連載|激光粒度儀在藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（GMP）中的應(yīng)用實(shí)踐（二）合規(guī)性的測(cè)試方法目標(biāo)設(shè)計(jì)、開發(fā)、驗(yàn)證、審核

方法學(xué)澡盆曲線，Region A方法開發(fā)驗(yàn)證，Region B 方法穩(wěn)健運(yùn)行區(qū)，Region C方法的維護(hù)和優(yōu)化

分析方法生命周期管理與方法的設(shè)計(jì)有關(guān)。對(duì)于成功的方法開發(fā)，了解方法的基本原理是很重要的。需要對(duì)分析方法的關(guān)鍵變量以及它們?nèi)绾斡绊懛治龇椒ㄓ谐浞值牧私狻?/span>

此外，重要的是要在開發(fā)階段考慮收集所有信息，包括樣品制備和標(biāo)準(zhǔn)溶液制備，以確保最終方法適用性和耐用性。因此，方法設(shè)計(jì)不僅要考慮ATP，還要考慮分析實(shí)驗(yàn)室的能力和人員教育狀況。

▲ 激光粒度儀粒度微分分布圖及特征粒徑D50，D90

當(dāng)粒度分析結(jié)果用于顆粒產(chǎn)品質(zhì)量判斷時(shí)，普遍地選取D10、D50、D90這三個(gè)特征粒徑，分別作為材料中粒徑較小、中間和較大的顆粒的代表性粒徑數(shù)值。通過(guò)設(shè)定D10、D50、D90的許可范圍作為質(zhì)控依據(jù)，可以使實(shí)際生產(chǎn)中的顆粒材料符合相對(duì)應(yīng)的質(zhì)量要求，在工業(yè)生產(chǎn)的來(lái)料、過(guò)程產(chǎn)品和終產(chǎn)品的質(zhì)控中發(fā)揮著積極的作用。

然而，隨著工業(yè)原材料和工業(yè)制品質(zhì)量水平的不斷提高，不少行業(yè)對(duì)顆粒產(chǎn)品的質(zhì)量提出了更高的要求，例如對(duì)極少量離群組分的關(guān)注、對(duì)混合材料的混料比例及均勻性質(zhì)控等等。

舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)在標(biāo)準(zhǔn)樣品中添加不同粒徑級(jí)配的粉體以改善粉體的填充性能、流動(dòng)性或混勻性能等，如果要對(duì)混合物料的混料過(guò)程進(jìn)行質(zhì)控，需要準(zhǔn)確地進(jìn)行各組分配比的測(cè)量。當(dāng)細(xì)顆粒添加量較少時(shí)，選用D10、D50、D90不一定能準(zhǔn)確反應(yīng)質(zhì)控目的。此時(shí)，可以選用一定粒徑以細(xì)的累積含量或粒徑區(qū)間的含量作為質(zhì)控指標(biāo)。

一個(gè)典型的含有一個(gè)少量組分的混合物料的粒徑分布的例子如下圖所示，可以選用10um以細(xì)含量作為小顆?；靹蚯闆r的質(zhì)控。更多的案例請(qǐng)參考本公眾號(hào)歷史文章：《粒徑分布的表述與激光粒度儀的質(zhì)控指標(biāo)的設(shè)計(jì)》。

方法開發(fā)的策略受到方法設(shè)計(jì)決策過(guò)程中選擇的分析目的的影響。在激光粒度儀的實(shí)踐中，樣品的取樣和制備方法的開發(fā)和分析方法開發(fā)同等重要，通常對(duì)整個(gè)方法的結(jié)果至關(guān)重要。當(dāng)樣品取樣、分散方法不理想時(shí)，可能會(huì)影響到方法的精密度、耐用性、方法轉(zhuǎn)移等。 

通過(guò)合理的設(shè)計(jì)試驗(yàn)，利用分析結(jié)果的精密度、中間精密度和靈敏度的變化來(lái)找出質(zhì)控中的薄弱環(huán)節(jié)，從而不斷優(yōu)化粒度測(cè)量的條件和方法，以達(dá)到提高質(zhì)控水平的目的。激光粒度儀測(cè)試結(jié)果真實(shí)性水平與諸多因素有關(guān)，這些因素在最終結(jié)果上的影響互相疊加，導(dǎo)致儀器使用人員往往在優(yōu)化質(zhì)控體系時(shí)難以找到頭緒。

舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于一些同時(shí)含有較大顆粒和較小顆粒的分布寬的且微溶于水的易碎樣品，測(cè)試結(jié)果非常不穩(wěn)定，如何提高其粒度測(cè)試的真實(shí)性呢？最佳的方法是設(shè)計(jì)一系列試驗(yàn)在樣品、儀器、方法和參數(shù)上進(jìn)行逐一的分析，彌補(bǔ)或規(guī)避薄弱環(huán)節(jié)，形成最優(yōu)的質(zhì)控解決方案。

理想的測(cè)試介質(zhì)宜選用與顆粒親潤(rùn)性好且不易導(dǎo)致被測(cè)顆粒發(fā)生溶解、膨脹、凝聚等變化的常用媒介，例如水，乙醇，礦物油，油酸甲酯，空氣等。通過(guò)觀察單次取樣的重復(fù)性（精密度）、多次取樣的重現(xiàn)性（中間精密度）來(lái)判斷選用介質(zhì)是否合適。

一般來(lái)說(shuō)，在介質(zhì)中具有一定溶解性的顆粒在循環(huán)檢測(cè)中常表現(xiàn)出遮光率下降，小顆粒優(yōu)先于大顆粒溶解的現(xiàn)象，伴隨著測(cè)試結(jié)果的波動(dòng)。由于原料藥成份以有機(jī)物為多，部分顆?？赡軣o(wú)法找到完全不溶的介質(zhì)，更適宜選擇壓縮空氣分散的干法測(cè)試系統(tǒng)。

部分顆粒由于表面疏水特性，在水中加樣時(shí)易發(fā)生漂浮或抱團(tuán)的現(xiàn)象。對(duì)于此部分樣品可以選取少量較低濃度的表面活性劑潤(rùn)濕顆粒后加樣，觀察加樣后循環(huán)體系穩(wěn)定性選擇是否加入分散解聚劑或啟用其他解聚手段以達(dá)到穩(wěn)健測(cè)量的目的。部分易潮解結(jié)團(tuán)的干法測(cè)試樣品可以選擇加配旋轉(zhuǎn)鋼珠輔助分散。

顆粒相關(guān)的取樣分散手段多種多樣，測(cè)試方法開發(fā)的重點(diǎn)是讓顆粒在不被破壞的前提下處于相對(duì)穩(wěn)定的分散狀態(tài)下被檢測(cè)，此時(shí)測(cè)試結(jié)果相對(duì)穩(wěn)定，受環(huán)境條件的細(xì)微變化的影響最小。

對(duì)常見的樣品分散方法，例如攪拌速度，超聲強(qiáng)度和時(shí)間，分散解聚劑的使用和用量，分散壓力的大小，下料速度、加樣量（遮光率相關(guān)）等的控制，通常采用在不斷加強(qiáng)或減弱相對(duì)應(yīng)分散方法的同時(shí)實(shí)時(shí)記錄粒徑結(jié)果和對(duì)相應(yīng)參數(shù)變化制圖進(jìn)行分析。通常所得的圖像包括若干快速變化的過(guò)程和一個(gè)平臺(tái)期，類似酸堿滴定的曲線，所以通常被稱作滴定法方法開發(fā)。

▲ 典型的激光粒度儀濕法分散過(guò)程

如上圖所示，在樣品加入進(jìn)樣器循環(huán)攪拌30秒后開啟超聲，每10秒測(cè)試一次記錄測(cè)試結(jié)果?？梢钥吹浇?jīng)過(guò)攪拌和超聲分散1分鐘以后特征粒徑D50、D10和D90趨于穩(wěn)定，我們最終選取分散1分30秒穩(wěn)定狀態(tài)的分散條件作為該標(biāo)號(hào)產(chǎn)品的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，可以明顯減少結(jié)果的波動(dòng)，從而提高了質(zhì)控的穩(wěn)健性。

▲ 典型的激光粒度儀干法分散壓力滴定過(guò)程

比如，在干法測(cè)試中最重要的參數(shù)是分散氣壓。選擇多大的分散氣壓，一方面需要保障較細(xì)顆粒的分散效果，另一方面要盡量避免高壓力梯度氣流對(duì)樣品顆粒的破碎效果。評(píng)估此參數(shù)選擇是否合適的方法，一是逐步增加、減少分散氣壓看測(cè)試結(jié)果隨之的變化。一般伴隨從低到高的分散壓變化可以看到測(cè)試結(jié)果逐漸變小，到達(dá)一平臺(tái)期后，又進(jìn)一步減小。前段是隨分散壓提高顆粒逐步被分散徹底，團(tuán)聚減少達(dá)到穩(wěn)定；后段則可能是樣品顆粒發(fā)生了碎裂。

一般來(lái)說(shuō)，隨著分散進(jìn)行，代表大顆粒的D90將比小顆粒的D10更早穩(wěn)定下來(lái)，如果發(fā)生了顆粒破碎，D90波動(dòng)常常大于D10。如上圖所示，該樣品干法測(cè)試宜選用1.5bar左右的分散壓力，可以獲得最佳的中間精密度結(jié)果。對(duì)于一些非常脆弱的樣品，則可能在未完全分散的情況下就發(fā)生了碎裂，此種情況就需要嚴(yán)格保證在一致的條件下分析樣品，最好能結(jié)合其他方法學(xué)測(cè)試手段來(lái)確定最佳測(cè)試條件，例如采用顯微圖像法或以濕法測(cè)量等。部分儀器內(nèi)置了分散壓力和負(fù)壓力傳感器，在測(cè)試條件的一致性把控和結(jié)果追溯時(shí)都可以起到積極的作用。

類似的我們可以在其他條件不變的前提下，逐一找到各相關(guān)取樣、分散、測(cè)量的最佳條件，并把這些方法及相關(guān)參數(shù)以SOP測(cè)量文件固定下來(lái)，用于未來(lái)同類樣品的質(zhì)控。需要說(shuō)明的一點(diǎn)，科學(xué)的分散并不總是意味著將顆粒分散到最徹底，適宜的顆粒表征測(cè)量宜盡量模擬顆粒在工藝或應(yīng)用中的狀態(tài)進(jìn)行，結(jié)果更具應(yīng)用指導(dǎo)性。

通過(guò)模擬質(zhì)控目標(biāo)，對(duì)儀器的測(cè)試性能，例如所關(guān)注指標(biāo)的線性等進(jìn)行考察，可以快速分析儀器質(zhì)控能力。由于具體樣品可能存在不穩(wěn)定的因素，所以一般采用與待分析樣品粒徑分布接近的穩(wěn)定的已知樣品來(lái)考察儀器的質(zhì)控性能。可根據(jù)質(zhì)控要求設(shè)計(jì)相關(guān)測(cè)試，驗(yàn)證儀器是否具備諸如準(zhǔn)確識(shí)別測(cè)試范圍內(nèi)各樣品整體粒徑分布，是否能準(zhǔn)確識(shí)別樣品各組份顆粒大小和含量，以及儀器靈敏識(shí)別樣品或組份的細(xì)微差別等的能力等，結(jié)合產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)要求進(jìn)行選擇。

例如，對(duì)于不穩(wěn)定或易碎樣品，宜用盡可能溫和的分散條件，在分散穩(wěn)定的狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試，這樣對(duì)儀器分散壓的監(jiān)控和準(zhǔn)確性提出了更高的要求。對(duì)于與光源有強(qiáng)吸收、反射或雙折射特性的樣品，典型的例如一些紅色黑色著色添加劑，或二氧化硅、氫氧化鋁粉等輔料，可以選擇具有不同波長(zhǎng)/顏色光源的粒度儀進(jìn)行匹配測(cè)試提高測(cè)量結(jié)果的真實(shí)性。

▲ 歐美克LS-609 激光粒度分析儀

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▲ QRM過(guò)程概要

生命周期的第二階段，當(dāng)物理測(cè)試作為放行目的的時(shí)候，需要對(duì)分析方法進(jìn)行性能的驗(yàn)證。方法性能驗(yàn)證的目的是確認(rèn)該方法將按預(yù)期運(yùn)行，并滿足先前定義的ATP標(biāo)準(zhǔn)。SOP可以作為驗(yàn)證粒度分布方法的協(xié)議。方法驗(yàn)證中通?？紤]的參數(shù)包括精密度、線性、準(zhǔn)確度、靈敏度、耐用性等。它們的相關(guān)性很大程度上取決于ATP。

在大多數(shù)產(chǎn)品生命周期的某個(gè)階段，從開發(fā)、擴(kuò)大、制造、生產(chǎn)和投產(chǎn)到批準(zhǔn)后階段，都會(huì)將工藝轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地點(diǎn)。對(duì)于分析方法的轉(zhuǎn)移，也有類似的程序。目前的方法轉(zhuǎn)移包括比較測(cè)試、方法聯(lián)合驗(yàn)證、方法驗(yàn)證或再驗(yàn)證或轉(zhuǎn)移豁免作為替代策略。方法轉(zhuǎn)移過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，來(lái)確定需要進(jìn)行對(duì)比的參數(shù)，使得在新的環(huán)境下依然能保持分析方法對(duì)質(zhì)量目標(biāo)進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)。

方法開發(fā)和驗(yàn)證完成后，根據(jù)方法生命周期可用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和數(shù)據(jù)建立方法控制策略，然后將該方法用于常規(guī)用途，其中建立對(duì)方法性能隨時(shí)間變化的連續(xù)監(jiān)測(cè)，并可在需要時(shí)進(jìn)行改進(jìn)。技術(shù)進(jìn)步與監(jiān)管要求的變化都有可能導(dǎo)致分析方法的變更。作為分析方法生命周期的一個(gè)重要方面，性能驗(yàn)證用于檢查方法在日常使用中的運(yùn)行方式，以及結(jié)果數(shù)據(jù)是否適合其預(yù)期用途。USP<1010>“分析數(shù)據(jù)-解釋和處理”，提到了對(duì)分析性能數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)監(jiān)測(cè)的連續(xù)程序，可通過(guò)跟蹤實(shí)際樣品或標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果、系統(tǒng)適用性數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析、穩(wěn)定性研究的精度評(píng)估或參考批次的分析來(lái)實(shí)現(xiàn)。

作為方法生命周期的最后階段，其終止也應(yīng)遵循質(zhì)量管理原則。一方面，需要考慮數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，特別是在規(guī)范環(huán)境中使用該方法時(shí)。然而，越來(lái)越多的研究機(jī)構(gòu)否認(rèn)原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)也值得關(guān)注。為了能夠在原始分析方法終止后的幾年內(nèi)重新評(píng)估數(shù)據(jù)，還需要考慮相關(guān)軟件的存儲(chǔ)。由于實(shí)驗(yàn)室范圍的變化，一種方法可能被完全終止，或者一種新的方法可能基于結(jié)論，以滿足新定義的ATP要求。如果一個(gè)新方法是基于失效的方法，則可以使用早期生命周期的某些部分來(lái)啟動(dòng)新方法。

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