FDA对药物杂质的控制要求.ppt

1、,FDA对药物杂质的控制要求,Dr.George Ma 马小波博士 Toronto, CANADA 多伦多市，加拿大,国家食品药品监督管理局培训中心高级培训班 “美国仿制药申报最新要求和案例分析”,FDA对药物杂质的控制要求：Contents 目录,原料药与成品药中的有机杂质 有机杂质来源和控制 有机杂质控制限度的论证 案例分析：杂质控制限度的设置和论证 练习-杂质控制限度的设置和论证 原料药与成品药中的残留溶剂 残留溶剂的指导原则和控制限额的建立 案例分析：如何建立残留溶剂控制限额 具有基因毒性杂质的控制 练习-残留溶剂控制限额的建立和论证,Drug Production and Quali

2、ty Control Synthesis of API,FDA对药物杂质的控制要求 原料药与成品药中的有机杂质,1999年11月，FDA-“仿制药申请的原料药杂质研究指导原则”，“仿制药申请的制剂杂质研究指导原则”。 2003年，ICH修订的Q3A(R)“新原料药杂质研究指导原则”，“新制剂的杂质研究指导原则”（简称Q3B(R)。 杂质分类 有机杂质 合成杂质(Synthetic Impurity)或工艺杂质(Process Impurity)：一般来自生产过程中残留的原料、中间体、试剂、配体和催化剂以及反应副产物。只与原料药的生产过程有关，在原料药和制剂的储存中一般不可能增长。通过对合成路线

3、的分析可以确定某一杂质是否为合成杂质。 降解产物(Degradation Product):来源于原料药通过各种不同的化学反应途径的降解，一般需要结合对合成路线的分析和试验研究的结果，以确定某一杂质是否为降解产物。 有的有机杂质既是合成杂质，又是降解产物。 无机杂质：来自生产过程所用的试剂（如氯化物）、配体和催化剂（如钯，铂等），包括重金属或其它金属残留，以及无机盐（例如，助滤剂、活性炭等）。它们通常是已知和确定的。 残留溶剂：生产过程中使用后未完全除去的溶剂（如甲醇、甲苯、四氢呋喃等），残留的可挥发性试剂（如三乙胺等）和反应中生成的可挥发产物。,有机杂质来源,常见的降解反应,常见的降解反应,

4、确定降解产物-强制降解研究（Forced Degradation Study),强制降解试验：将原料药或制剂置于比通常储存条件剧烈得多的试验条件下进行稳定性考察的一系列试验。 目的： 了解该药品的稳定性及其降解途径与降解产物。 在一定程度上对有关物质分析方法的专属性进行验证。 实际操作：试剂的浓度、反应的温度和时间等都应根据具体情况作调整。 强制降解程度：根据经验一般认为，控制适当的强制降解条件，从而达到大约10%的原料药降解是比较合适的。 常见的强制降解具体试验项目与试验条件,确定降解产物-原料药和制剂的稳定性试验,长期（25 2 、相对湿度60% 5%、至少12个月）稳定性试验 加速（ 4

5、0 2 、相对湿度75% 5%、至少6个月）稳定性试验 分析研究收集到的稳定性测试数据（Stability Data）也是确定降解产物的重要依据之一。一般测定不同时间样品的HPLC图谱并进行比较分析，并与长期保留制剂样品的测定结果进行比较。 在强制降解试验研究过程中注意观察样品外观性状、原料药含量等变化，并与杂质检查结果相互印证。 原料药和杂质的分离和检测：将可能的中间体和副产物作为杂质进行柱效、流动相及流动相比例、波长和分离度等方法学的研究。 待方法建立成熟后，根据中间体和副产物的安全性和获得杂质标样的难易程度，决定是否定为已知杂质。 如果杂质标样难以得到，且比较安全，可考虑采用杂质校正因子

6、加上相对保留时间的方法，或采用杂质相对保留时间加上自身对照的方法，对该杂质进行定量分析。 如果得不到该杂质样品作为标样，对于有紫外吸收的样品可以用二极管阵列检测器，考察未精制的粗品，并对比已精制过的样品，确定粗品种各成分的分离度和样品中可能杂质的检测波长。方法确立后，可采用自身对照方法或面积归一化法控制杂质。,原料药与成品药中的有机杂质,药品中有机杂质的分类 有机杂质 特定杂质（Specified Impurities)：特定杂质是指在质量标准中分别规定了明确的限度，并单独进行控制的杂质。特定杂质包括化学结构已知的杂质（Specified Identified Impurity) 和化学结构未

7、知（Specified Unidentified Impurity）的杂质。美国药典通常采用代号来指认特定杂质，如相关化合物A（Related Compound A）等。 非特定杂质（ Unspecified Impurities ）：在标准中未单独列出，而仅采用一个通用的限度进行控制的一系列杂质。其结构未知，在药品中出现的种类与几率并不固定。一般采用合适的定性分析指标加以指认，如相对保留时间为3.5的杂质。 有机杂质检测 确定原料药和制剂中潜在的合成杂质和降解产物，需要应用专业的有机化学知识对有关合成化学反应和条件、原料药化学结构、理化性质、稳定性等进行全面的科学分析和论证，并且比较实验室对

8、样品的常规分析和强制降解（Forced Degradation Study），以及稳定性研究的结果。,Impurities: Origination recommended use of less toxic solvents Testing is to be performed only for solvents “likely to be present” Used or produced in the final manufacturing step Used in previous steps and not removed by a validated procedure The l

9、imits for acceptable concentrations listed in the Chapter are for drug products, not for its components,Residual Solvents :Main Points,The concentration in the drug product may be Calculated from the concentrations of components Determined experimentally; mandatory if Solvents are used in its manufa

10、cture Cumulative calculation exceeds limits Manufactures of drug products may rely on data provided by the suppliers of components Provides unambiguous identification and qualification method Includes options to allow use of materials that exceed the limits established,Residual Solvents :Main Points

11、, Continued,“The procedures described in this general chapter are to be applied wherever possible. Otherwise, manufactures may select the most appropriate validated analytical procedure for a particular application.” (ICH and EP take similar approach, see Validation of Compendial Procedures Submissi

12、on of alternative methods is not required.,Scope,ICH “The guide does not apply to existing marketed products.” USP (and EP) “This general chapter applies to existing drug substances, excipients and medical products whether or not they are the subject of a monograph of the Pharmacopeia”.,Risk-based c

13、lassification of solvents,Class 1 -Unacceptable toxicities; should be avoided, unless their use can be strongly justified in a risk-based assessment. Class 2 -Less severe toxicities; should be limited. Class 3 -Less toxic; should be used where practical. Note: Other solvents may be used but only aft

14、er approval from a regulatory agency.,Supplier,USP Limits in excipients for each excipient Limits are not specifications for each excipient Some excipients used as drug products Manufacturer of drug product has to calculate, based upon PDE and limit. USP withdrew requirement in excipient monographs

15、A requirement is listed in General Notices; no need for unnecessary testing.,Supplier,Generally, Class 1 Solvents such as benzene are no longer being used in producing excipients. Many produced with Class 2 or 3. Eliminating or lowering solvent levels may change quality and performance for certain f

16、unctions. Take advantage of calculation option.,Supplier,Manufacturers of pharmaceutical products need certain information about the contents of residual solvents in drug substances or excipients in order to meet the criteria of this general chapter. Only Class 3 solvents are likely to be present. L

17、oss on drying is less than 0.5%. Only Class 2 solvents X, Y,are likely to be present. All are below the Option 1 limit. (Here the supplier would name the Class 2 solvents represented by X, Y, ) Only Class 2 solvents X, Y,and Class 3 solvents are likely to be present. Residual Class 2 solvents are be

18、llow the Option 1 limit and residual Class 3 solvents are below 0.5%.,Supplier,Need information exchange between user and supplier. However there are confidentiality concerns. Trust needed between two parties. A supplier audit may be needed, GMP concern for regulatory department and FDA. Not just re

19、ly on C of A.,Establishing Exposure Limits(Appendix 3 in the General Chapter),Permitted Daily Exposure (PDE) derived from the No-observed-effect level (NOEL) in animal studies. For Class 1 solvents, exposure limits are determined using a large safety factor (10,000 to 100,000) For Class 2 solvents,

20、PDE was calculated from NOEL, weight adjustments and correction factors (e.g. extrapolating between species and accounting for variability between individuals),Limits of Residual Solvents,Class 1: concentration limits, in ppm, are provided in a Table. They should not be exceeded unless otherwise sta

21、ted in the individual monograph. Class 2: concentration limits are to be calculated from PDE with the formula: concentration (ppm)=1000 PDE/dose, where PDE is in mg/day and dose is in g/day A table is provided, to be used when the daily dose is 10g or less, or when the daily dose is not known or fix

22、ed. Class 3: PDE is 50mg/day (“unless otherwise stated in the individual monograph”), corresponding to a concentration of 0.5% for daily doses of 10g or less,Limits of Residual Solvents: Class 1,Class 1 Residual solvents (Table 1): Should not be used in the manufacturing of drug substances, excipien

23、ts or drug products because of unacceptable toxicities or deleterious environmental effects of the residual solvents. However, if there use is unavoidable, their levels should be restricted as shown in Table 1.,Table 1. Class 1 Residual Solvents,Limits of Residual Solvents: Class 2,Class 2: 26 solve

24、nts Class 2 Residual Solvents: should be limited in drug substances, excipients or drug products because of their inherent toxicities. Their levels should be restricted as shown in Table 2. Concentration limits vary between 50 (Methylbutylketone) and 3880 (cyclohexane). When Class 2 residual solvent

25、s are used (or produced) in the manufacturing or purification process, they should be identified and quantified.,Table 2. Class 2 Residual Solvents,Table 2. Class 2 Residual Solvents Continued,Table 2. Class 2 Residual Solvents Continued,Limits of Residual Solvents: Class 3,Class 3: 28 solvents Less

26、 toxic and of lower risk to human health Unless otherwise stated in the individual monograph, PDE is NMT 50mg/day, corresponding to a concentration limit of 5000ppm for daily doses not greater than 10g of the product If the monograph allows for a concentration resulting in more than 50mg/day, Class

27、3 solvents must be identified and quantified.,Table 3. Class 3 Residual Solvents,残留溶剂控制限度的建立,FDA要求所有在制造原料、辅料和产品时使用或产生的有机溶剂，其残留量都必须予以检测和控制。 仿制药生产商可选择直接在产品中检测，若产品制造过程中均未使用有机溶剂，亦可先检测原料、辅料的有机溶剂残留量，检测结果若较规定值低，则产品无须进行检测，若较高，则必须检测产品，以证实制造过程中有机溶剂的残留是否已经降到合格标准。 若只有第3类的残留溶剂，则可用USP干燥减重的方式控制。,Options for Determ

28、ining Levels of Class 2 Residual Solvents,Option 1: Components of the drug product (drug substances and excipients) meet the concentration limits listed in Table 2, and the daily dose does not exceed 10g. 在设定残留溶剂时，首先采用第一选择方法，即根据美国药典（或ICH Q3C）中标1-3所列的限度来建立标准中的溶剂限度。 第一选择方法以每日用药量10克为假设来计算“每日允许接触量”（PDE）

29、，从而确定溶剂的限度。 MeOH第一选择方法最高允许值 =1000微克/毫克PDE（毫克/日）/最高日剂量（克/日） =（1000 30）微克/（10 1000000）微克=3000ppm,Option 2 for Determining Levels of Class 2 Residual Solvents in Drug Products,Option 2: At least one of the components of the drug product exceeds the concentration limits, or the daily dose exceeds 10g: t

30、he daily exposure to a solvent (calculated as the sum of the components contributions) should be less than PDE. 当残留溶剂含量超过美国药典第一选择限度时可以采用第二选择方法来建立残留溶剂的限度。常见的是第3类的残留溶剂，如乙醇或异丙醇，由于其对人体相对较低的毒性，在原料药生产中常常把它用作最后纯化工序的溶剂，加上有些原料药具有很大的极性，生产中很难完全去除。,乙醇含量和第二选择方法限度的计算,Option 2 for Determining Levels of Class 2 Res

31、idual Solvents in Drug Products,第二选择方法以“每日允许接触量”（PDE）和实际每日最大用药量来计算溶剂的最高允许值。残留溶剂的限度将根据这个允许值以及实验测定数据而确定。例如，乙醇的每日允许接触量是50毫克。因此，方法1给出的限度是5000ppm。如果某药物每日最高的配药量是90毫克，其制剂中包含三种辅料，药品的组分和计算得出的最高残留乙醇量列于下表中。 第二选择方法最高允许值 =1000 PDE（毫克/日）/最高日剂量（克/日） =1000 50/0.090=5.56 105ppm 因此，原料药中的残留溶剂乙醇的控制限度可以设定为高于第一选择方法的限度（50

32、00ppm）。如果原料药样品的实际分析结果为6900-7000ppm，则控制限度可以设置为不超过8000ppm.,Example 1: Option 1 and Option 2, with Acetonitrile,PDE acetonitrile=4.1mg/day, thus Option 1 limits is 410ppm (from Table 2). 5.0g drug product/day. Composed of two excipients,Excipient 1 meets Option 1 limit of 410ppm/day. Drug Substance, ex

33、cipient 2, and drug product do not meet Option 1 limit of 410ppm/day. Drug product however meets Option 2 limits of 4.1 mg/day.,Example 2: Option 1 and Option 2, with Acetonitrile,PDE acetonitrile=4.1mg/day, thus Option 1 limits is 410ppm (from Table 2). 5.0g drug product/day. Composed of two excipi

34、ents,Drug product does not meet Option 1 or Option 2 limit. Manufacturer could test to see if manufacturing did reduce the level of acetonitrile in drug product below 410ppm; if so it passes.,原料药中残留溶剂与有机挥发性杂质的控制及其依据,根据原料药生产商提供的药物管理档案中原料药的合成路线，某原料药的生产中使用过以下五种溶剂：丙酮、正己烷、甲苯、乙酸乙酯和四氢呋喃。 研发气相色谱测定方法对该原料药的样品

35、进行分析，检测苯（甲苯中的一种潜在杂质）和以上所列的五种可能的残留溶剂。结果显示，乙酸乙酯、四氢呋喃、正己烷、甲苯和苯（源于甲苯）均未检出。然而，却在样品中检测到了一种未知的有机挥发性杂质。 应用气相色谱-质谱（GC-MS）分析技术分析后确定该未知有机挥发性杂质为亚异丙基丙酮（mesityloxide）。进一步使用亚异丙基丙酮参考标准品对样品中的该杂质进行了定量分析并确定了其含量。 下表总结了该原料药样品的残留溶剂分析结果和所建立的限度。由于未检出乙酸乙酯、四氢呋喃、正己烷、甲苯和苯，加上这些是早期合成阶段所用的溶剂（苯除外，合成中未使用苯），因此认为没有必要在标准中对这些残留溶剂建立控制限度

36、进行常规控制。如果这些残留溶剂出现在原料药中，所采用的气相色谱法将可以检测到它们，并能对其进行定量分析。另外，用不超过1000ppm的限度来分别控制原料药中第三类溶剂丙酮和乙酸乙酯的残留量，此限度低于ICH指南中的允许限度，与供应商的限度也一致，因而是合理的。,原料药中残留溶剂与有机挥发性杂质的控制及其依据,练习-原料药中残留溶剂控制限度的设置和论证,原料药中残留溶剂与有机挥发性杂质的控制及其依据,亚异丙基丙酮(mesityl oxide):是从丙酮经过羟醛缩合反应而产生的一种有机挥发性杂质。 由于USP和ICH都没有对此杂质设定控制限度，其毒理学数据也不完全，建议应用美国FDA在2008年1

37、2月出版的产业指导中为基因毒素或可能致癌杂质的限度（1.5微克/日）来设置控制限度。该药的每日最高剂量为10毫克，可认为设置不超过100ppm（0.01%）的限度恰当地控制了该原料药中的这种有机挥发性杂质（参见下面的计算公式） 1.5微克/日 亚异丙基丙酮控制限度= 106=150ppm 10毫克/日 103毫克/毫克 所用的气相色谱分析方法已经过验证，其准确度、精密度、线性、灵敏度、可靠性、耐用性和选择性均适用于这些残留溶剂和有机挥发性杂质的常规检测控制的要求。,原料药与成品药中具有基因毒性和致癌性的杂质,具有基因毒性和致癌性基因毒性的杂质：可以直接与DNA结合或通过影响参与DNA复制的酶，间接地导致DNA损伤。由于快速分裂的细胞在积极合成新的DNA，所以它