如何正確進(jìn)行儀器性能的確認(rèn)？

文/ 王欣

分析儀器是開展藥品質(zhì)量檢驗(yàn)工作的必要設(shè)備——分析儀器的驗(yàn)證作為儀器使用前的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其目的在于通過書面形式，證明整個(gè)測(cè)量過程能夠達(dá)到預(yù)期效果，即能夠獲得穩(wěn)定、可靠和準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù)。

制藥生產(chǎn)關(guān)系到人們的生命健康，其數(shù)據(jù)的真實(shí)準(zhǔn)確至關(guān)重要。分析儀器是進(jìn)行藥品質(zhì)量檢驗(yàn)工作的必要設(shè)備，《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（2010年修訂）》第一百四十條明確提出，應(yīng)當(dāng)建立確認(rèn)與驗(yàn)證的文件和記錄，并能以文件和記錄證明達(dá)到以下預(yù)定的目標(biāo)：

（一）設(shè)計(jì)確認(rèn)應(yīng)當(dāng)證明廠房、設(shè)施、設(shè)備的設(shè)計(jì)符合預(yù)定用途和本規(guī)范要求；

（二）安裝確認(rèn)應(yīng)當(dāng)證明廠房、設(shè)施、設(shè)備的建造和安裝符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；

（三）運(yùn)行確認(rèn)應(yīng)當(dāng)證明廠房、設(shè)施、設(shè)備的運(yùn)行符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；

（四）確認(rèn)應(yīng)當(dāng)證明廠房、設(shè)施、設(shè)備在正常操作方法和工藝條件下能夠持續(xù)符合標(biāo)準(zhǔn)；

（五）工藝驗(yàn)證應(yīng)當(dāng)證明一個(gè)生產(chǎn)工藝按照規(guī)定的工藝參數(shù)能夠持續(xù)生產(chǎn)出符合預(yù)定用途和注冊(cè)要求的產(chǎn)品。

分析儀器屬于檢驗(yàn)設(shè)備，屬于上述（四）的范疇，而PQ（Performance Qualification）的含義即性能確認(rèn)。性能確認(rèn)不僅在《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》中有明確規(guī)定，在美國(guó)藥典USP＜1225＞分析方法驗(yàn)證、ICH分析方法驗(yàn)證的通則里也有相關(guān)要求。

分析儀器的性能確認(rèn)包括哪些項(xiàng)目？這些項(xiàng)目的具體含義分別是什么？本文以藥企常用的分析儀器“總有機(jī)碳分析儀”（TOC分析儀）為例，對(duì)性能驗(yàn)證作出科學(xué)詮釋，旨在減少儀器故障的發(fā)生率，避免不合格情況的出現(xiàn)，將風(fēng)險(xiǎn)降到最低（圖1）。

圖1 使用實(shí)驗(yàn)室TOC分析儀進(jìn)行制藥用水分析

檢驗(yàn)方法驗(yàn)證

檢驗(yàn)方法驗(yàn)證（即檢驗(yàn)儀器的確認(rèn)）是根據(jù)檢測(cè)項(xiàng)目的要求，預(yù)先設(shè)置一定的驗(yàn)證內(nèi)容，并通過設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證所采用的分析方法是否符合檢測(cè)項(xiàng)目的要求。檢驗(yàn)方法驗(yàn)證的基本內(nèi)容包括方案的起草、審批以及檢驗(yàn)儀器的確認(rèn)。其中，方案的起草與審批，企業(yè)需根據(jù)自身情況進(jìn)行撰寫。至于檢驗(yàn)儀器的確認(rèn)，則包括多個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目。

驗(yàn)證參數(shù)釋義

《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（2010年修訂）》中明確指出，檢驗(yàn)方法驗(yàn)證的檢測(cè)項(xiàng)目包括精密度、定量限/檢測(cè)限、準(zhǔn)確度、線性/范圍、專屬性、樣品溶液穩(wěn)定性以及系統(tǒng)適應(yīng)性。以下是這些驗(yàn)證參數(shù)的具體含義。

精密度

精密度指在一定的受控條件下重復(fù)測(cè)定均一樣品所得測(cè)定值的一致程度，它反映了測(cè)量系統(tǒng)存在的隨機(jī)誤差大小。比如，用不同品牌的總有機(jī)碳分析儀對(duì)同一個(gè)水樣進(jìn)行測(cè)定，儀器的精密度越高，測(cè)量數(shù)據(jù)就越集中，倘若測(cè)量數(shù)據(jù)均集中在真值附近，則測(cè)量結(jié)果就越理想。舉例而言，同樣配置500 ppb（1 ppm=1 mg C/l，1 ppb=1μg C/l）的標(biāo)準(zhǔn)蔗糖溶液，表1的兩組數(shù)據(jù)中，數(shù)據(jù)A的精密度較好。

表1 兩組數(shù)據(jù)的精密度對(duì)比

準(zhǔn)確度

準(zhǔn)確度指在一定實(shí)驗(yàn)條件下多次測(cè)定的平均值與真值相符合的程度，用來表示誤差的大小。精密度和準(zhǔn)確度的區(qū)別就如同士兵打靶，如果子彈頭分布很松散，則表明射擊精密度低；如果子彈頭密集在一起，則表明射擊精密度高。在射擊精密度高的情況下，聚集在槍靶中心的子彈頭越多，則準(zhǔn)確度越高。圖2表示精密度高，準(zhǔn)確度低；圖3則表示精密度低，準(zhǔn)確度高。

圖2 精密度高，準(zhǔn)確度低

圖3 精密度低，準(zhǔn)確度高

定量限/檢測(cè)限

定量限（Limit of Quantification，LOQ），指可定量測(cè)定樣品中待測(cè)組分的最低濃度或最低量。此處所指的最低濃度，應(yīng)滿足上述精密度和準(zhǔn)確度的要求。比如在滿足1%精密度和±2%準(zhǔn)確度的前提下，測(cè)量最低濃度為4 ppb的水樣。如果低于這個(gè)值，測(cè)量結(jié)果將不再準(zhǔn)確。

檢測(cè)限（Limit of Detection，LOD），指能夠被識(shí)別和檢測(cè)的最低濃度。當(dāng)儀器處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，儀器本身存在著噪聲會(huì)導(dǎo)致測(cè)量讀數(shù)出現(xiàn)漂移和波動(dòng)。此值通常是儀器噪聲水平標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍，檢測(cè)限表示檢測(cè)器對(duì)測(cè)定物質(zhì)敏感程度的指標(biāo)，其值越低，則說明檢測(cè)器性能越好。

線性/范圍

在給定范圍內(nèi)，所提供的樣品與測(cè)試結(jié)果之間存在線性關(guān)系。通常，兩點(diǎn)確定一條直線，對(duì)于最后的測(cè)試數(shù)據(jù)要求，應(yīng)列出回歸方程、相關(guān)系數(shù)、殘差平方和以及線性圖（或其他數(shù)學(xué)模型）。回歸系數(shù)以1為基準(zhǔn)，距離1越近則表示線性越好。

專屬性

專屬性指在其他成分（如雜質(zhì)、降解產(chǎn)物、輔料等）可能存在的情況下，采用的方法能準(zhǔn)確測(cè)定出被測(cè)物的特性，反映的是對(duì)被測(cè)物質(zhì)準(zhǔn)確而專屬的測(cè)定能力，是用于復(fù)雜樣品分析時(shí)相互干擾程度的度量。比如，對(duì)于總有機(jī)碳分析儀而言，不論樣品化學(xué)結(jié)構(gòu)或分子組成如何，都能準(zhǔn)確地測(cè)量出其中的有機(jī)碳化合物。

以此建立專屬性驗(yàn)證標(biāo)樣組，所使用的品種如下：

● 1瓶試劑水（空白溶液）；

● 1瓶500 ppb的TOC標(biāo)樣（甲醇）；

● 1瓶500 ppb的TOC標(biāo)樣（煙酰胺）；

● 1瓶500 ppb的TOC標(biāo)樣（鄰苯二甲酸氫鉀，簡(jiǎn)稱KHP）。

甲醇的分子式為CH3OH，由甲基和羥基組成，一個(gè)分子中僅含有一個(gè)碳原子，具有醇的化學(xué)性質(zhì)，容易揮發(fā)和流失。即便只有一個(gè)碳原子，總有機(jī)碳分析儀仍能探測(cè)到它的存在，說明其專屬性是合格的。

煙酰胺含有一個(gè)氮的雜原子，同樣適用于含碳物質(zhì)的測(cè)試。通過專屬性測(cè)試，也能夠測(cè)量出其中含有的物質(zhì)。

KHP是一種呈無色單斜結(jié)晶或白色結(jié)晶性粉末狀的化學(xué)物質(zhì)，其特點(diǎn)是具有一個(gè)苯環(huán)，較難氧化，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，便于保存?？墒褂肒HP進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而反映儀器的氧化能力。

樣品溶液穩(wěn)定性

樣品溶液穩(wěn)定性也稱魯棒性，是指儀器在受到擾動(dòng)或者不確定的情況下，仍然可以維持某些性能的特性。英文名字為Robustness，即健壯和強(qiáng)壯。標(biāo)樣組設(shè)有以下幾個(gè)品種：

● 1瓶試劑水（空白溶液）；

● 1瓶500 ppb的TOC標(biāo)樣（USP 蔗糖）；

● 1瓶500 ppb的TOC標(biāo)樣（USP 1,4-苯醌）。

根據(jù)美國(guó)藥典USP＜1225＞分析方法驗(yàn)證的要求，所使用的試驗(yàn)方法必須是穩(wěn)定的。舉例而言，TOC既與溫度無關(guān)，也與pH值無關(guān)，即使改變溫度或pH值，也不會(huì)影響樣品溶液的穩(wěn)定性。

系統(tǒng)適用性

可通過兩種最極端的物質(zhì)，即一個(gè)在自然環(huán)境中最容易氧化的物質(zhì)“蔗糖”和另外一種在自然環(huán)境中最不容易氧化的物質(zhì)“1,4-苯醌”進(jìn)行測(cè)試。各自配置500 ppb濃度的蔗糖溶液、500 ppb濃度的1,4-苯醌溶液，以及空白溶液放置到總有機(jī)碳分析儀中進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定的響應(yīng)值分別記為Rs、Rss以及Rw，通過測(cè)定三種溶液，確定總有機(jī)碳分析儀的適用性。響應(yīng)效率（Re）按下列公式計(jì)算：

如果85 %＜Re＜115 %，則確定該分析儀適用。藥企可以根據(jù)自身生產(chǎn)的產(chǎn)品對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。建議同步進(jìn)行系統(tǒng)適用性測(cè)試（SST），以記錄整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的性能（即人員、工藝、儀器和標(biāo)樣）。系統(tǒng)適用性標(biāo)樣的可接受回收率范圍在85 %～115 %。如果能夠通過系統(tǒng)適用性測(cè)試，則表明總有機(jī)碳分析儀的氧化性能良好。

結(jié)語

藥企質(zhì)量部和工程部人員不應(yīng)只滿足于對(duì)照藥典和藥品GMP指南中有關(guān)規(guī)定的字面理解，而應(yīng)該從根本上掌握性能驗(yàn)證與各個(gè)測(cè)定項(xiàng)目的真正含義。在此基礎(chǔ)上，使用合格的分析儀器來滿足藥品質(zhì)量檢測(cè)的需要。