药物的杂质分析

(Analysis of Impurities in Drugs)

中科院广州化学所分析测试中心  张工  134—3103--5152

1.掌握药物杂质限量的定义与计算方法

2.掌握药物杂质检查的依据与方法。

3.熟悉药物杂质的来源与分类

4.熟悉氯化物、重金属、砷盐和溶剂残留的检查原理、方法和注意事项。

5.熟悉杂质分析方法认证的项目。

6.了解杂质鉴定的方法

杂质(Impurity) 是指药物中存在的无治疗作用或者影响药物的稳定性、疗效, 甚至对人体的健康有害的物质。在药物的研究、生产、贮存和临床应用等方面, 必须保持药物的纯度, 降低药物的杂质, 这样才能保证药物的有效性和安全性。通常可以将药物的结构、外观性状、理化常数、杂质检查和含量测定等方面作为一个相互关联的整体来评价药物的纯度。药物中含有的杂质是影响药物纯度的主要因素, 如药物中含有超过限量的杂质, 就有可能使理化常数变动, 外观性状产生变异, 并影响药物的稳定性; 杂质增多也必然使药物的含量偏低或活性降低, 毒副作用显著增加。因此, 药物的杂质检查是控制药物纯度,提高药品质量的一个非常重要的环节。      

一、药物中的杂质与杂质限量

(Impurities and Their Limit)

1、药物的纯度

药物的纯度( purity of drug)是指药物的纯净程度。药物中的杂质是影响药物纯度的主要因素,如果药物中所含杂质超过质量标准规定的纯度要求,就有可能使药物的外观性状、物理常数发生变化,甚至影响药物的稳定性,使活性降低、毒副作用增加。例如,对氨基酚是对乙酰氨基酚(acetaminophen)在制备过程中的中间体或贮存过程中的水解产物,它可引起急性中毒性高铁血红蛋白血症；游离肼是异烟肼(armazide)在制备时由原料引入的杂质,它对磷酸吡哆醛酶系统有抑制作用,能引起局部刺激,也可致敏和致癌。

人类对药物纯度的认识是在防治疾病的实践中积累起来,随着分离检测技术的提高,能进一步发现药物中存在的新杂质,从而不断提高对药物的纯度要求。

2、杂质的来源

药物中的杂质检查项目是根据可能存在的杂质来确定的。了解药物中杂质的来源,可以有针对性地制订杂质检查项目和检查方法。药物中的杂质主要有的来源,可以有针对性地制订杂质检查项目和检查方法。

药物中的杂质主要有两个来源:1、生产过程中引入的杂质；2、在贮藏过程中引起的杂质。

3、杂质的分类

药物中的杂质多种多样,其分类方法也有多种。药品中的杂质按照其来源可以分为一般杂质(general impurities)和特殊杂质(special impurities)。一般杂质是指在自然界中分布较广泛,在多种药物的生产和贮藏过程中容易引入的杂质是指在自然界中分布较广泛,在多种药物的生产和贮藏过程中容易引入的杂质,例如氯化物、硫酸盐、硫化物、硒、氟、氰化物、铁盐、重金属、砷盐、铵盐以及酸碱度、澄清度、溶液的颜色、干燥失重、水分、炽灼残渣、易炭化物和有机溶剂残留量等项目的检査方法。特殊杂质是指在特定药物的生产和贮藏过程中引入的杂质,这类杂质随药物的不同而改变,如阿司匹林(aspirin)在生产和贮存过程中可能引入的水杨酸。按照来源的不同还可将杂质分为工艺杂质(包括合成中未反应完全的反应物及试剂、中间体、副产物等)、降解产物从反应物及试剂中混入的杂质等按照杂质毒性分类,杂质又可分为毒性杂质和信号杂质,如重金属、砷盐为毒性杂质;信号杂质一般无毒,但其含量的多少可反映出药物的纯度情况。药物中信号杂质含量过多,提示该药的生产工艺或生产过程控制有问题,如氯药物中信号杂质含量过多,提示该药的生产工艺或生产过程控制有问题,如氯化物、硫酸盐属于信号杂质按杂质理化性质一般分为三类:有机杂质(organic impurities)、无机杂质(Inorganic impurities)及残留溶剂 （residual solvents)。中国SFDA、ICH和美国FDA采用这种分类。

有机杂质可能会在药物或制剂的生产或贮存中引入,这些杂质可能是确定的或者未确定的、挥发性的或非挥发性的,包括起始物、副产物、中间体、降解产物、试剂、配位体和催化剂:由于这类杂质的化学结构一般与活性成分类似或具渊源关系,故通常又可称之为有关物质( related substance)

无机杂质可能来源于生产过程,如使用的仪器、原料(如砷、铅等)、干燥试剂和过滤辅助器等,反应试剂、配位体、催化剂、重金属、其它残留的金属、无机盐、助滤剂、活性炭等,它们一般是已知的和确定的。由于许多无机杂质直接影响药品的稳定性,并可反映生产工艺本身的情况,了解药品中无机杂质的情况对评价药品生产工艺的状况有重要意义。

残留溶剂是生产过程中使用的有机或无机液体,一般具有已知的毒性。

4、杂质的限量

药物的纯度是相对的,绝对纯净的药物是不存在的。由于药物中的杂质不可能完全除尽,对于药物中所存在的杂质,在不引起毒性、不影响疗效和保证药物质量的原则下,综合考虑杂质的安全性、生产的可行性与产品的稳定性, 允许药物中含有限定量的杂质。药物中所含杂质的最大允许量,称为杂质限量(limit of impurity)。通常用百分之几或百万分之几(parts per million,ppm)来表示。

杂质限量=×100%

二、药物中杂质的检查方法

      (The Methods for Limit Test of Impurity in Drug)

药典中一般药物中杂质检查的原理主要有：

1.利用药物与杂质在物理性质上的差异，如臭味及挥发性的差异、颜色的差异、溶解行为(溶解度、溶液澄清度)的差异、热反应性(干燥失重、炽灼残渣、热分析)的差异、光学活性(旋光度、比旋度)的差异、光谱特征(紫外-可见光谱、红外光谱、原子吸收光谱、荧光光谱等)的差异、色谱

(TLC、HPLC、GC、PC等)行为的差异等。

2.利用药物与杂质在化学性质上的差异，如酸碱性的差异、氧化还原性的差异、杂质发生专属性的化学反应产生颜色、沉淀或气体、有机破坏后再进行专属性的化学反应等。

根据杂质的控制要求,一般进行限量检查,必要时对杂质进行定量测定。

1.化学法

当药物中杂质与药物的化学性质相差较大时,可选择合适的试剂,使之与杂质发生化学反应产生颜色、沉淀或气体,而药物不发生该反应,从而检查杂质的限量。

2.光谱法

光谱检查法是依据药物和药物中的杂质对光选择吸收性质差异进行的。

• 紫外分光光度法
• 红外分光光度法
• 原子吸收分光光度法

3.色谱法

药物中的有机杂质多为未反应完全的原料、中间体、副产物、降解产物等, 在药物的精制过程中未能除尽,其结构和性质往往和药物相近,比如药物和杂质与某些试剂的反应相同或相似,或者它们的光谱特征相似,这就难以采用上述方法对杂质进行检查。由于色谱法可以利用药物与杂质的色谱性质的差异, 能有效的将杂质与药物进行分离和检测,因而色谱法广泛应用于药物中杂质的

检查。

• 薄层色谱法
• 高效液相色谱法
• 气象色谱法

4.热分析法

热分析法在药物的纯度检查中有着较为广泛的应用,例如药物湿度检查结晶水分析以及药物中杂质的检查。热分析法有多种,在药物的纯度检查中常用热重分析法、差热分析和差示扫描量热法。

（一）热重分析

（二）差热分析

（三）差示扫描量热法

三、降解物和杂质的分离与鉴定

(Separation and Identification of Impurities in Drugs)

杂质的研究是药品研发的一项重要内容。由于药品在临床使用中产生的不良反应除了与药品本身的药理活性有关外,有时与药品中存在的杂质也有很大关系,因此对于毒性大或存在量较大的杂质,要求在新药申报资料中对实际存在的表观量大于或等于鉴定限度的杂质结构特征进行描述

报告限度(Reporting Threshold):超出此限度的杂质均应在检测报告中报告,并应报告具体的检测数据。

鉴定限度(Identification Threshold):超出此限度的杂质均应进行定性分析,确定其化学结构。

质控限度(Qualification Threshold):质量标准中一般允许的杂质限度,如制订的限度高于此限度,则应有充分的依据

TDl:每日总摄入量(Total daily intake)

在模拟上市生产的批次中,有反复出现的大于或等于0.1%的杂质应予以鉴定：在推荐放置条件下的稳定性研究中发现的降解产物也需要鉴定；同时,对那些含量低于0.1%,可能产生异常效应或毒性药理作用的潜在杂质,也应鉴定。如果某个杂质的含量在0.05%~0.09%之间,这些值可不被修约到0.1%,这个杂质可以不鉴定。总之,是否需要进行杂质鉴定,要以药物的安全性为判断原则

进行杂质鉴定通常有以下三种策略

1.合成杂质对照品,但不分离制备杂质样品，当对被鉴定的杂质结构有初步了解时,例如根据药物的合成工艺推断最有可能产生的杂质,可先采用LC MS法初步测定其结构,对测定结果和所推断的结构进行综合分析后,合成可能产生的杂质,并采用元素分析、紫外光谱法、红外光谱法、NMR法和MS法确证杂质的结构,以此作为杂质对照品。然后,分别测定药物中主要杂质与杂质对照品的液相色谱、紫外吸收光谱及质谱特征,比较它们的测定结果,从而确定杂质的结构。

2.既合成杂质对照品,也分离制备杂质样品

当对杂质的结构不易进行初步估计时,则需采用适当的分离方法如柱色谱法、半制备或制备高效液相色谱法或其他的分离方法,将杂质从药物中分离出来,经纯化后,以可能存在的杂质对照品为对照,进行结构分析。

3.分离制备杂质样品,但不合成杂质对照品

当对杂质的结构不易进行初步估计时,则需采用适当的分离方法如柱色谱

法、半制备或制备高效液相色谱法等,将杂质从药物中分离出来,经纯化后用元素分析、紫外光谱法、红外光谱法、NMR法和MS法确证杂质的结构。

第四节杂质分析方法认证

（Validation of Analytical Method for Limit Test）

杂质检查可分为限度试验和定量测定两种情况。用于限度检查的分析方法

的验证侧重于专属性、检测限和耐用性;用于杂质定量测定方法的验证则强调

专属性、定量限、线性、范围、准确性、精密度、耐用性。

1.专属性    

对于药物的纯度检查,所采用的分析方法应确保可以检出药

物中的杂质,这就要求分析方法能将杂质与共存物良好的分离。因此杂质检查中的专属性试验主要考查各种可能存在的杂质以及分解产物与主药的分离效率。

2.线性与范围   

在杂质的定量测定方法中,范围应根据初步实测结果拟订出规定限度的±20%

3.准确性   

 杂质的定量试验可向原料药或制剂中加入已知量杂质进行测定。如果不能得到杂质或降解产物,可用本法测定结果与另一成熟的方法进行比较,如药典标准方法或经过验证的方法。

4.灵敏度

检测限的意义在于考察方法是否具备灵敏的检测能力。因此对杂质限度试验，需证明方法具有足够低的检测限,以保证需要控制的杂质被测出。

定量限则体现了分析方法是否具备灵敏的定量检测能力。杂质定量检查, 需考察方法的定量限,以保证含量很少的杂质能够被准确测出。

中科分析：
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