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新药研究有关生产工艺及结构确证方面技术问题的探讨中国新药杂志 2000年第9期第9卷 讲座作者：李眉单位：国家药品监督管理局药品审评中心，北京 100050中图分类号R943文献标识码C文章编号1003-3734(2000)09-0646-05为了更好地贯彻执行1999年5月1日新颁布的“新药审批办法”，使我国新药研究不断提高水平，并逐步与世界医药工业的发展接轨，根据国家药品监督管理局对修订、撰写新药研究指导原则的指示精神，从1998年底开始，药品审评中心就多次邀请医药行业各个研究领域的审评专家座谈讨论，在广泛收集意见、反复探讨交流的基础上，到目前为止已基本上完成了化学药品药学方面关于生产工艺、结构确证、质量标准的研究、稳定性试验以及生化药品、放射药品等技术指导原则的讨论稿，并计划再经过最后一次的定稿会，将于2000年下半年正式出台。在此将就化学药品技术指导原则起草中对生产工艺及结构确证方面一些主要问题的思考和处理谈谈个人的粗浅认识。1生产工艺方面1.1原料药 原料药制备工艺的研究资料及文献资料是申报新药时提交的第5号资料，包括试制路线、反应条件、工艺流程图、化学原料的来源及质量标准、主要中间体、产品的精制及质量控制方法等。该研究资料是生产单位制订生产工艺规程、岗位操作法或标准操作规程的依据。总结近几年来在新药申报资料中原料药制备工艺方面存在的种种问题，最主要的一点就是研制单位对必须报送这部分资料的意义认识不清，单纯从技术保密的角度出发，有意简化或提供虚假的工艺资料，因此首先应从以下“三个关系”来强调报送这部分资料的目的和意义。杂质的控制与制备工艺的关系：为了保证药品的纯度，一个重要的手段，就是控制它的杂质。原料药中的杂质主要包括：在生产过程中带入的未反应的原料、中间体、降解物、异构体、聚合体、反应副产物以及残留的溶剂等。这些杂质往往与其制备工艺有关，不同的工艺路线，所产生的杂质是完全不同的，检测方法也应作相应改变。因此，不能充分了解、掌握其合成路线，就必然会影响对该药质量方面的研究和审评。晶型与制备工艺、精制方法的关系：晶型是药物的一个很重要的特性，晶型的不同往往会影响药物在体内的药代动力学性质以致药效和稳定性，而晶型的不同以及产生转变的条件又取决于它的制备工艺，特别是不同的重结晶条件，象中国药典现行版收入的甲苯咪唑、无味氯霉素等，都对无效晶型进行了严格控制，这就需要对其工艺条件进行深入的研究。结构确证与合成路线的关系：合成路线也为化学结构的确证提供了进一步的线索。美国FDA关于原料药制备工艺的指导原则就指出，最终产物分子是如何从起始原料反应而生成的，以及合成过程中对各步反应变化的描述，都有助于对结构分析数据的解析和确证。如一种产物最终立体构型可能与起始原料有关，也可能是通过立体专属性反应得到的，或是通过合成中间体的拆分得到的，对合成路线的了解将为我们判断哪一种可能性是正确的提供依据。在生产工艺方面主要有以下几项要求：1.1.1工艺路线要有依据化学药品原料药的生产工艺，因起始原料不同而异，但不管是由化学全合成、半合成、生物全合成或由天然产物中提取单体和有效组分还是由动物或其某一组织器官中提取的单体或有效组分的生化药，都必须说明其工艺路线的依据。如是创制的，应说明创制的依据和原理；如果是仿制的，则应提供几种不同的文献路线，分析对比各路线，说明不采用的原因，详述所采用路线的理由，并说明是如何改进的和改进的依据。工艺要有详细流程图和化学反应式。这里特别要强调工艺路线选择与设计的合理性问题。例如，有一研制单位曾根据卫生部门1992年第12号文的精神，报送了一种喹诺酮药物新生产工艺的有关资料，表明对原生产工艺进行了卓有成效的改革，具有一定的先进性。在新工艺中，研制单位将原文献报道采用的碳酸二乙酯改为碳酸二甲酯，尽管收率提高，但二甲酯比二乙酯闪点更低（前者13，后者77），极易燃，且毒性大，对皮肤接触有害，成本亦高3倍左右（前者试剂级价格：25.1元/250ml,后者：17.10元/500ml）。同样，研制单位还参考有关专利，将原甲酸三乙酯改为原甲酸三甲酯，虽能避免酯交换问题，使收率提高，但同样存在甲酯比乙酯更易燃（闪点：前者60，后者85），且对眼睛有强烈刺激性，毒性亦更大（前者大鼠口服LD502.0mg/kg, 后者：3.26.4mg/kg）。所以，改换这些原材料因以上弊端，将会给工艺操作、安全保护、三废处理等带来较大的困难，而且会在工业化大生产中变得更加突出，研制单位所提供的合理性，很明显尚缺乏足够的数据证明。1.1.2原材料要有标准合成药物所用的化工原料、试剂、有机溶剂等要全部列出并要有标准和生产厂家。以动物或其组织器官为原材料的，应提供动物科属种、产地、采集季节、采集物保存条件等，并提供其质量要求。以植物为原材料的，应提供植物科属种、学名、产地、药用部位、收采季节，并提供其质量要求。由生物合成的抗生素，应提供菌种和培养基及有关的文献复印件。在新的指导原则的注释中指明原料，包括反应原料、溶剂、催化剂等，并强调对特殊专用中间体应提供合法来源证明及相关的工艺路线和质量标准。美国FDA关于原料药制备工艺的指导原则对原料也有明确的要求：是原料药的重要结构组件；有商业来源；其名称、化学结构、理化性质和杂质情况在化学文献中均有明确描述；其获取方法是众所周知的（主要指从动植物提取的起始原料及半合成抗生素）。近几年，许多生产厂家从经济利益出发，往往不再采取十几步反应，从头作起的传统生产方式，而是或进口国外中间体，或以联营的方式，把几步主要的中间体放在其他单位生产，自己只作最后几步，甚至仅进行最后一步纯化工艺就得到最终产物。如：有一降血脂药，同时有3家申报，第一家从头作起，要十几步反应；第二家，前面几步的主要中间体进口；第三家索性从国外进口粗品，仅一步精制工艺自己作。申报单位在提供原料药制备工艺的资料时，对重要中间体的相关生产工艺及质量控制都没有提供详细的研究资料，尤其对一些关键的立体异构问题，更是没有给予明确的交代，因此给审评带来很大的困难。1.1.3操作步骤要具体，主要中间体和成品要有质控方法这是在制备工艺资料中存在的一个比较普遍的问题，尤其是缺少中间体的质控方法及指标，也不提供相应的文献做参考。有些研制单位甚至对工艺中获得的所有中间体均无相应的质控，这样很难保证其最终产物的质量是稳定可控的，因为各中间体的质量是否稳定、可控，直接关系到最终产品的质量。所以这部分数据不仅对审评人员，对申报单位也是很重要的，应引起足够的重视。新的技术指导原则明确规定：对所采用工艺路线，要求写出详细的化学反应式（包括立体化学）、反应条件和操作步骤，注明投料量（并注明摩尔数）、收得率、原料的来源及规格标准，并提供工艺流程图。要详细说明各步反应的终点控制方法、主要中间体和成品的精制及质量控制方法，并提供相应的数据或图谱，以保证最终产品的质量。对工艺过程中可能产生或夹杂的有关物质或其他中间产物，应说明其检测方法和控制限度。美国FDA关于原料药制备工艺指导原则对于工艺流程图、操作步骤以及原料药粗品的分离、纯化过程都有更详细的要求。1.1.4有机溶媒残留量要检查目前国际上对有机溶媒残留量的检测与控制问题越来越重视。但有些研制单位在筛选合成路线时却常常只考虑经济及技术因素，而忽视环境保护及劳动保护，比较突出的一个问题是有毒有害溶剂的使用。ICH（国际人用药品注册技术要求协调会议）特别规定了避免使用和限制使用的两大类溶剂。因此，在优化合成路线时应重视对所用溶剂的筛选。对于第一类溶剂，如苯、四氯化碳 、二氯乙烷等，应尽量避免使用；第二类溶剂应限制使用。如在工艺中使用了这两类溶剂，应在质量研究中注意检测其残留量，待生产工艺稳定后再根据实测情况决定是否将该检查项订入质量标准；第三类溶剂则可根据GMP管理及生产的需要来合理使用。总之，在合理选择好溶剂的基础上，再根据所用溶剂的毒性及对环境的影响与否而采取一定防范措施，并注意溶剂的回收再利用。1.1.5生产规模要逐步由小到大，强调中试规模原料药生产工艺的研究应包括实验室阶段及中试放大两部分，实验室阶段的小试生产稳定后，应逐步放大到中试。申报生产时，应提供中试规模的生产工艺，包括设备、生产控制参数等，提供连续生产至少3批的各步工艺的相应数据（和相应批号的批记录备查），以证明该工艺的生产可行性与稳定性。中试放大的具体投料量应结合该药的制剂规格、剂型及临床使用情况而定，一般每批号原料药的得量应达到制剂规格量的1万倍以上。目前在这方面存在问题很多，有些研制单位为抢进度，对工艺路线的研究不重视，草草收场，把精力放在报批、攻关上。申报资料的现场考察报告，有的3批投料量仅有几克，甚至还不够一个人一个疗程的用药量，因此这也是一部分新药在拿到生产批文后迟迟不能生产出合格的产品，投入市场的原因之一，这一现象应引起管理部门及研制单位的充分重视。1.1.6生产工艺或成品精制方法改变要申报在新药申报过程中（如报生产时与报临床时）若制备工艺、原料药成品的精制方法有改变，应说明改变的理由及对产品质量的影响（如晶型的变化、有关物质的种类及量的变化、稳定性的变化等）。要提供每一改变前后产品的分析比较数据。1.1.7有关知识产权问题要说明说明所申报的产品及工艺方法在国内、外的知识产权状况，并提供依据。与原指导原则相比，第4，5，6，7条是新增加的，总的来说，新的指导原则在原料药的生产工艺方面更加突出强调了工艺路线的合理性、择优性，产品质量的重现性，产业化的可行性，以及重视知识产权问题的必要性。1.2制剂药物必须制成适宜的剂型，才能用于临床。若剂型选择不当，处方工艺设计不合理，不仅影响产品的理化特性（如外观、溶出度、稳定性），而且可能降低生物利用度与临床疗效。因此，正确选择剂型，设计合理的处方与工艺，满足不同给药途径的需要，提高产品质量，此项工作在新药研究与开发中占有十分重要的地位。1.2.1剂型的选择要有依据研究任何一种剂型，首先要说明选择该剂型的依据，有何优点或特点。同时要说明该剂型国内外研究状况，并提供国内外文献资料。在制剂研究方面，国内一直处于落后的状态，并在开发研究中存在较多的问题。如：-内酰胺酶抑制剂克拉维酸钾与一头孢类抗生素组成的复方制剂，美国药典23版收载了片剂、干混悬剂、咀嚼片等剂型，而有一厂家却申报了胶囊剂。经审评，我们认为胶囊壳本身含水量就在13%14%，含水量太低，还会造成脆裂。而克拉维酸钾吸湿性很强，不稳定，含水量不能超过1.5%。经一般的干法制粒灌装胶囊，是无法保持其稳定性的，因此采用这种剂型对于这种复方药物显然是不合理的。1.2.2处方的设计、辅料的筛选要有研究资料主药与辅料的相互作用要研究：一类新药应进行主药与辅料相互作用的研究，其他类新药必要时也可进行此项研究。以口服固体制剂为例，具体实验方法如下:可选若干种辅料，如辅料用量较大的（如赋形剂、填充剂、稀释剂等）可用主药辅料=15的比例混合，若用量较小的（如润滑剂），则用主药辅料=201的比例混合，取一定量，照药物稳定性指导原则中影响因素的实验方法，分别在强光（4500500）LX、高温（60）、高湿相对湿度（905）%的条件下放置10d，用HPLC或其他适宜的方法检查含量及有关物质放置前后有无变化，同时观察外观色泽等药物性状的变化。必要时，可用纯原料做平行对照实验，以区别是原料本身的变化还是辅料的影响，有条件的地方可用差热分析等方法进行实验。根据实验结果，选择与主药没有相互作用的辅料，用于处方研究。辅料的筛选要择优：辅料是主药外一切物料的总称，是药物制剂的主要组成部分，应根据剂型的基本性能及给药途径的需要选择适宜的辅料。例如：目前国内分散片的申报正在形成高潮。分散片这一剂型主要适用于难溶性药物和有生物利用度问题的药物，不适用于毒副作用较大、安全系数较低的易溶于水的药物。因此这类剂型的开发应该是有选择的，不是所有普通片剂都能盲目地一哄而上，改变成分散片。按照中国药典2000年版附录的定义，分散片系指在水中能迅速崩解均匀分散的片剂。但在很多申报资料的处方设计与辅料的筛选中却未能突出分散片的特点，如：没有选用优质崩解剂、亲水性粘合剂及适宜的助流剂，因而影响了此剂型的质量。辅料的来源要规范：辅料应说明在处方中的作用、辅料名称，标准均应以现行版药典为准。如是国外产品，则应附进口许可证和质量标准。辅料中如用色素或防腐剂，应提供来源、质量标准及其用量的依据。特别要注意蔗糖的用量，在除糖浆剂以外的剂型中应尽量采用药剂学手段（如作成微丸包衣的颗粒等）来解决矫味问题。若必须使用蔗糖作为矫味剂时，处方中的蔗糖含量应限定不得超过60%。制剂的基本性能要评价：列举几种典型剂型的评价项目，其他剂型可参考应用，见表1。表1典型剂型的评价项目剂型制剂基本性能评价项目片剂外观、硬度、溶出度或释放度，流动性（片重差异）、可压性胶囊剂外观、内容物流动性（装量差异）、溶出度或释放度颗粒剂性状、粒度、溶化性注射剂外观、色泽、澄明度、pH滴眼剂溶液型：性状、澄明度、pH混悬型：沉降体积比、粒度软膏剂性状、均匀性、分层现象（如乳膏剂）口服溶液性状、色泽、澄清度、pH透皮贴剂性状、透皮速率、释放度、粘着性其他剂型参考上述要求制订合理评价项目除性状外,均应提供具体数据。制剂影响因素与包装材料要考察：对经过制剂基本项目考察合格的样品，选择2种以上进行制剂影响因素考察，主要考察项目如含量、有关物质及外观变化情况等。样品分别在强光（4 500500）LX、高温（60）、高湿相对湿度（905）%条件下考察5d，若考察项目能够区别制剂处方的优劣，就不再进行实验，若不能区别，则继续进行5d累计10d的考察，必要时还可适当提高温度或延长实验时间，不适宜采用60高温或(905)%相对湿度的品种，可用40或相对湿度(755)%的条件。对于易水解的水溶液制剂（如注射液），还应研究不同pH的影响。易氧化的品种，应探讨是否通氮气或加抗氧剂等条件的变化，总之要根据品种剂型性能不同，设计必要的影响因素实验,选择出稳定的制剂处方。最后根据研究结果，对光敏感的制剂应采取避光包装，对易吸湿的产品则应采用防潮包装，对不耐高温的产品除严密包装外应低温或阴凉处贮存。1.2.3制备工艺要详细，要体现合理性的原则应写明详细的制备过程与操作步骤，画出流程图，并应说明使用的设备情况，制备工艺过程应与大生产一致。结合剂型特点，至少设计3种以上的处方与工艺操作，进行小样试制。处方包括主药与符合剂型要求的各类辅料，如片剂，应有稀释剂、粘合剂、崩解剂、润滑剂等。工艺操作一般包括粉碎、过筛、混合、配制、干燥、成型等过程，特别是注意温度、转速、时间等操作条件，小剂量药物应采用特殊方法使混合均匀。制剂处方筛选与工艺研究，在进行预实验的基础上，可以采用比较法，也可用正交设计、均一设计或其他适宜的方法。这里特别要强调合理性的原则。比如：抗结核药利福平、异烟肼、吡嗪酰胺的三联复方制剂中，利福平因分子中含有酰胺基、羟基、羰基等多种基团，不同的结晶条件，不同的溶剂可得到不同的晶型，而不同的晶型其熔点、稳定性及生物利用度也不同，其中，以型结晶稳定性较好，生物利用度高。因此在制剂工艺中不宜采用乙醇或水为润湿剂制粒，以免引起利福平晶型的改变，生成溶剂化物SI型，SV1 型， SV2型等晶型，影响其生物利用度，最好采用干粉直接压片的工艺，对利福平的稳定性影响最小，也不会引起晶型的改变。以上的例子说明了强调工艺合理性的重要性。1.2.4中试生产要强调规模经过小试而确定制剂处方与制备工艺条件后，应放大实验（如片剂10 000片左右，胶囊剂10 000粒左右），并对放大产品按照制订的质量标准进行全面质量评价后，才能用于临床研究。和原料药一样，对于制剂的制备工艺，新的指导原则也是特别强调了合理性、择优性以及可行性。2结构确证方面新的指导原则与原指导原则相比，从整体结构上作了重大的改变。结构确证方面主要涉及2部分2.1不同类药品的要求2.1.1按新药审批办法的规定要求分类一类新药按全新化学单体要求确证结构。应提供充分的试验图谱和数据，完成必要的各项测试，按新化合物要求进行图谱解析和综合解析。如有文献资料，可提供作参考，但不能作为对照，即仅根据与文献数据相符不能作出结构相符的结论。二类、四类新药：二类、四类新药指已知化学结构的药物。可以使用对照品。原则上对确证结构的各项资料和图谱数据的要求可比一类新药简略一些。当有合格对照品时，提供测试样品和对照品在完全相同条件和同一仪器上测得的各项图谱和数据，完成了所需的各项目测试，二者完全相同，并对重要的波谱讯号和测试数据进行了正确解析，即可得出二者化学结构一致的结论。如有文献资料的详细数据和图谱，也可作为参照，但需在文献资料相同的条件下进行测试，并要对文献提供的图谱和数据的可靠性进行分析，同时要求详尽的图谱解析和综合解析。既无对照品，又无详细文献资料，原则上应按一类新药要求进行结构确证。2.1.2按药品不同化学结构分类分成：手性药物，不含金属元素的有机盐类或复合物，金属盐类和络合物，半合成化合物，放射性药物，生化药品等6类。对于以上各类药物的结构确证，新的指导原则都作了十分具体和详细的规定。2.2对各项波谱和测试的技术要求对每一具体测试项目的要求，通常包括3部分2.3新增的内容新指导原则中，为适应新药研究的发展和现状以及对一些已发现的问题提出针对性的解决办法，增加了一些新的内容，主要包括：2.3.1对测试样品和对照样品的要求合法性、真实性、可靠性。 测试样品必须是申报资料中所用生产工艺所得，按申报资料中精制方法精制，纯度要求99%，纯度检测按规定方法。应说明精制方法、样品纯度和纯度检测方法，附有关图谱和数据。对照品指申报药物为已知结构药物时，从有合法生产资格的非申报单位得到的符合法定标准的原料药样品，应提供对照品来源的合法证明、批号、提取精制方法、纯度、纯度检测方法及相关图谱。如原料药对照品系从制剂中提取精制，应保证在提取精制过程中药物化学结构未发生改变，此种对照品不能作为晶型测定和与晶型有关的其他图谱（如IR、粉末X衍射）和理化性质（如熔点、差热分析、热重分析）检测的对照依据。对照品的测试样品应在同一仪器上采用相同条件测试。2.3