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深度解析药物分析方法验证中的定量限及检测限

嘉峪检测网        2020-08-14 10:19

【导读】在教科书和文献上常常用到检出限这个概念,但说法五花八门,如,最常见到有:检出限、检测限、最低检出限、最低检测浓度、定量限、定量下限、最低定量浓度、测定限、仪器检出限、方法检出限、样品检出限等,听起来云里雾里,容易被混淆,有必要进行一个梳理。这里最主要的是两个概念,目前已经基本达成共识:检测限(LOD)和定量限(LOQ)。

 

1 基本概念

     检测限和定量限是分析方法的重要属性,在中国药典2020年版分析方法验证指导原则中规定这2项是重要的验证指标,包括定量、限度的杂质测定需要着重考虑检测限和定量限,且在该版本指导原则中删除了校正因子以及其中定量限的规定。本文试图从定义、测量方法、问题和解决方案进行简单的讨论,为分析方法验证活动中检测限和定量限的的开展提供一定的参考。 

检测限(limit of detection,LOD)

     指试样中被测物能被检测出的最低量或最低浓度,也叫检出限。能以适当的置信度被检出的组分的最小量或最小浓度,检测限是我们判断被分析物是否存在的含量水平即有无的判断。

定量限(limit of quantification,LOQ)

     指试样中被测物能被定量测定的最低量或最低浓度,其测定结果应具有一定的准确度。定量限体现了分析方法是否具备灵敏的定量检测能力。

    

2  测定方法
     检测限和定量限的测量方法有直观法、信噪比法、基于响应值标准偏差和标准曲线斜率法等3种方法,不同方法应用范围有所不同:
   (1)直观法主要用于非仪器方法,通过目视法观察逐级稀释进样获得非仪器方法检出限(或定量测定)的最低浓度或量。
   (2)信噪比法适用于能显示基线噪音的仪器分析方法,是通过已知低浓度的被测物的检测信号与基线噪音比较,确定可被检测出的最小量或浓度。检测限一般以信噪比为3:1或2:1;定量限一般以信噪比为10:1。
   (3)基于响应值标准偏差和标准曲线斜率法可采用已知标准物质与空白样品,或已知含量的样品在低浓度范围按照分析步骤进行测量,通过分析相当数量的样品(需要12~20份)计算方法的检出限和定量测定最低浓度或量,其计算公式为(公式1):LOD(LOQ)=3.3(或10)δ/S  
     式中:LOD(LOQ):检测限(定量限);δ:响应值的偏差;S:标准曲线的斜率。δ可以通过下列方法测得:(1)测定空白值的标准偏差;(2)标准曲线的剩余标准偏差或是截距的标准偏差来代替。

      ICH于1996年在分析方法验证指导原则中规定了基于响应值的标准偏差和标准曲线斜率计算检测限与定量限的方法,随后USP与EP均收录了该方法,《中国药典》2015年版通则9101中首次收录了该方法,按照LOD=3.3δ/S(LOQ=10δ/S)公式计算,其中δ为响应值的偏差,S为标准曲线的斜率,较为简便的方法是采用对照品或已知含量的样品在低浓度范围内制备系列浓度的线性溶液,按分析步骤进行测量,绘制浓度-峰面积线性回归曲线计算检测限与定量限,以某品种为例,见表1。

表1  基于响应值的标准偏差和标准曲线斜率计算检测限与定量限示例

深度解析药物分析方法验证中的定量限及检测限

     通常是在同一张色谱图中,选取比较平滑的一段基线计算噪音水平,如此,可能因为基线选取段的不一样导致检测限(定量限)产生较大差异,可采用随行空白的方法进行信噪比的计算。《中国药典》2015年版通则9101明确应把已知低浓度试样测出的信号与空白样品测出的信号进行比较,以目标峰出峰时间附近空白色谱图中的噪音进行计算。

 

3 检测限和定量限的常见问题

      由于使用上的方便性,信噪比法是目前方法验证中最常用的测量方法。但信噪比受检测仪器状态的影响很大,且与耗材、试剂、样品前处理等多种因素相关,按信噪比3/10计算与验证过的检测限/定量限在下一次检测时并不是方法的检测限/定量限,因此导致方法验证出现异常,测量的定量限(检测限)并不是真正的方法定量限,特别是定量限可能不能满足精密度和准确度要求,即定量限测不准原理。

     信噪比法测量检测限和定量限的主要问题在于其本质上也是一种直观测量的方法,主要用于仪器检出限的测量和判断。而仪器检出限(对于复杂的系统更应该称为系统检出限)则受到由整个检测系统性能的影响(如高效液相法由HPLC仪器、色谱柱、流动相、检测器共同组成),其是一个动态的结果。当一台经确认的仪器(完成安装确认IQ、设计确认DQ、运行确认OQ)在分析实验室运行后,其性能必须经过定期的性能确认PQ,或者按计量规程进行校准,确定其整机性能如仪器检出限等符合性能标准。如在JJG 705-2014液相色谱仪检定规程中,其最小检测浓度即仪器检出限的方法即信噪比法,通过进样低浓度的标准溶液,再根据标准溶液峰高和基线噪音峰高的比值计算。

     由此可知,信噪比法反映出的是方法验证当时状态下系统检出限/定量限,而非对于方法的检测限/定量限,在实际使用不能盲从于信噪比3/10的结果。如作者以前在进行一个工艺相关杂质检测HPLC分析方法验证时,根据信噪比法计算的检测限位1μg/ml、定量限为3μg/ml(验证中S/N均大于10、均值在15左右),因此制定方法的标曲下限为5μg/ml,但在色谱柱使用几个批次之后,发现标曲下限5μg/ml的S/N就已经掉到10以下了,此时原检测限的S/N肯定也有着很大的变化,完全没有达到方法验证中检测限、定量限验证的目的。

 

4 检测限和定量限的解决方案

    因为检测限和定量限常用测量方法的局限性,因此我们并不需要限定信噪比=3或10,而只需要验证方法的灵敏度符合要求。如通常检测限应低于限度的1/30,定量限应低于限度的1/10,但当达不到该要求时,只要规定定量限比ICH规定的杂质报告限低即可(如50%报告限)。

    按照检测限和定量限的常用测量方法如信噪比法的结果并不准确,其仅能反映在当前条件下的仪器(系统)检出/定量限。因此在分析方法验证中,不能简单地以信噪比3/10进行判定和验证测限和定量限,而应该根据标准限度和相关法律法规,综合考虑分析方法的灵敏度要求,并可以在分析方法标准操作规程SOP中规定灵敏度溶液的信噪比作为检测有效的系统适用性标准。

 

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