间储存在甲醇 : 水(50:50)中,解决了这个问题。

第一个案例研究说明了在使用溶出介质浓缩液时,不正确的介质制备和人为错误的综合影响。第二个案例研究说明了大量溶出介质不全部混合的影响,以及验证溶出介质制备质量的pH测量的局限性。

案例1:从浓缩液中制备溶出介质

在500mL pH 5.5的乙酸盐缓冲液中,使用桨法以75rpm进行片剂制剂的溶出试验。为方便起见,制备了10倍的缓冲液浓缩液,并在每次分析之前使用溶媒制备系统用水简单稀释至最终缓冲液浓度。图2显示了遵循该程序的开发批次的溶出曲线,显示了快速且稳定的释放。在第一次临床批量发布期间,应用上述方法时观察到虚线曲线,导致OOS结果。

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在调查过程中,确定pH 5.5的最终1x乙酸盐缓冲液再次稀释1:10,假设其仍然是10倍浓缩液。因此,以低10倍的浓度制备溶出缓冲液。用正确制备的缓冲液重复溶出分析。如图2所示,临床批次的溶出符合第2阶段的溶出接受标准(30分钟时Q=80%)。开发批次和第一批临床批次之间的差异归因于颗粒粒度分布的差异,这在随后的研究中进行了分析。

一般来说,缓冲浓缩液的使用增加了可变性的来源;然而,这一过程的时间和资源效益被认为是对这一潜在错误的补偿。此外,精心设计的控制措施,如审计跟踪和文件检查,即使在早期开发阶段,也能确保过程和产品质量。

案例研究2:固体试剂制备缓冲液

胶囊制剂的溶出试验使用桨法以75rpm在900mL pH 5.5的柠檬酸盐磷酸盐缓冲液中进行。为方便起见,通过将固体盐溶出在制备容器中的水中并搅拌直至预期全部溶出来制备大量缓冲液。进行pH测量以验证缓冲液制备是否正确。使用这种溶出方法通常可以观察到快速和稳健的分布。然而,在初始稳定性期间,一个时间点的测试显示出异常高的变异性,多个OOS结果。这是在多个胶囊强度、批次和储存条件下观察到的。对溶出数据的系统研究揭示了特定批次制备的溶出介质中溶出行为随时间变化的趋势。图3显示了不同测试批次在45分钟时的药物释放百分比(六次重复的平均值),作为测试顺序的函数绘制。每个垂直网格线代表一个测试日,并指示单独的介质准备。

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进一步的研究揭示了150L的溶出介质制备,搅拌78分钟。虽然搅拌时间和溶出介质体积本身都不是非典型的,但较短的混合时间和较大混合溶媒体积的组合导致了一种假设,即混合不充分,且溶媒成分在其使用中不一致。为了验证这一假设,收集了这批溶出介质中收集的溶出样品,并测试了pH、电导率、渗透压和钠、柠檬酸盐和磷酸盐的离子浓度。

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图4显示了45分钟时的溶出情况以及作为测试顺序函数的介质pH值和电导率。绿色带表示正确制备的介质的pH值和电导率的预期范围。溶出性能与所用等分溶媒的pH值直接相关。尽管所用介质前半部分的pH值符合规范(导致如预期的溶出),但除使用中点附近的一小部分介质外,所有介质的电导率都在正确范围之外。测量的渗透压摩尔浓度和离子浓度与电导率的趋势相似,尽管有一些偏差。实际上,没有一份溶出介质的成分正确。对该装置的大批溶媒制备的溶媒体积和混合时间的分析导致需要1min/L或更长的混合时间,以确保50L或更大体积的溶媒充分混合。

本案例研究表明,pH值测量不是正确的溶媒制备或混合程度的充分指标。如果未使用其他度量(例如电导率),则如果要使用pH值确认混合,则应从大型容器不同深度的多个点取样。这也说明了保存样本解决方案的好处,直到所有数据都得到分析、趋势化,所有所需的调查都完成。

1.2 表面活性剂

如果化合物表现出较差的溶出度,则表面活性剂通常是用于实现漏槽条件的溶出介质的成分。十二烷基硫酸钠(SLS)是一种常用的表面活性剂,尽管它可能是溶出缺陷的来源,如在钾离子存在下沉淀。不同等级的SLS质量可能会在溶出试验的分析完成过程中因杂质引起干扰,并可能影响介质的增溶能力。接下来的两个案例研究证明了表面活性剂对溶出的潜在非预期影响,例如表面活性剂由于活性物质的存在而导致样品降解(案例研究3)以及表面活性剂与药物物质结合,阻碍溶出(案例研究4)。

案例研究3:表面活性剂引起的降解

药物在溶出介质中的化学稳定性是方法开发过程中需要考虑的重要因素。如果药物在溶出介质中降解,溶出试验期间检测到的药物量可能比实际溶出的药物量低得多。由于在特定pH条件下的化学不稳定性,经常观察到药物降解,在开发方法时,应在溶出介质选择过程中考虑到这一点。在某些情况下,溶出介质中的杂质(可由表面活性剂引入)可加速活性药物的降解。

在本案例研究中,配制成速释薄膜包衣片剂的化合物X表现出氧化降解,在某些情况下,在溶出试验的后期时间点导致溶出量明显减少(图5)。

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即使在不太异常的情况下,降解不会导致溶出时间点的明显趋势,溶出样品溶液的评估也发现溶液稳定性非常有限,不到24小时。对降解途径的进一步研究发现,在样品溶液中生成了两种已知的氧化降解产物,通过高效液相色谱(HPLC)进行了定量,这两种产物都是在活性药物成分(API)的过氧化物胁迫下形成的。

这导致了一种假设,即这种降解是由于Fenton型与聚山梨醇酯80(其作为溶出介质中的表面活性剂)中存在的过氧化物的反应,由源自片剂薄膜涂层的铁催化。Fenton反应包括通过Fe(II)/Fe(III)催化将有机过氧化物转化为过氧基和烷氧基。减少溶出过程中降解的缓解策略集中于过氧化物和铁成分(例如使用下图的镀膜桨叶)。

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已知聚山梨醇酯表面活性剂在暴露于空气中时会发生氧化降解,过氧化物在表面活性剂中积聚。从不同供应商获得的多批聚山梨醇酯80中定量过氧化物的量,并打开不同的时间长度。基于这些结果,聚山梨醇酯80的使用期限被限制在从打开起的30天内,并且确定了优选的供应商。此外,向溶出介质中加入乙二胺四乙酸(EDTA),通过螯合催化铁(II)和铁(III)离子来提高样品稳定性,从而防止产生过氧和烷氧基。也有报道称,螯合剂可能不会抑制Fenton反应,而是淬灭生成的自由基。事实上,发现这种方法可以显著减少溶出样品中化合物X的氧化降解,使样品的稳定性达到3天,在此期间仅损失0.2%的效力。值得注意的是,与不含EDTA的样品相比,含有EDTA的样品表现出特征氧化降解产物的最小增长。因此,对溶出方法进行了修订,将EDTA加入溶出介质中。

还探讨了向溶出介质中加入丁基化羟基甲苯(BHT)以淬灭过氧基和烷氧基。观察到氧化降解产物的生长较低,但在样品溶液中形成了化合物X-BHT加合物。因此,在这种情况下,BHT不是改善溶液稳定性的可行添加剂。

案例研究4:溶出介质的表面活性剂污染

胶囊制剂的溶出试验使用桨法以75rpm在900mL pH 5.5的柠檬酸盐磷酸盐缓冲液中进行。在将溶出方法转让给第三方期间,观察到与方法开发期间观察到的溶出性能相比,溶出性能下降。已知在足够大的SLS浓度下,药物物质与SLS形成不溶性络合物。图6显示了设计方法(无SLS)和SLS浓度范围内的溶出情况。在10 ppm SLS下,无法全部释放。

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在调查过程中,发现溶出介质制剂试剂瓶之前接触过SLS。此外,使用高分辨率液相色谱-质谱(LC-MS)分析导致意外低溶出性能的溶出介质,结果显示其含有0.3ppm SLS。SLS的这一水平与方法转移过程中观察到的溶出性能下降一致。因此,新的药筒专门用于该药物产品,确保只有该项目的溶出介质接触表面。这一实践以及设备和介质相互作用的完整历史,对于准确测试对某些杂质的痕量浓度敏感的化合物非常重要。

1.3 酶

溶出测试中使用的另一种需要仔细考虑的物料是:当观察在溶出实验中到明胶胶囊交联时使用的酶。例如,USP通用章节“溶出"规定,在二级测试期间,可以向溶出介质中添加“导致活性不超过750000单位/L的胃蛋白酶"。这意味着要正确计算添加到溶出介质中的酶的质量,需要考虑USP级酶的分析证书(CoA)上的值。通常对于胃蛋白酶,需要使用蛋白质的百分比和蛋白质的单位/mg来正确计算所需的量。阅读CoA时应谨慎,因为一些供应商报告蛋白质和胃蛋白酶单位/mg蛋白质的百分比,而其他供应商则直接报告胃蛋白酶单位/mmg产品。或者,可以根据USP程序通过实验测定活性。还应注意,美国药典关于最大胃蛋白酶活性的规范是以浓度给出的。因此,在改进的Tier 2方法中,在添加表面活性剂之前,将酶添加到较低体积的缓冲液中,应适当计算较小体积的酶添加量。

1.4 标准品

应确认标准品的同一性和相关纯度,当标准品是不同于待溶出分析药物的盐或共晶形式时,应特别注意效价转换。紫外分析常用作溶出检测方法。因此,由于在最终值中考虑了有机杂质,标准品的UV纯度值通常与色谱分析中使用的值不同。

1.5 样品

最后,溶出样品本身存在可变性和误差,因此应进行检查,以确保其正确性、适当的标签、适当的实验室储存和正确的包装。通常,溶出方法调查得出的结论是,方法或分析没有发现问题,这会引发对产品制造的进一步调查。这种程度的调查超出了本文的范围。然而,在充分了解特定样品的预期性能的情况下,在方法研究中使用控制或参考样品通常是有用的,因为这有助于确定问题是否与方法或测试的单个批次有关。

2.设备

方法问题的最大原因是溶出设备。这可能是由于在基本上相同的设备上运行的方法,但分析人员没有意识到制造商、水浴模型、自动化方法和/或软件之间存在的一些根本差异。

在设备调查期间进行简单的初始检查,就像检查是否与之前的实验和设备维护目视检查有任何不同一样简单。检查仪器日志、运行报告和实验中的任何错误日志,通常可以在运行之前或运行期间识别系统中的任何异常。应验证浴槽的合格状态,确保所有运行前检查,例如温度和桨叶高度。观察到的一个例子是,分析人员未能进行正确的运行前检查,并且未能观察到一溶出杯中的桨滑到25mm以下,并撞击在溶出杯底部的药片。

已经观察到金属表面在酸性介质中的降解,导致药物物质的金属催化降解。这也可能是取样套管和自动取样器针的问题。因此,确保设备维护良好且无任何表面锈蚀是确保结果一致的关键步骤。聚四氟乙烯(PTFE)涂层桨可用于解决这一问题;然而,需要注意涂层不会被划伤,因为划痕可能会导致降解区域或在实验过程中出现过饱和的成核位置。

如果使用篮法(USP装置1),则必须检查是否使用了正确的网目尺寸,以及篮的状况是否可以接受,因为这些篮筐通常容易因处理不当而变形。为了防止这种情况,可以使用工具插入和移除篮子,而不会使网格变形。

2.1 脱气设备

如果脱气对方法性能至关重要,则应检查脱气设备,以确保其提供足够质量的介质。这可以通过使用溶解氧计对介质进行外部检查来实现,以确保37°C时的浓度低于6 mg/L。脱气失败的例子是由于易腐蚀片剂表面存在气泡而导致溶出较慢,导致片剂与介质接触减少,以及由于筛网被气泡堵塞而导致通过篮式筛网的介质流量减少。当气泡增加了颗粒的浮力并导致锥形减少,导致整个容器中的固体更加分散时,也观察到由于脱气不足而导致的更快溶出。

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2.2 紫外分光光度计

如果紫外分光光度计通过仪器自检,则不太可能出现问题;然而,应确认UV波长的设置方法是正确的。如果使用含有比色皿转换装置的在线UV发现单个溶出杯OOT问题,则应检查该溶出杯线上是否连接了正确的路径长度的导管。同样值得检查的是,所有配件是否牢固,因为松动的配件可能会导致空气进入导管或无法将正确的样本量拉过来比色皿中,这可能会导致异常读数,从而影响溶出曲线。

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2.3 自动溶出系统

溶出方法的自动化和自动化系统之间的转移通常是问题的根源。这可能是因为分析师不了解系统如何收集样本。自动进样器参数(如初始体积、净化体积、泵流量和系统管道体积)的错误选择或定义可能会导致问题。这些设置不仅存在于单独的方法设置中,还作为系统配置文件的一部分,并且根据您是收集到小瓶中还是进行在线UV,体积有所不同;例如,如果使用注射器过滤器,体积将发生变化。不正确的设置可能会导致自动采样器无法在下一个时间点之前完成所有活动,导致无法在所需时间采集样本,或者充注和吹扫不足可能会导致采样管线中的前一个时间,从而稀释下一个时间点,产生低于预期的结果。第五个案例研究中展示了自动取样器设置的影响

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案例5:自动取样设置

在桨法上对25°C/60%相对湿度(RH)和30°C/75%相对湿度下储存的12个月稳定性样品进行了速释片剂制剂的溶出试验。30°C/75%相对湿度的样品在溶出度仪A上使用它的自动采样器B运行,而25°C/60%相对湿度条件的样品在也使用它的另一款自动取样器C上运行。30°C/75%RH样品的溶出曲线比25°C/60%RH样品慢。药物溶出百分比的差异在5分钟时接近40%,在60分钟时大约10%。之前在早期的稳定时间点没有发现这种差异。12个月的30°C/75%相对湿度曲线与早期稳定时间点的曲线相比,也是OOT。

在初步实验室调查中,发现两台自动取样器B与C虽然型号相同,但方法设置不同。用于运行30°C/75%相对湿度样品的自动取样器的泵流量为10 mL/min,采集偏移量(offset volume)为2.0 mL,而用于运行25°C/60%相对湿度样品,自动取样器的流量为15 mL/min,偏移量(offset volume)为3.5 mL。偏移量(offset volume)定义为样品采集前丢弃的介质体积。据推测,溶出曲线的差异是由自动进样器设置的差异造成的。

再次运行12个月的30°C/75%RH片剂,自动进样器方法设置更改为15 mL/min流速和3.5 mL偏移量。图7显示了来自两种不同自动进样器方法设置的30°C/75%RH片剂的两种溶出曲线的比较。在15mL/min流速和3.5mL偏移体积下获得的新曲线比之前在10mL/min流速和2.0mL偏移体积下得到的曲线更快。在改变自动采样器方法设置的情况下,12个月30°C/75%相对湿度样本的分布与25°C/60%相对湿度样本以及之前稳定时间点的历史趋势相匹配(使用相同的自动采样器设置)

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为了调查哪个参数更为关键,即流速或偏移量,再次使用自动取样器将30°C/75%RH样品设置为10 mL/min流速和3.5 mL偏移量。与之前使用15 mL/min流量和3.5 mL偏移量获得的曲线相比,没有观察到溶出曲线的显著差异,表明低偏移量(2.0 mL)是初始运行时溶出曲线似乎较慢的根本原因。较低的偏移量不足以清除之前取样时间点残留在管道中的样品。

最后,为了进一步证实这一发现,制备了预溶出的药物溶液,并使用不同的自动进样器设置(2.0 vs.3.5 mL偏移体积,15 mL/min流速)进行了两次试验。每个容器的取样针在水中放置5分钟时间点,然后在15分钟的下一个时间点放置到含有预溶出溶液的容器中。使用3.5 mL的偏移体积,结果显示在15分钟时几乎100%溶出,与预溶出浓度一致。在2.0-mL的偏移量下,结果小于65%的溶出回收率,表明管道中残留的水具有显著的稀释效果。这一观察结果证实,3.5mL的偏移量足以冲洗掉之前的样品,而2.0mL则不足以。本案例研究证明了理解自动取样器功能的重要性,并使用足够的偏移量来替换管道中的先前样品,确保样品代表实际采样点。

同时调查观察到的自动化引起的其他问题包括:0% 溶出在一个溶出杯中,然后在下一次运行中,由于片剂卡在样品盒中,导致200%溶出。该问题可能由片剂几何形状引起(或加剧),可能需要确保片剂的最小尺寸与溶出系统的片剂分配机构中的孔径一致对齐。

半球底部装有阀门的全自动系统的另一个常见问题是,容易出现锥体的配方会加剧锥体,这是因为与传统设计相比,容器底部整体“更平坦"。下一个案例研究侧重于自动化设备之间的方法转换,以及设备设计的差异如何导致水动力差异。这些流体动力学差异可能导致对流体动力学敏感的产品的释放曲线产生较大影响。

案例6:自动化系统之间的差异

当对同一批固体口服药物产品使用相同方法时,不同仪器(半自动溶出度仪E和全自动溶出度仪F)之间的溶出曲线存在差异。该方法为桨法,75rpm,pH3.5缓冲液。在一台仪器的溶出曲线中观察到锥体效应,但在另一台仪器中观察不到锥体效应。

检查两台仪器后,发现全自动系统F的采样探头直径大于半自动系统E的。取样探头尺寸的差异可能会导致容器内流体动力学的差异,并导致两个系统之间的样品沉积或锥体差异。

构建了三个模拟全自动系统F采样探针尺寸的采样探针,以替换半自动系统E上六个采样探针中的三个(图8A)。

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使用两种类型的探针进行了溶出运行,以比较该系统的溶出曲线和锥体行为。在该溶出运行完成时,切换两种取样探头的位置,并进行第二次溶出运行,以消除因容器位置引起的任何潜在偏差。图8B显示了这些平均溶出曲线(标记为批次B)以及先前获得的半自动系统E(标记为A批次)的溶出曲线,以及各自的采样探针。

在半自动系统E中使用改进的采样探针改变了溶出曲线。在60分钟时观察到的锥体效应较小,并且溶出曲线看起来与使用全自动系统F获得的溶出曲线更相似

确定是锥体效应导致溶出结果异常后,实验室更新了溶出方法,以使用尖峰溶出杯来最小化锥体效应,消除对取样管尺寸的敏感性,并在仪器E与F之间实现可再现的溶出曲线。

与此示例类似,以下案例研究也关注自动化以及容器设计和设置中的微小差异如何影响溶出。

案例7:手动取样与自动取样的差异

由于药典法规规定溶出度仪的标准化,使溶出方法很容易转移到其他地点,因此在开发过程中,通常使用手动取样(手动取样针)作为参考方法。如果获得与手动方法类似的结果,则可以引入溶出自动取样以提高测试效率降低劳动强度。

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在本例中,在早期开发期间使用了全自动系统G。配方过程的改变导致片剂的崩解行为发生改变,需要重新评估手动和自动系统之间的可比性。为了进行溶出曲线比较,使用了三种不同的仪器:溶出度仪H为手动采样,用离线紫外分光光度计测量样品;溶出度仪I与在线紫外分光度计耦合用于半自动在线测量;全自动系统G与在线紫紫外分分光光度仪耦合用于全自动测量。溶出方法是桨法,溶媒是900mL pH 4.5缓冲液,缓冲液含有0.2%SLS。

与两个自动系统相比,手动溶出H抽取的样品产生了最慢且不相似的释放曲线(图9A),全自动系统G测量了最快的溶出速率。为了研究在线紫外测量过程中半自动和全自动系统中的影响,如管道和泵的体积,在两个系统中的溶出运行过程中抽取了手动样本。与自动取样和测量相比,手动取样和平行离线测量产生了类似的溶出曲线(图9B和9C)。因此,不同溶出曲线的原因必须是溶出度仪溶出杯本身的某种原因。与在手动取样过程中使用可伸缩套管的溶出度仪H不同,两个自动系统I与G中的样品都是通过中空轴取样口抽取的。该取样口是一个小网眼插入物(图9D),导致桨轴内的表面部分不光滑。此外,全自动系统G(图9D)中的底部阀是在正常光滑的玻璃溶出容器底部插入件。因此,空心轴和底部阀都会影响溶出杯内的流体动力学,并在流体流场中产生局部差异。在本案例研究中,片剂对溶出杯内流体动力学的变化非常敏感,导致崩解和溶出增加。这使得无法使用全自动系统G建立全自动溶出方法。

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3. 溶出方法

在任何调查期间,应根据批准的方法检查方法参数。这些包括桨速、容器温度、介质、参考标准制备、取样和时间点。存在这样的例子,即在50 rpm而不是75 rpm下运行的方法存在问题;由于取样时间点接近,且在取样期间管线中有介质冷却,因此介质温度下降到37±0.5°C范围之外,该系统在时间点之间保持管道中的体积;在制备过程中未全部溶出参考标准,导致低于计算的标准浓度;以及使用未经该方法验证的原位采样探针进行采样。由于(手动溶出试验)分析员几乎同时向所有容器中添加药物,因此也观察到不符合药典取样时间限制的方法存在问题。这种情况导致后来的容器在2%的窗口外取样,因为分析员不能足够快地取样和过滤。此外,在将药片放入容器之前未能停止桨叶,导致药片在沉入容器时被移动的桨叶击打,从而导致更快的溶出。如果没有正确调整取样歧管,当在500至900或1000 mL体积之间移动时,也可能会在药典区域(桨顶部和溶媒液位之间的中间位置)外进行取样。

3.1 过滤器

由于缺少或仅完成部分过滤器验证,溶出过滤器可能是溶出问题的罪魁祸首。过滤器验证应确保正确确定废弃体积,并在溶出曲线中预期的非常低浓度下进行(例如,在非常低浓度下的第一个时间点)。当在商业产品上更换过滤器并且仅在中等强度的标称100%溶出浓度下进行丢弃体积选择时,已经观察到一个例子。在测试较低的强度时,所选择的废弃体积不足以使过滤器适当饱和,并导致人为降低溶出结果,最终导致OOS结果。

必须完成的过滤器验证的第二个要素是检查过滤器效率。这可以通过在存在未溶出材料的时间点取样并使用废弃体积进行过滤来实现。然后应分离滤液,其中一部分立即分析,第二部分在分析前进行超声处理或进行另一种溶出方法一段时间。如果过滤器在阻止未溶出药物方面效率低下,则第二个样品将给出比原始样品更高的浓度。对于LC方法来说,消除这一问题尤为重要,因为样品可能在自动进样器上停留数小时,并且在流动相中使用有机溶剂,这两者都可能导致药物颗粒溶出。然后,这些颗粒将溶出在比容器中更小的样品体积中,对样品浓度产生不成比例的影响。由于(药物或赋形剂的)未溶出颗粒导致光散射效应,导致基线升高,需要应用校正技术来补偿,因此过滤效率低下也会导致UV方法中的问题。理想情况下,过滤器应能有效阻止所有颗粒进入样品,通常,0.45µm的膜足以过滤掉大多数药物和赋形剂,尽管许多自动化系统现在可以处理0.22µm膜过滤器的背压。

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过滤器验证的最后一项检查是通过过滤溶出介质的空白溶液并分析滤液中的干扰物质来评估可浸出物。大多数信誉良好的过滤器与常见的溶出介质没有问题,但在一些低质量的滤膜供应商中观察到了实例。

案例研究8:溶出曲线的早期峰值

进行了溶出研究,其中在早期时间点溶出的药物百分比高于随后的时间点(图10)。

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在这种情况下,对未溶出的材料进行取样,将其收集在过滤器表面上,并在过滤过程中溶出,从而产生更高的测量浓度。这种影响的重要性取决于过滤器表面上未溶出颗粒的溶出行为、取样体积和取样期间施加的压力。


解决这个问题的方法有三个方面:

  1. 1.使用连接在取样针前端的预过滤器

  2. 2.降低样品体积,以确保仍然达到最小丢弃体积(结果是将分析方法从紫外分光光度法改为HPLC分析)

  3. 3.在书面方法中仔细描述取样程序

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另一个潜在的挑战是在所有时间点使用相同的过滤器过滤样品溶液,以测定溶出曲线。这可能是为了避免在每个时间点使用过滤器的成本过高。在这些情况下,过滤器表面可能会残留未溶出的物质,其结果是在下一个时间点溶出,导致样品中的浓度较高,人为测量的溶出度较高。从假阳性结果的角度来看,这也是至关重要的,因为在规范时间点,失败的溶出性能会被接受。因此,过滤器的任何多次使用都需要仔细评估这些遗留风险。

除了选择正确的过滤器和建立协议以允许重复结果外,过滤器外壳的几何形状也会对采样产生影响。

案例研究9:过滤器外壳

剂量强度的增加使得有必要在溶出方法中加入表面活性剂(桨式装置,pH 4.5缓冲液,0.3%SDS,75rpm)。溶出通常在带有自动取样装置(ASD)单元的Sotax AT7智能系统上进行。在ASD装置的取样过程中,注射器柱塞推动空气通过注射器过滤器和套管进入溶出容器,以去除可能卡住的颗粒。然后ASD通过抽取样本并在取样前将其推回,对过滤器进行预冲洗,随后将其转移到HPLC瓶中。将SLS添加到溶出介质中,再加上1µm Pall Acrodisc过滤器(图11B),导致起泡和不全部取样(图11A)。使用1µm Pall Acrodisc PSF过滤器,该过滤器由与原始过滤器相同的材料制成,但具有更小、不同形状的外壳(图11B),消除了起泡问题(图11A)。尽管本示例可能对ASD设置的采样特别敏感,但它不仅说明了过滤材料和孔径的重要性,还说明了套管几何形状的重要性。


3.2 沉降篮

沉降篮可能会导致方法问题。在开发过程中,评估沉降篮设计对溶出方法性能的影响非常重要。口服控释产品的一个例子是,制剂的释放严重依赖于聚合物的初始水合作用。在常规溶出试验中,观察到了看似随机的快速释放片剂,并引发了调查。根本原因被确定与沉降篮有关:一组六个不合规的五线圈日式沉降篮被混合到一盒36个合规的七线圈沉降篮中。在聚合物全部水合之前,盘管数量的减少使配方受到更快速的侵蚀。这意味着实验室应仔细控制沉降篮组,并采用标签管理系统,以确保在将沉降篮组引入实验室之前对其进行标记和记录。在对经批准的产品进行沉降片设计转换之前,进行全面风险评估以确保与历史数据相等也是很重要的。

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其他常见问题与药物相对于其平衡浓度过饱和的方法有关,如下一个案例研究所示。

案例10:采样后沉淀

在合同制造机构(CMO)使用桨式装置以50 rpm(60分钟后+冲击转速200 rpm)在900 mL无酶模拟胃液(SGFsp)、pH 4.5的乙酸盐缓冲液和pH 6.8的无酶模拟肠液(SIFsp)中进行具有pH依赖性溶出度的弱碱性开发药物的比较溶出试验。在SGFsp中溶出快速、稳定,但在pH 4.5和SIFsp pH 6.8下观察到高可变性和出乎意料的高溶出值(相对于低溶出度)(图12A)

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由于pH 4.5和SIFsp pH 6.8下的溶出度限制了溶出过程,并且由于在HPLC分析之前未稀释CMO处的溶出样品,因此评估了采样期间/之后药物过饱和和沉淀的假设。在没有稀释的情况下,在公司内部实验室内重复CMO实验,证实了高可变性和意外的高溶出值。

相反,在过滤后和HPLC分析之前引入稀释步骤(用0.1N盐酸1:1),得到了pH 4.5和SIFsp pH 6.8的显著更低(如预期)和更稳健/更少的可变溶出结果,如图12B所示。因此,可以假设在HPLC分析过程中,沉淀的药物颗粒最有可能从HPLC瓶中取出并注射到HPLC系统中。反过来,在HPLC运行期间用流动相稀释的沉淀颗粒的注射导致了高可变性和HPLC柱上过高的“局部"药物浓度。

4. 环境与人

溶出问题,就像所有基于实验室的问题一样,可能是由于在考虑不周的地点进行测试,或者是由于个人培训不足造成的。观察到一个训练水平不足的例子,在人工取样溶出时,从溶出杯1到6观察到明显的正偏差。这个问题是由于分析师在1分钟的时间内摇晃着放下药片,而桨叶在整个时间内都没有转动;在容器6中的片剂滴下后开始搅拌,然后在15分钟取样,再错开1分钟。这一过程的最终结果是,容器1中的片剂经历了5分钟的停滞“浸泡",然后是15分钟的桨叶转动,而容器6经历了20分钟的桨叶旋转,其他容器介于两者之间。这被确定为实验室培训问题,并通过对受影响实验室的溶出技术分析师进行再培训,以及引入更清晰的手动溶出操作程序(即,只需停止桨足够长的时间,使药片下沉,然后在错开时间再次打开桨)来解决。

溶出是一种视觉观察非常重要的技术。专家在调查过程中的第一个问题通常是,“溶出杯的情况如何?"让受过良好培训的分析师在溶出过程中进行观察,并在观察潜在问题时使用手机或其他实验室记录设备拍摄照片或视频,通常可以证明这对于找到根本原因是非常宝贵的。或者,在开发过程中,配备适当放置的摄像机(例如下图的摄像装置)和所有溶出测试的视频记录的仪器设置尤其有助于减轻分析师注意异常活动、执行观察和/或记录证据的负担,同时遵守采样时间要求。观察锥形、“舞动"、漂浮、薄膜形成、胶囊溶出过程中的破裂点、过量气泡、泡沫或材料粘附在桨/容器上,对于确定异常溶出性能是否存在任何肉眼可见的原因非常重要。因此,在进行溶出试验时,最好培训分析师定期记录目视观察结果。

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解散调查中的一个重要步骤是分析师访谈或方法演练(有时称为Gemba walk)。通过观察实验室正在进行的测试,而不是假设测试是按照经理或专家的期望进行的,从而在调查中取得了许多突破。在一个例子中,观察到了方法性能的突然变化,只有在方法演练过程中,溶出专家才发现另一个由不同组安装的设备在实验室工作台上引起了过度振动,影响了溶出测试。

环境和人的最终组成部分是数据完整性和验证。当观察到异常结果时,应该由第二位科学家检查数据,并确认错误,确保没有简单的解释,如转录或计算错误。在开始任何调查之前,应根据实验室第二科学家审查程序检查所有异常溶出数据。

5. 检测

鱼骨图上的最后一个区域是标准溶液和样品溶液中药物浓度的测量。应对方法系统适用性标准进行检查和趋势分析,以确保在预期范围内运行。异常的高或低标准响应可能表明参考标准品的称重或溶出存在问题,或烧瓶尺寸、紫外比色皿路径长度或波长不正确。

如果使用色谱法,应谨慎检查流动相,以确保它们已正确制备,在保质期内,具有正确的pH值,并安装在正确的流动相管线上。同样,应检查色谱柱,以确保选择了正确的相、尺寸和粒度。

如果该方法未明确说明如何进行溶出计算,或者该方法处于早期开发阶段,且未充分定义和验证,则溶出计算本身可能是问题的根源。由于不正确或不一致地使用溶出百分比值的计算,出现了问题。这些通常是由于取样和针头冲洗导致的运行过程中体积变化导致的。这可以通过使用经验证的工具和/或现成的计算工具来处理数据而容易地避免。所有溶出杯的持续低或高结果通常与计算问题或稀释系数问题有关。

对于片剂重量、测定或冲击转速时间点的标准化,应谨慎使用单独的溶出杯校正,并应明确标记为已校正的数据,以避免在与未校正的历史数据进行比较时得出错误的结论。

最后,重要的是确保所有分析均在样品和标准溶液的稳定性窗口内进行,并且所有分析样品均正确储存在实验室内(例如,如果需要,应避光),因为未能按照验证储存样品可能会使任何数据失效。


偏差调查总结

溶出方法是多元的。为了确保结果反映真实的产品性能,并防止对产品性能的错误结论,必须在溶出方法中引入适当的控制措施。需要对方法、设备、材料、测量、人员和环境的潜在问题有充分的了解,以确保稳定和可重复的溶出性能。最小化操作因素的可变性将有助于增强产品的理解,并避免在产品生命周期后期进行昂贵的调查。投资分析师培训计划,了解设备组合的能力,引入质量控制(如审计跟踪和文件检查),并优先考虑设计良好的稳健性和耐用性研究,应减少溶出方法调查。




原文:Dissolution Method Troubleshooting: An Industry Perspective,James Mann等




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