一、工艺研究的目的和意义

 

在药品注册申报和审评中，无论是研发还是监管，对药品质量标准的评价较为关注。在技术审评报告中，对质量标准的评价也是审评的重要部分，申报单位也充分认识到质量研究的重要性。此外，相关质量研究指导原则的建立和不断推行，也使研发者把质量研究作为药品申请注册最重要的部分详加研究。

 

现在，我们对药品质量是设计、生产出来而不是检验出来的这一观点有了清晰的认识，科学合理的、能经济的重现药品质量标准，药品生产过程的全面控制以及关键工艺参数直接影响着药品的质量。基于这种认识，在药学的技术评价中，需要将处方筛选、制剂配制工艺研究和验证的评价作为重要评价内容体现在审评报告中。

 

二、处方工艺开发

 

2.1小试处方与工艺确定

 

Ø  小试目标处方以及范围

 

Ø  小试工艺流程图

 

Ø  中控（工艺和质量）指标

 

Ø  中控标准开发（协调QC）

 

Ø  中控检验SOP开发（协调QC）

 

Ø  成品质量标准与检验SOP（协调QC）

 

Ø  取样和留样计划

 

三、制剂工艺研究

 

制剂工艺研究就是对工艺参数的研究和优化，确定影响产品质量的关键工艺参数，通过确定工艺的耐用性研究，建立生产工艺操作范围，进而确定质量标准控制项目，并最终通过工艺的验证体现不同批次产品质量的重现性。

 

工艺研究的目的就是为了保证在药品的配制条件和参数的控制下，得到符合质量要求的产品。所以制剂生产工艺的研究对药品质量是非常重要的内容。

 

个人对生物药的非最终灭菌注射剂生产工艺研究所涉及的内容进行梳理，通过参考美国FDA对仿制药生产工艺的技术资料的具体要求，探讨工艺中可能的影响因素，初步探索工艺研究和验证的基本内涵，理解是否正确还请各位老师指正。

 

四、工艺研究的基本思路

 

工艺研究通过工艺参数的优化研究，确定达到产品质量要求的生产参数范围。也就是说，在参数范围内的生产，产品的质量的均一性和重现性一般能得到较好的保证，这为生产工艺的实施(操作)提供可靠的实验依据。同时在产品的注册申报资料中对生产工艺中的关键环节和关键参数也能进行充分的验证。

 

其研究可分为两阶段实施：

 

首先，在样品的小试阶段，通过对工艺参数的评价，对处方的合理性进行验证，确定影响药品质量的关键参数。

 

其次，通过中试样品或生产样品的生产，确定工艺的耐用性，为生产工艺建立操作范围，并通过工艺控制得到符合质量要求的产品。在建立以上研究参数后，最后对工艺进行验证。

 

4.1、注射剂小试规模样品的工艺研究

 

小试规模样品的工艺研究主要包含以下内容：

 

A.确认最佳制剂处方组成;

 

B.对关键参数的评价;

 

C.关键工艺参数的确认。

 

A.确认最佳处方的组成：在处方筛选和优化过程中，通过药物与辅料相容性的研究以及处方的优化，基本得到有试验数据支持的处方组成。但由于在处方筛选中使用的设备以及条件不一定适合生产，所以这种处方组成是否能在制备过程中制得符合要求的样品，需要在小试生产中得到确认。对处方进行调整，进而确定最佳的处方组成。

 

B.工艺参数的评价:一般情况，对于非最终灭菌注射制剂的生产，一般包括物料的辅料配制、蛋白浓缩原液和辅料溶液的混合、冗余除菌过滤，灌装、轧盖、目检、最后是包装。如果将每一步骤作为生产单元，则应该对每一生产单元的参数进行评价，以保证下一道工序质量。

 

C.关键参数的确定：通过对每一步骤生产单元工艺参数的研究和确认，选择和确定对产品质量影响最大的一些参数作为制备过程中必须监控的参数，即得到所谓的关键工艺参数。也就是说，通过关键工艺参数的控制，在规范的生产流程中，产品的质量可以得到保证。

 

4.2.注射剂小试工艺优化

 

4.2.1工艺步骤：

 

Ø 操作单元1-清洗准备

 

Ø 操作单元2-配液、过滤

 

Ø 操作单元3-瓶处理

 

Ø 操作单元4-灌装

 

Ø 操作单元5-轧盖、密封性检测CCIT与考察

 

Ø 操作单元6-目检

 

Ø 操作单元7-包装

 

4.2.2滤膜选择（吸附）和过滤工艺

 

Ø 滤膜材质、型号、厂家信息

 

Ø 滤膜与药液相容性：对药液成分是否吸附，是否影响药液外观、pH、有关物质）

 

Ø 滤膜通量：过滤速度（高粘度药液需评估，可模拟生产过滤压力，评估单位面积单位时间内过滤药液体积）

 

4.2.3与容器（如储液袋）、管道相容性考察

 

Ø 药液与生产容器、管道相容性评估（理化性质）/相容性考察

 

Ø 生产过程中光照影响评估

 

Ø 存储时间Holding time/稳定性考察

 

4.2.4剪切力考察

 

剪切与蛋白质变性，有些机械处理如揉捏、搅打、均质等，由于剪切力的作用使蛋白质分子伸展，破坏了其中的α-螺旋，使蛋白质网络发生改变而导致不可逆变性。

 

4.2.4.1剪切时间和力量影响

 

4.2.4.2蠕动泵转速影响

 

4.2.4.3硅胶管直径

 

4.2.5储存条件研究：如2-8℃避光保存，避免冷冻。

 

4.2.6 API溶解性研究

 

4.2.7 API和产品样品的热性能研究

 

差示扫描量热仪（DSC）测量样品由于物理和化学性质的变化而发生的焓变与温度或时间的关系。

 

4.2.8 震荡研究

 

4.2.9 酸碱强制降解研究

 

4.2.10解冻程序研究：DS储存温度与储存容器

 

4.2.11加料顺序研究：API溶解性、处方中有不同极性成分、加料顺序对产品质量有明显影响时需考察此工艺。

 

4.2.11.1加料顺序：:分别溶解后混合；先溶解A，再加入B；先溶解A，再加入B；

 

4.2.11.2考察指标：颜色:澄清度，溶解速度，粒径等；

 

4.2.12混合时间/速度研究

 

4.2.12.1说明：对于蛋白溶液剂，配制时仅液液混合的，小试研发不研究混合参数，在放大生产时再考察确认混合均匀性（中控考察），混合速度根据经验设计（参考振摇影响设计合适的转速）。

 

4.2.12.2对于多分散体系，混合时间影响最终粒径分布、包封率、聚集体等的建议做此研究。

 

4.2.13配液、过滤系统吸附性考察综合

 

药物的吸附考察包括配液-过滤-罐装整个过程中，可通过对各过程的单独分解考察。

 

4.2.14配液、过滤系统操作过程中微生物负荷的考察

 

4.4.2.15灌装量确认【根据药典】

 

对于低粘度产品，灌装量根据药典建议，对于高粘度产品，需进行灌装量确认。

 

注射液理论装量XXX，药典建议的过量灌装量XXX，设计装量XXXX，配制目标处方，装量（g）=密度X装量（ml）+XXX，按药典方法进行装量检测，将取该重量药液加入目标包材中，再用XX ml注射器吸取药液加入另一标准量筒或洁净容器中（针头尺寸：XXX），针头中的药液不排净，称重，根据研究结果确定灌装量为XXX。

 

4.2.16充氮气保护工艺研究建议

 

4.2.16.1充氮气作用：充氮气有助于抑制药品的氧化降解，以提高制剂稳定性。对于注射液，是在灌装药液时进行无菌氮气充填，在药液灌装针前后各有一个氮气灌装针，可以在灌装药液前先充填氮气驱赶注射剂瓶/注射器内的空气，灌装药液后再次充填氮气驱赶顶空气体，然后加胶塞密封，这样可以将注射剂瓶中的空气接近驱赶完全，残氧量降至可接受范围；对于冻干粉，就在解析干燥完成后进行氮气反填即可，冻干粉针充氮相对容易。

 

4.2.16.2氮气作为注射剂药用辅料，应满足药典标准。注射液氮气充填的流量和压力以满足残氧量要求和不将药液吹出/起泡即可，具体参数可以在做PQ时确定；关于PQ，可以在培养基灌装时模拟充氮，检测顶空气体残氧量和充填氮气流量的关系。

 

4.2.17工艺放大研究建议

 

参考下表设计各个工序研究的内容和评价指标（各项目根据实际情况设计）。

 

工序

 

研究内容

 

评价指标

 

评价方法

 

解冻

 

解冻时间

 

解冻完全

 

目测冰块消失时间

 

配制

 

搅拌速度/时间

 

粒径分布

 

DLS

 

外观

 

目测

 

过滤

 

滤膜材质

 

化学相容性

 

滤前滤后含量、pH等

 

中间体暂存期

 

化学性质

 

考察不同时间理化性质变化

 

微生物

 

考察不同时间无菌、内毒素情况

 

灌装

 

灌装速度

 

装量

 

装量检测

 

冻干

 

一次升华

 

一次升华时间

 

水分/压力升测试

 

解析干燥

 

解析干燥时间

 

水分

 

轧盖

 

密封性

 

染料法（建议药典法）

 

将铝盖去除，采用染料浸泡，考察包装系的完整性

 

清洁

 

灌装系统

 

清洗程序

 

清洁后残留检测：TOC、内毒素

 

清洁后取样检测

 

4.2.18清洗方法确认

 

Ø  蛋白溶解性

 

Ø  ADE、LD50、PDE

 

Ø  清洗方法研究（仅非常规清洗方法）

 

Ø  清洁检验方法验证（擦拭取样方法验证、冲淋检验限度验证）

 

Ø  清洁检验SOP

 

目前最常用的化学残留限度计算方法主要有以下四种：

 

1、基于最低日治疗剂量的千分之一标准生物活性的可接受限度：最低日治疗剂量的1/1000

 

2、基于浓度的10ppm标准

 

3基于毒理的限度标准（PDE：每日允许暴露量）在可以获得可接受日暴露水平（ADE）或允许日暴露量（PDE）

 

4基于半数致死量LD50（半数致死量（median lethal dose），简称LD50（即Lethal Dose, 50%），是描述有毒物质或辐射的毒性的常用指标。）的限度标准

 

5、目视限度（目视检查可以达到的限度）。目视检查在清洁验证中常作为擦拭法或冲淋法检查的补充。根据文献，目视检查的限度可以达到1~4μg/cm2（参见PDA TR29）。因此，使用前文所述4种方法计算得到的限度也可以和目视限度进行比较。如果计算得到的限度明显大于目视限度，那么通常认为该限度不可取、需要重新考虑并计算。

 

4.3.Eng run

 

4.3.1方案起草（含compatibility兼容性、holding time保持时间、filling curve灌装参数、（lyophilization parameter冻干参数）,清洁方案确认。

 

4.4.符合GMP run（协助）

 

4.4.1方案/工艺规程起草（辅助）

 

4.4.2小试和中试技术转移

 

4.4.3配合注册申报，提供研究资料和申报资料（新药临床试验申请Investigational New Drug Application，简称IND）及新药上市许可申请（New Drug Application，简称NDA）。

 

通过小试样品工艺研究、优化以及工艺参数的评估，确定生产规模的处方组成，并为生产规模产品的制备提供相关工艺参数范围。

 

4.5、中试规模以及生产规模工艺（生产工艺即制造及检定规程）的确认和工艺验证

 

在完成小试样品工艺优化后，通过中试放大或生产规模的工艺，主要对工艺参数建立操作范围、确定工艺的耐用性以及确定足够的过程控制点等，为产品的生产奠定基础。

 

4.5.1中试处方与工艺确定（放大与验证小试研究）（协调QA、QC、工程、物流）：

 

Ø  结合生产条件提供拟放大的工艺流程图，工艺方案与验证；

 

Ø  中控标准与检测方法转移

 

Ø  成品标准与检测方法转移

 

Ø  进度反馈

 

Ø  生产型滤膜型号确定与滤膜采购建议

 

Ø  提供与药液接触生产相关容器管道材质信息（供相容性研究设计）

 

Ø  清洁方法和清洁检验方法验证

 

4.5.2 Engineering run（协调QA、QC、工程、物流）

 

协助研发方案设计（含compatibility、holding time、filling curve、lyophilization parameter）

 

方案审核（协调QA）

 

协调各部门检验事宜

 

实施生产

 

生产总结

 

4.5.3 符合GMP run（协调QA、QC、生产）

 

方案/工艺规程起草

 

记录起草

 

协调各部门检验事宜

 

实施生产

 

生产总结

 

技术转移与提供研究资料和新药上市许可申请（New Drug Application，简称NDA）的配合注册申报

 

众所周知，对某一关键参数的控制不是控制该参数固定不变的数值，而是在一定范围内对这一关键工艺参数的控制，例如，对搅拌速度的控制在10-85rpm范围之间，均能有效保证制剂溶液在规定的时间混合均匀。

 

中试规模样品的工艺研究的重点之一就是在GMP车间内，对生产设备以及生产工艺的关键参数进行确定，结合小试样品工艺研究数据，通过放大的设备对生产工艺进行重现性试验，确定工艺参数范围，为商业化生产规模的制剂药品生产提供试验数据，并通过此研究，确定生产工艺的基本流程。

 

工艺耐用性，就是在关键参数控制范围内，均能较好重新生产，有效保证批间产品质量的稳定性。工艺的耐用性研究又进一步验证工艺的可行性。

 

工艺控制点一般包含关键工艺参数、制剂中间体的质量控制以及生产过程中的环境控制。

 

工艺参数可以保证制剂产品在此工艺条件下具有较好的工艺重现性，而制剂中间体的质量控制就是在工艺参数控制的条件下，对制剂中间体的质量进行定量的控制，以此保证终产品的质量。

 

生产工艺中的环境控制参数：注射剂生产主要是洁净度（异物、颗粒物粒径）、无菌环境(微生物、内毒素)、房间压差、温湿度等控制，保证注射剂微生物限度或无菌保障水平符合要求。环境控制参数对于生物药制剂的生产非常重要。

 

通过中试或生产规模的工艺研究，确定关键参数范围、工艺的耐用性以及规定过程控制点后，通过样品的生产检验以及对上述参数的数据评估，最终确定生产工艺。

 

五、工艺验证

 

 确定生产工艺后，需要对确定后的工艺进行工艺验证。工艺验证是在符合GMP车间内，按照中试规模或生产规模，对工艺的关键参数、工艺的耐用性以及工艺控制点全面地检验，通过样品生产的过程控制和样品的质量检验，全面评价工艺是否具有较好的重现性以及产品质量的稳定性。

 

1、工艺验证的规模和批次

 

工艺验证的规模应该是中试以上或生产规模，按照既往国际多中心临床研究品种的技术资料，中试规模一般是生产规模的1/3-1/5，例如，对于处在II期临床研究的样品，临床研究样品的生产规模在10000瓶以上时，其中试规模样品量一般在1/3左右。

 

工艺验证的批次一般要求按照工艺研究的研究结果至少连续生产三批符合质量要求的样品。

 

2、工艺验证中的过程控制和关键工艺参数的确认

 

经过工艺验证和数据的积累，确定生产工艺关键控制参数以及工艺控制点，并建立生产工艺的SOP，至此生产工艺研究以及工艺的验证基本完成。

 

六、小结

 

工艺研究和工艺验证是药学研究的重要部分，同样也是药学评价的重要内容。通过对工艺及其验证的评价，将药学评价重点“前置”。将工艺评价和质量评价置于同等重要的地位，这样才能真正体现出：通过工艺设计和工艺控制来保证药品质量的质量源于设计的QBD理念。