基于物質(zhì)流分析的丹紅注射液制藥過(guò)程質(zhì)量控制研究*

李 正 ，潘萬(wàn)芳，朱立明 ，姜 毅 ，王臣臣 ，趙 濤 ，趙步長(zhǎng)

（1.天津中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥研究院，現(xiàn)代中藥省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300193;2.浙江大遠(yuǎn)智慧制藥工程技術(shù)有限公司，杭州 311100；3.山東丹紅制藥有限公司，菏澤 274000）

現(xiàn)代藥品質(zhì)量控制理念從“質(zhì)量源于檢驗(yàn)”（QbT）經(jīng)歷“質(zhì)量源于生產(chǎn)”（QbP）發(fā)展到“質(zhì)量源于設(shè)計(jì)”（QbD）。根據(jù)這種理念上的改變，就要求藥品質(zhì)量監(jiān)管的控制點(diǎn)要逐漸前移，從過(guò)去單純依賴終產(chǎn)品檢驗(yàn)，到對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制，再到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研究階段的控制。QbD質(zhì)控模式將藥品質(zhì)量控制提前至上游的研發(fā)過(guò)程，它是一種基于事前控制的藥品質(zhì)控模式。要實(shí)現(xiàn)事前控制，要求控制者必須對(duì)過(guò)程有透徹的了解，具有準(zhǔn)確的過(guò)程質(zhì)量預(yù)測(cè)能力，清楚藥品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素，其基礎(chǔ)是對(duì)藥品生產(chǎn)過(guò)程科學(xué)認(rèn)知和全面風(fēng)險(xiǎn)分析與管理[1-2]。中藥成分復(fù)雜，多種成分協(xié)同起效，僅憑單個(gè)成分的測(cè)定不能科學(xué)反映中藥有效性和安全性。由于歷史的原因，中藥生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制往往依賴藥工經(jīng)驗(yàn)，缺少對(duì)于制藥過(guò)程中物質(zhì)轉(zhuǎn)移與變化規(guī)律的研究與理解，這也成為中藥制藥過(guò)程質(zhì)量控制中實(shí)行QbP和QbD難點(diǎn)。因此研究各化學(xué)成分的物質(zhì)流即藥效物質(zhì)在每個(gè)制造工序中的變化規(guī)律，是實(shí)現(xiàn)中藥數(shù)字制藥和過(guò)程質(zhì)量控制的基礎(chǔ)[3-7]。

本研究針對(duì)中藥數(shù)字制藥技術(shù)與質(zhì)量控制進(jìn)行基礎(chǔ)研究，以丹紅注射液工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程研究對(duì)象，收集其中間工序物料的化學(xué)成分和紫外光譜數(shù)據(jù)，闡明生產(chǎn)過(guò)程中各物質(zhì)成分的變化與轉(zhuǎn)移規(guī)律，辨析關(guān)鍵質(zhì)控指標(biāo)和關(guān)鍵生產(chǎn)工序，實(shí)現(xiàn)其生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)字化表征與量化建模，建立各工序的質(zhì)量監(jiān)測(cè)模型以保障丹紅注射液質(zhì)量一致性。

1 儀器與藥品

Agilent 1200高效液相色譜儀（美國(guó)安捷倫公司），UV－2450紫外可見光譜檢測(cè)儀（日本島津公司），Simca－P 12.0 軟件，Matlab（R2013a）軟件。

對(duì)照品：丹參素鈉（批號(hào)110855-201210），購(gòu)自中國(guó)食品藥品檢定研究院。紫草酸（批號(hào)JL140512004），購(gòu)自上海將來(lái)試劑。4-香豆酸（批號(hào)20130915），原兒茶醛（批號(hào)T01013FB14），羥基紅花黃色素A（批號(hào) Z01010BA13），迷迭香酸（批號(hào) 20140109），丹酚酸 B（批號(hào) 20140318），丹酚酸 A（批號(hào) YF0207SA12），5-羥甲基糠醛（批號(hào)20120616），購(gòu)自上海源葉生物科技有限公司。

2 方法與結(jié)果

2.1 樣品采集 分析所使用的樣品均采集自丹紅注射液實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，所采樣品涉及生產(chǎn)過(guò)程中幾個(gè)主要工序步驟，包括水提濃縮工序、醇沉工序、醇沉濃縮工序、水沉收水工序以及原液精制工序。樣品包括水提濃縮液、一次醇沉上清液、一次醇沉濃縮液、二次醇沉上清液、二次醇沉濃縮液、一次水沉液、水沉收水浸膏以及丹紅原液。

2.2 紫外光譜采集 光譜采集條件：掃描波長(zhǎng)200～450 nm，波長(zhǎng)間隔1 nm，石英比色皿的光程5 mm，以去離子水為參比進(jìn)行基線校正，樣品液視情況進(jìn)行稀釋離心后，取上清液進(jìn)行光譜掃描，每個(gè)樣品做3次掃描，取平均作為樣品的紫外分光光度法（UV）的光譜數(shù)據(jù)。

2.3 物質(zhì)成分含量一致性考察 基于高效液相色譜法（HPLC）數(shù)據(jù)分析得到9種化學(xué)成分在每個(gè)工序中的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），以此表征批次間質(zhì)量一致性。結(jié)果見表1，表明丹紅注射液幾種主要成分（丹參素鈉、原兒茶醛、4-香豆酸、迷迭香酸、紫草酸、丹酚酸B）的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在所考察的工序中均在10%以內(nèi)，其成分含量相對(duì)穩(wěn)定。企業(yè)可以增加藥效作用相對(duì)明確，且含量較高的成分如丹酚酸B等質(zhì)控指標(biāo)，以提高質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。丹酚酸A的波動(dòng)情況較為顯著，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差遠(yuǎn)大于其他成分，這也證明了丹酚酸A的不穩(wěn)定特性，極易分解，過(guò)程中對(duì)丹酚酸A的檢測(cè)及控制難度較大，不適合作為質(zhì)控指標(biāo)進(jìn)行過(guò)程控制。

2.4 平均收率計(jì)算物質(zhì)收率以公式C1×V1/（C2×V2）計(jì)算，其中C1、C2分別為工序輸入以及輸出物料中有效物質(zhì)的體積濃度，V1、V2分別為工序輸入以及輸出的體積。根據(jù)已收集的工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，分析了中間品物質(zhì)成分在6個(gè)工序（一次醇沉過(guò)程、一次醇沉濃縮過(guò)程、二次醇沉過(guò)程、二次醇沉濃縮過(guò)程、水沉收水過(guò)程及原液精制過(guò)程）中的轉(zhuǎn)移規(guī)律，得到了各階段各物質(zhì)成分的收率范圍及平均收率情況，見表2。羥基紅花黃色素A在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中持續(xù)降低，且降低幅度較大，尤其在水沉收水過(guò)程中，該物質(zhì)的平均收率僅為2.6%，這也造成實(shí)際檢驗(yàn)分析過(guò)程中，羥基紅花黃色素A在最終產(chǎn)品中極難被檢測(cè)出。同時(shí)5-羥甲基糠醛作為檢測(cè)物質(zhì)中唯一的有害物質(zhì)，其在水沉收水過(guò)程中呈現(xiàn)出顯著增加的趨勢(shì)，過(guò)程中其平均收率達(dá)到944%，表明水沉收水過(guò)程是關(guān)鍵工序，需要對(duì)該工藝過(guò)程進(jìn)行PAT建模分析，進(jìn)一步優(yōu)化工藝參數(shù)。

表1 丹紅注射液質(zhì)量一致性分析

表2 丹紅注射液生產(chǎn)過(guò)程回收率分析

2.5 物料衡算分析 針對(duì)醇沉與水沉過(guò)程進(jìn)行物料衡算分析，本研究辨析了物質(zhì)成分變化的物理變化和化學(xué)轉(zhuǎn)化因素。針對(duì)一次醇沉、二次醇沉和一次水沉過(guò)程，生產(chǎn)過(guò)程取樣，分析過(guò)程前后樣品中物質(zhì)成分含量，同時(shí)取過(guò)程產(chǎn)生的廢料（醇沉渣、水沉渣），檢測(cè)廢料中的各物質(zhì)成分的含量，分析過(guò)程物質(zhì)平衡及轉(zhuǎn)移變化。

以一次醇沉為例顯示一次醇沉前后，見圖1。丹酚酸A的含量變化較大，醇沉液中物質(zhì)收率為71.57%，與此同時(shí)，在醇沉渣中丹酚酸A的含量極少，兩者總量之和遠(yuǎn)小于濃縮液中丹酚酸A的總含量，可見在一次醇沉過(guò)程中，丹酚酸A通過(guò)降解途徑產(chǎn)生大量物質(zhì)損失。除丹酚酸A外，其他物質(zhì)如5-HMF、丹參素鈉、原兒茶醛、4-香豆酸、迷迭香酸、紫草酸、丹酚酸B、羥基紅花黃素A，其醇沉后物質(zhì)總含量與濃縮液中物質(zhì)總含量相比較，存在極小量的升高或降低，分析在過(guò)程中物質(zhì)的化學(xué)轉(zhuǎn)移情況較弱，主要是一些物理轉(zhuǎn)移；各物質(zhì)成分在醇沉液及醇沉渣中所占比例存在一定差異，其主要原因在于不同物質(zhì)在醇溶液中的溶解性能差異所導(dǎo)致。

圖1 一次醇沉過(guò)程物料衡算成分分析

2.6 建立批次過(guò)程質(zhì)量監(jiān)測(cè)模型 分別對(duì)HPLC分析數(shù)據(jù)與紫外光譜數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行PCA分解，得到主成分得分的變化圖,Hotelling T2和DModX控制見圖2。計(jì)算各批次在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)上得分的均值和SD值,采用均值±3SD的值作為得分控制圖的上下限。Hotelling T2采用95%控制上限,DModX采用均值+3SD的值作為控制上限。光譜預(yù)處理和多變量數(shù)據(jù)分析均使用軟件SIM.CA-P+12.0。

由圖可見HPLC和UV質(zhì)量控制模型均能有效探測(cè)出批次202超出控制限，其質(zhì)量需要進(jìn)一步檢查和驗(yàn)證。對(duì)于丹紅注射液的每一個(gè)工序均建立了HPLC和UV質(zhì)量控制模型，UV光譜可以有效代替HPLC進(jìn)行過(guò)程質(zhì)量監(jiān)測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中可能影響產(chǎn)品質(zhì)量的細(xì)微變化，適合在丹紅注射液生產(chǎn)中被用作快速、適用的在線質(zhì)量監(jiān)測(cè)工具。測(cè)試批次的光譜數(shù)據(jù)經(jīng)由預(yù)處理后,投影到PCA模型上,計(jì)算得到該批次的得分、Hotelling T2和DModX統(tǒng)計(jì)量值,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)批次過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),當(dāng)觀測(cè)值超出控制限時(shí),說(shuō)明該批次出現(xiàn)了異常波動(dòng)。

圖2 丹紅原液質(zhì)量控制圖

3 結(jié)果與討論

通過(guò)以上分析可以發(fā)現(xiàn)，丹紅注射液主要化學(xué)成分在各個(gè)工序中具有較好的批次間質(zhì)量一致性，RSD均在10%以內(nèi)。通過(guò)物料衡算發(fā)現(xiàn)了各個(gè)成分轉(zhuǎn)移與變化的規(guī)律。基于UV光譜的批次生產(chǎn)監(jiān)測(cè)方法可以發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中可能影響產(chǎn)品質(zhì)量的細(xì)微變化，適合在丹紅注射液生產(chǎn)中被用作快速、適用的在線質(zhì)量監(jiān)測(cè)工具。

對(duì)于中藥生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)字化、模型化與定量化研究，首先需要清楚地了解生產(chǎn)過(guò)程中的物質(zhì)成分轉(zhuǎn)移與變化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上才有可能建立質(zhì)量控制與預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)中藥生產(chǎn)的過(guò)程質(zhì)量控制。

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