總有機碳檢測法在藥品生產(chǎn)清潔驗證中的運用

高鑫磊

（?？谑兄扑帍S有限公司，海南 ?？?570311）

藥品生產(chǎn)工藝通常包含多個流程，一整條藥品生產(chǎn)線通常包含各個工藝階段的不同設(shè)備。由于生產(chǎn)線造價高昂、設(shè)備占地面積大，通常同類型、同劑型、同一車間生產(chǎn)的不同品種的藥品，存在共用生產(chǎn)設(shè)備或者生產(chǎn)線的情況。《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》（Good Manufacturing Practice of Medical Products，GMP）和國際人用藥品注冊技術(shù)協(xié)調(diào)會（International Council for Harmonization of Technical Requirements for Pharmaceuticals for Human Use，ICH）針對生產(chǎn)設(shè)備的清洗均提出了相關(guān)的條款，規(guī)定共線生產(chǎn)時不得對其他藥品的安全性和質(zhì)量造成任何不良影響，共線生產(chǎn)時的風(fēng)險評估也是GMP檢查和認證中必不可少的內(nèi)容。所以，在設(shè)備完成批量生產(chǎn)后或者切換品種的清場時，應(yīng)對設(shè)備外表面進行有效的清洗，以避免交叉污染。國內(nèi)外的企業(yè)及其監(jiān)管機構(gòu)都非常關(guān)注如何使用準確、簡便、迅速的檢測方法對殘留物質(zhì)進行分析和檢測。

1 設(shè)備清潔驗證的原理和特點

設(shè)備清潔的目標是設(shè)備清洗處理后，設(shè)備表面的任何殘留物（含微生物）的量，不會影響下一批產(chǎn)品的質(zhì)量及安全性。清潔驗證就是通過采集設(shè)備表面的擦拭物或淋洗水等樣品進行分析，確認設(shè)備表面殘留物質(zhì)是否達到可接受水平的活動。通過清潔驗證可確認設(shè)備是否已按照規(guī)程進行清潔以及是否能夠達到清潔標準。為了有效防止藥物受到污染或交叉污染、保證設(shè)備按照標準的規(guī)程進行清潔以及清潔后殘留活性成分（主要包括活性組分、清潔劑、微生物等）含量不會直接影響下一批產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性，本研究主要探索活性組分的殘留，即主藥殘留的檢測方法，分析總有機碳（Total Organic Carbon，TOC）檢測法在藥品生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用情況。

目前，清潔驗證普遍采用色譜法（高效液相色譜法、氣相色譜法、薄層色譜法）、紫外-可見光譜法、滴定法、電導(dǎo)率法以及TOC檢測法等方法進行。其中，高效液相色譜法、氣相色譜法、紫外-可見光譜法、滴定法僅針對多組分產(chǎn)品中某一種或者某一類成分進行定量檢測，而TOC檢測法能對所有含碳有機物進行檢測。因此，可以建立統(tǒng)一針對制劑中全部有機成分的檢測方法，避免不同成分建立不同檢測方法的弊端。

2 TOC檢測法的原理和特點

TOC的測定和計算需要通過專屬儀器—TOC分析儀進行。TOC分析儀是通過紫外線將水溶液中的碳原子氧化為CO2，并測定其含量，再利用CO2與TOC之間的對應(yīng)關(guān)系，對水溶液中的TOC進行換算，測定水中TOC的含量。

目前，TOC檢測法被廣泛應(yīng)用于水質(zhì)的測定，其結(jié)果作為判斷水質(zhì)是否達到清潔級別標準的重要指標。藥品生產(chǎn)設(shè)備清潔主要采用純化水，清潔后的淋洗水可作為清潔驗證的樣品，水質(zhì)檢測采用TOC檢測法也較為合適和簡便。TOC檢測法可對清洗設(shè)備中的大部分雜質(zhì)和殘留物（所有含碳有機化合物）進行分析。1993年發(fā)布的清潔驗證監(jiān)測指南、公開發(fā)表的研究均表明，用TOC檢測污染物的殘留是適宜的。我國2005年版《中國藥典》也采用了TOC檢測法。近年來，國內(nèi)企業(yè)采用TOC檢測法檢測水中有機碳的含量，并廣泛地應(yīng)用于藥品生產(chǎn)的清潔驗證。

3 TOC檢測法在醫(yī)藥生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1 抗生素的清潔驗證

抗生素泛指各種微生物（包括各種真菌、細菌、放線菌和霉屬）或者高等動植物產(chǎn)生的具有抗病原體或其他活性的一類次級抗體代謝物的產(chǎn)物，能直接或間接干擾細胞發(fā)育功能的化學(xué)物質(zhì)。

目前，國際上應(yīng)用最廣泛的抗生素為頭孢菌素類抗生素。由于頭孢菌素類抗生素具有一定的不穩(wěn)定性，在設(shè)備的清潔過程中，在特定的環(huán)境和條件下，容易發(fā)生降解和裂解。其中的一部分或全部可能會被轉(zhuǎn)化成其他的化學(xué)降解物和一些小分子有機物，從而殘留在生產(chǎn)設(shè)備的表面。另外，這些設(shè)備的表面也容易殘留所用的清潔劑。因此，殘留物的化學(xué)成分比較復(fù)雜[1]。若是采用常規(guī)的高效液相法分析，不但依賴標準品、測定時間較長，而且只針對已確定的目標化合物和已確定的降解雜質(zhì)，不涵蓋設(shè)備表面的全部有機物，設(shè)備表面殘留測得的數(shù)據(jù)具有一定的局限性，同時，高效液相法的檢測水平也會影響目標化學(xué)物質(zhì)，其靈敏度在幾十mg/kg，難以適應(yīng)低微量物質(zhì)的檢測。TOC檢測法可測定有機物總量，無論是頭孢抗生素本身還是其降解產(chǎn)物，都能夠被響應(yīng)，在清潔過程中，如果使用了清潔劑，殘留的清潔劑也具有響應(yīng)值。TOC法靈敏度高，檢測限一般在10-9級別；且一個樣品的檢測時間只需要5～20 min，而高效液相檢測需要進行復(fù)雜的系統(tǒng)檢測和樣品分析，進行一次測定需要花費數(shù)小時。

華北制藥河北華民的王冕等[1]以頭孢呋辛鈉為研究對象，對TOC檢測法進行了方法學(xué)驗證，在方法成立的基礎(chǔ)上，分別采用TOC檢測法和高效液相色譜法對生產(chǎn)后的設(shè)備樣品進行對比分析，為排除取樣方法造成的干擾，試驗對擦拭棉和淋洗水兩種取樣方式均進行了驗證，所得數(shù)據(jù)表明：與傳統(tǒng)的色譜方法相比，TOC檢測法更適用于清潔驗證的殘留物檢測。

浙江海正藥業(yè)的陶雪筠等[2]以妥布霉素為研究對象，對TOC檢測法進行了方法學(xué)驗證。對擦拭棉和淋洗水兩種方式取得的樣品分別進行了系統(tǒng)適應(yīng)性試驗和回收率試驗，所得數(shù)據(jù)表明：TOC檢測法可用于妥布霉素生產(chǎn)設(shè)備清潔驗證。

3.2 氨基酸的清潔驗證

氨基酸是構(gòu)成生物體的蛋白質(zhì)，屬于含碳有機物，大部分氨基酸易溶于水，可使用TOC法測定濃度。氨基酸含量的常用檢測方法有高效液相色譜法、氨基酸分析儀法和薄層色譜法。高效液相色譜法或氨基酸分析儀這兩種方法雖然準確度和專屬性較高，但是前期準備工作復(fù)雜，檢測耗時長。薄層色譜法為定性或半定量的方法，雖然快速，但準確性和精確度不高，不利于結(jié)果判斷。

南寧贏創(chuàng)美詩藥業(yè)有限公司的陳偉[3]以纈氨酸、亮氨酸、甘氨酸為研究對象，采用淋洗水取樣法，對水樣進行TOC測定，所得數(shù)據(jù)表明，采用TOC檢測法對氨基酸進行分析，操作便捷，數(shù)據(jù)準確度、靈敏度較高，容易快速獲得準確的結(jié)果。

3.3 中藥制劑的清潔驗證

中藥制劑是以中藥飲片、中藥提取物為原料進行提取、濃縮、成型等連續(xù)工藝制成的產(chǎn)品，由于其組分來源的復(fù)雜性和不明確性，中藥制劑的成分也比化學(xué)藥品復(fù)雜和不明確，相關(guān)成分含量測定的方法也較為繁雜[4]。中藥制劑的主要成分源于動植物和礦物質(zhì)，經(jīng)純化和提取后制成制劑，通常具有較深的顏色，可采用目檢和比色法進行清潔檢查。

氣相色譜法、高效液相色譜法、紫外-可見分光光度法、薄層色譜法通?？捎糜跍y定主要成分確定的中藥制劑，其質(zhì)量標準中均有明確的有效成分鑒別和含量檢測方法，但需要根據(jù)殘留物的特性分別選擇方法，費時費力，并且容易遺漏一些成分不明確的活性殘留物質(zhì)，采用TOC檢測法檢測中藥制劑設(shè)備清潔驗證的殘留，具有省時、省力、節(jié)能低耗、環(huán)保減排等明顯的技術(shù)優(yōu)勢[5]。

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟醫(yī)院的孟焱等[6]以黃芩注射液為研究對象，對TOC檢測法進行了方法學(xué)驗證。試驗對擦拭棉和淋洗水兩種取樣方式均進行了考察，檢出限、精密度、回收率、線性關(guān)系均良好。黃芩注射液的溶劑含吐溫80，殘留物可能同時存在活性成分殘留和溶劑殘留以及清潔劑殘留等多種組合的情況，作為實驗對象非常具有代表性，結(jié)合生產(chǎn)效率與檢測結(jié)果來考慮，TOC檢測法可用于中藥注射劑的清潔驗證。

3.4 糖類電解質(zhì)輸液產(chǎn)品的清潔驗證

糖類電解質(zhì)輸液產(chǎn)品用于不能通過口服方式進行給藥或者在口服過程中不能完全攝入藥物的病人，為其提供足夠的水分與適量的電解質(zhì)，并且補給一定的能量。糖類電解質(zhì)輸液產(chǎn)品的活性物質(zhì)主要為有機成分（如葡萄糖、果糖等）和無機電解質(zhì)類（氯化鈉、氯化鉀等）。目前，針對糖類電解質(zhì)輸液清潔驗證的常用檢測方法有高效液相色譜法、紫外吸收光譜法、氣相色譜法、滴定法，這些方法僅對單一成分進行定量檢測，雖然可通過電導(dǎo)率法測定，但由于有機成分和無機電解質(zhì)的殘留均可對電導(dǎo)率產(chǎn)生影響，電導(dǎo)率法的限度規(guī)定通常不會較為嚴格，且影響因素較多，無法得到殘留物的準確數(shù)據(jù)，僅作為輔助判斷方法。

中國大冢制藥有限公司的李正艷等[7]以混合糖電解質(zhì)注射液為研究對象，采用TOC法檢測處方中的有機成分，采用總氯量（氯化物）法檢測無機電解質(zhì)類，簡化傳統(tǒng)常規(guī)分析方法對多組分產(chǎn)品生產(chǎn)線的清潔驗證。取樣方法為淋洗法，根據(jù)混合糖處方中主要活性成分的含量計算，得到淋洗水中TOC和總氯量的殘留限值，并對其進行驗證。通過方法學(xué)驗證，可確認使用TOC法和氯化物鑒別法相結(jié)合的方法對混合糖電解質(zhì)類注射液進行清潔驗證是有效可行的。其中，TOC檢測法具有良好的專屬性和溶液穩(wěn)定性，檢測限、定量限能夠滿足要求。因此，同時采用TOC檢測法與氯化物鑒別法，可應(yīng)用于混合糖電解質(zhì)注射液類產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備的清潔驗證，無需針對多組分產(chǎn)品的各組分分別建立檢測方法，避免出現(xiàn)殘留項部分漏檢的情況，保證了數(shù)據(jù)的準確性和專屬性。

3.5 疫苗制品的清潔驗證

疫苗是一種為了預(yù)防和控制傳染病的發(fā)生與流行，用于人體預(yù)防接種的預(yù)防性生物制品。疫苗制品的生產(chǎn)工藝與常規(guī)藥品的制備工藝相比較為復(fù)雜，因此在生產(chǎn)過程中，對生產(chǎn)設(shè)備殘留物的要求也更加嚴格。疫苗制品所使用的原輔料多為具備生物活性的物質(zhì)，整個工藝過程均存在較高的風(fēng)險，設(shè)備清潔難度大。為了保證制品的安全性、有效性，必須做好清潔驗證。疫苗制品的主要活性成分是蛋白質(zhì)。用于測定蛋白質(zhì)的常規(guī)方法為酶聯(lián)免疫結(jié)合法，采用雙抗體夾心捕獲抗原（殘留物），加入酶標二抗結(jié)合后，可催化使底物顯色。通過計算供試品、陰性對照、陽性對照等的OD值，判定樣品中是否存在相應(yīng)的抗原。TOC檢測法是以碳（C）的含量換算水中有機物的總量，其結(jié)果以TOC（C）的質(zhì)量濃度（mg/L）表示，蛋白質(zhì)的含量也可通過碳含量計算推得。因此，采取TOC法檢測蛋白質(zhì)殘留含量也具備可行性。國內(nèi)已有多個公司的團隊對TOC測定法在疫苗生產(chǎn)清潔驗證中的應(yīng)用進行了驗證，證明了TOC法用于疫苗生產(chǎn)的清潔驗證具備可行性。

遼寧成大生物股份有限公司的李昕等[8]以狂犬病疫苗、乙型腦炎滅活疫苗等為實驗對象，對不同濃度的疫苗溶液進行TOC檢測法與蛋白質(zhì)含量檢測法的對比，實驗結(jié)果表明：蛋白質(zhì)含量檢測方法檢量限較高，在10-4mg/mL量級下未檢出，而TOC測定法在10-6mg/mL量級下仍能檢出，對微量殘留更加適用。

成都生物制品研究所的謝姍姍等[9]以無細胞百日咳疫苗為研究對象，針對不同清潔部位，采取了擦拭和淋洗兩種方式分別進行采樣，進行了系統(tǒng)適應(yīng)性試驗、精密性和準確性驗證以及回收率試驗，所得數(shù)據(jù)表明：TOC檢測法可用于疫苗生產(chǎn)設(shè)備清潔驗證。

3.6 血液制品的清潔驗證

血液制品是指各類人血漿蛋白制品。在血液制品生產(chǎn)中，使用的原料是人或動物的血漿，所以設(shè)備的殘留物主要是血漿蛋白，主要成分也是蛋白質(zhì)，同疫苗制品的清潔類似，TOC檢測法的原理相同。

上海生物制品研究所有限責任公司的團隊[10]采用牛血清蛋白作為模型物質(zhì)，實驗結(jié)果證實，TOC檢測法數(shù)據(jù)可靠、方法便捷、重現(xiàn)性高，且氫氧化鈉的清洗效果對檢測數(shù)據(jù)不存在影響。

4 結(jié)語

目前，TOC檢測法已被越來越多的學(xué)者和醫(yī)藥工作者應(yīng)用在藥品生產(chǎn)設(shè)備的清潔驗證檢測中。從原料藥到成品，涵蓋化學(xué)藥品、中藥制劑、生物制品等多個領(lǐng)域。由于儀器推廣的局限性和價格因素，其應(yīng)用仍不是很普遍。但相比于其他檢測殘留物質(zhì)的方法，TOC檢測法的明顯優(yōu)勢有：（1）儀器靈敏度高，檢量限低；（2）檢測范圍廣，不易漏檢殘留物；（3）儀器精確度比某些常規(guī)方法高；（4）系統(tǒng)適用性檢測簡單、省時；（5）樣品測定時間較短，省時省力；（6）可同時采用單一方法檢測多個殘留組分；（7）樣品制備簡單，儀器操作簡便；（8）可選擇使用對照品，也可不使用對照品，減少了檢測費用；（9）檢測無需特殊試劑，環(huán)保安全。另外，對同時生產(chǎn)多個品種和不同種類藥物的公司而言，利用TOC法可同時進行不同生產(chǎn)線上抗生素生產(chǎn)設(shè)備和中藥制劑生產(chǎn)設(shè)備的清潔驗證，無需切換方法，使TOC檢測法的優(yōu)勢更加明顯。隨著醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展，TOC法也會像其他檢測方法一樣得到越來越廣泛的應(yīng)用，具有廣闊的前景。