TOC 清潔驗(yàn)證的方法

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2005年美國食品藥品管理局（USFDA）指出，在醫(yī)藥行業(yè)使用TOC方法來檢測清潔過程后的殘留物是可行的。然而自1993年開始，制藥行業(yè)一直以來都使用產(chǎn)品專屬性方法（HPLC，ELISA）來檢測殘留物，所以如何使用TOC方法建立一個完整簡便的清潔驗(yàn)證規(guī)程呢？制藥行業(yè)的小伙伴們，也許都想要對TOC法有一個系統(tǒng)深入的了解。

中國2010年新版GMP要求所有制藥企業(yè)需要對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行清潔驗(yàn)證，總有機(jī)碳TOC （Total Organic Carbon）分析是非常適用于清潔驗(yàn)證的分析方法。與傳統(tǒng)的HPLC方法相比較，TOC法的靈敏度更高，對于少數(shù)不溶于水的有機(jī)化合物也能檢測到。而且驗(yàn)證過程簡單方便，無需設(shè)置其他參數(shù)。

 

 

中藥提取車間、中藥制劑車間，以及共線生產(chǎn)多個品種的生產(chǎn)設(shè)備，為了保證最大限度降低藥品生產(chǎn)過程中污染及交叉污染等風(fēng)險，根據(jù)GMP（2010年版）的要求，必須要制定共線生產(chǎn)設(shè)備清洗驗(yàn)證方案。由此可見清潔驗(yàn)證的重要性。

對容易擦拭且表面平整的設(shè)備，采用棉簽擦拭法；對不易擦拭取樣的設(shè)備及管路，采用淋洗法。根據(jù)設(shè)備的具體情況，確定可操作的清洗方法，要根據(jù)不同的清洗方法，通過測定微生物限度和總有機(jī)碳確定殘留污染物的限度。
 

 

 

設(shè)備清洗使用擦拭法進(jìn)行清洗驗(yàn)證的，相應(yīng)的殘留物檢查，使用棉簽擦拭法進(jìn)行采集檢查試樣，加總有機(jī)碳檢查用水溶解稀釋后測定總有機(jī)碳；設(shè)備清洗使用淋洗法進(jìn)行清洗驗(yàn)證的，相應(yīng)的殘留物檢查，采集淋洗液作為檢查試樣測定總有機(jī)碳。

通過驗(yàn)證該分析方法的系統(tǒng)適用性、線性、準(zhǔn)確度、重復(fù)性，確認(rèn)該方法適合于設(shè)備清洗驗(yàn)證的檢測要求，取樣回收率驗(yàn)證取樣方法的有效性。

 

 

通過TOC法的驗(yàn)證，確保該方法能夠準(zhǔn)確可靠地檢測出共線生產(chǎn)設(shè)備清洗后的殘留的污染物，能夠符合預(yù)期的限度標(biāo)準(zhǔn)。這是每一位制藥行業(yè)的同仁都需要注意的。

 

 

適用于中藥提取車間、中藥制劑車間等共線生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備清洗后，采集樣品的TOC測定方法的驗(yàn)證。

所以，TOC方法進(jìn)行清潔驗(yàn)證，在醫(yī)藥和生物制藥行業(yè)里，到底應(yīng)該怎樣定義呢？

?根據(jù)清潔過程而非產(chǎn)品簡化驗(yàn)證方法；

?快速評估清潔過程的清潔能力；

?通過擦拭和淋洗取樣法，優(yōu)化關(guān)鍵清潔參數(shù)（TACT，即溫度、動作、濃度與時間）；

?估量最壞的情形以及成分復(fù)雜的化合物，例如清潔劑；

?加快產(chǎn)品更換速度，更好地按計劃生產(chǎn)。

 

TOC法的獨(dú)特優(yōu)勢
 

對于TOC法來說，將有機(jī)物設(shè)為專屬物質(zhì)時，無論其來源是產(chǎn)品、清潔劑、化學(xué)品、溶劑，還是副產(chǎn)物及微生物污染，要判斷出任何殘留物質(zhì)是否存在，都能夠地很好完成這一任務(wù)。只要其分子結(jié)構(gòu)中包含碳，就能夠檢測出任何的活性制藥成分或者清潔用的殘留物質(zhì)。而檢測結(jié)果必須低于目標(biāo)化合物物的限度，提高了清潔驗(yàn)證的嚴(yán)格性。

TOC法已經(jīng)逐漸被制藥行業(yè)所接受，整個行業(yè)的清潔驗(yàn)證的嚴(yán)格性得到了顯著提高，也越來越符合行業(yè)的整體要求。TOC法的普適性，為制藥企業(yè)節(jié)省了時間和人力成本?？茖W(xué)、合理、可行的清潔驗(yàn)證過程，確保了藥品安全生產(chǎn)所需要的清潔度。

 

 

第一章TOC基礎(chǔ)知識

一、什么是TOC？

二、為什么在清潔驗(yàn)證和常規(guī)的清潔監(jiān)測中使用TOC？

三、清潔驗(yàn)證中的TOC的應(yīng)用

四、何時可使用TOC測定

五、TOC法與常用分析方法的比較

 

第二章HPLC與TOC方法的對比

此處特別針對HPLC與TOC進(jìn)行一下講解：

一、TOC與HPLC法的比較

二、HPLC法的局限性

三、TOC替代HPLC

四、TOC法的優(yōu)勢

五、TOC來檢測法規(guī)上的支持

 

第三章TOC分析方法的驗(yàn)證

一、分析方法驗(yàn)證的要求

二、TOC分析方法驗(yàn)證的前提：TOC分析儀的性能確認(rèn)

三、系統(tǒng)適用性試驗(yàn)

四、分析方法驗(yàn)證的要點(diǎn)

五、TOC方法驗(yàn)證的具體內(nèi)容

 

?專屬性

?線性和范圍

?精密度和準(zhǔn)確度

?回收率試驗(yàn)

·取樣方法

·擦拭法回收率

·擦拭技術(shù)

·淋洗法回收率

·回收率接受程度

?最低檢測限（LOD）、最低定量限（LOQ）

六、TOC分析方法的注意點(diǎn)

 

第一章TOC基礎(chǔ)知識

一、什么是TOC？

TOC方法檢測的原理：

總有機(jī)碳（TOC），由專門的儀器——總有機(jī)碳分析儀（以下簡稱TOC分析儀）來測定。TOC分析儀，是將水溶液中的總有機(jī)碳氧化為二氧化碳，并且測定其含量。利用二氧化碳與總有機(jī)碳之間碳含量的對應(yīng)關(guān)系，從而對水溶液中總有機(jī)碳進(jìn)行定量測定。

TOC法包括碳的氧化和檢測生成的二氧化碳兩個過程?，F(xiàn)有多種氧化技術(shù)，包括光觸酶氧化、化學(xué)氧化及高溫灼燒等。

二、為什么在清潔驗(yàn)證和常規(guī)的清潔監(jiān)測中使用TOC？

許多藥品制造場所目前已經(jīng)使用TOC作為CV和監(jiān)測

?非專屬性的方法，在理論上能探測到所有含有有機(jī)碳的殘留分子，容易驗(yàn)證。

?通用的樣品分析方法：清潔驗(yàn)證和確認(rèn)，原材料和工廠用水

?能分析很大范圍的溶解，“不溶”及絕大部分制藥廠工業(yè)中的常見化合物

?TOC能探測到設(shè)備中意外未完全清潔的有機(jī)雜技和殘留物。

?很高很好的費(fèi)用節(jié)省。簡單的驗(yàn)證方法，易于培訓(xùn)新使用者。

?提高設(shè)備周轉(zhuǎn)時間。

三、清潔驗(yàn)證中的TOC的應(yīng)用

?測定清潔劑的殘量

?與特定分析相結(jié)合來測定藥的成份

?為建立清潔程序﹐TOC被用作清潔度的一般指示

?測定活性成份 

四、何時可使用TOC測定

?取決于殘留物的類型 (清潔劑，活性成份，賦形劑)

?被測物是否是水溶性的?

?被測物是否含有碳?

TOC非專屬性方法，TOC測定的是非確定物

?TOC 方法可測定樣品中的所有易氧化碳含量

?TOC 方法只適用于水溶液樣品

?測定結(jié)果的單位用 ppb (ug碳/L) 和 ppm (mg碳/L) 來表示
 

 

Q：此處存在疑問，如果是酯溶性產(chǎn)品能否使用TOC法進(jìn)行清潔驗(yàn)證的檢測？

A：通過查找文獻(xiàn)和查閱相關(guān)材料，TOC可以檢測到在水中溶解度很低的有機(jī)物，而且準(zhǔn)確度還可以。

 

五、TOC法與常用分析方法的比較

?TOC法與HPLC法和UV/Vis分光光度法不同，屬于非專屬性方法，是檢測所有含碳化合物，包括活性組分、輔料和清潔劑的理想方法。

?TOC法的靈敏度可達(dá)億分之一，而且與 HPLC法和UV/Vis分光光度法相比．具有不需摸索活性成分的檢測方法和考慮樣品的因素，較為省時等優(yōu)點(diǎn)
 

Source:K.M.Jenkens, A.J. Vandervielen, Pharmaceutical Technology, April 1994

TOC=活性物+賦形劑+清潔劑+水系統(tǒng)中的有機(jī)物

 

第二章HPLC與TOC方法的對比

此處特別針對HPLC與TOC進(jìn)行一下講解：

 

一、TOC與HPLC法的比較
 

 

?專屬性化合物實(shí)驗(yàn)

?使用有機(jī)溶劑

?基于化合物的下限計算

?有限的化合物溶出度

?有用最終產(chǎn)品的放行

致命的缺點(diǎn)

?HPLC靈敏度的局限性

?每一個驗(yàn)證都必須有單獨(dú)的SOP

?很長的啟動時間

?長的樣品分析時間

?對CV來說，許多的功能不需要

?要處理新的未知峰

 

Example：
 

 

在標(biāo)準(zhǔn)品出峰位置沒有出峰。

通過清潔驗(yàn)證，沒有問題！
 

1、出峰位置異常；

2、出現(xiàn)異常未知峰；

不能通過清潔驗(yàn)證，同時 FDA要求確認(rèn)未知峰！確認(rèn)工作繁瑣。

 

三、TOC替代HPLC

?HPLC比較難于使用且必須驗(yàn)證每一個有機(jī)化合物

?無未知HPLC峰時才沒有問題

?TOC易于驗(yàn)證

?TOC可用于設(shè)備刮擦后或用于最終的漂洗水

?TOC基于“最壞情形下的TOC下限”

?等于目標(biāo)化合物用碳計量的上限濃度（不等于化合物）

?所有有機(jī)污染物的總和必須小于下限

 （清潔驗(yàn)證中HPLC到TOC探測的轉(zhuǎn)化，非常容易做到）

?轉(zhuǎn)換HPLC下限中已確定的目標(biāo)化合物濃度的總有機(jī)碳的總和。

?如果必須，調(diào)整清潔程序，以保證TOC低于TOC下限。

 

四、TOC法的優(yōu)勢

意味著將有機(jī)物作為專屬物質(zhì)，不管其來源（包括產(chǎn)品、清潔劑、化學(xué)品、溶劑、副產(chǎn)物及微生物污染），要判斷出任何殘留物質(zhì)是否存在，采用TOC分析能夠地很好完成這一任務(wù)，只要其分子結(jié)構(gòu)中包含碳，就能夠檢測出任何的活性制藥成分或者清潔用的殘留物質(zhì)。而檢測結(jié)果必須低于目標(biāo)化合物物的限度，提高了清潔驗(yàn)證的嚴(yán)格性。

 

五、TOC來檢測法規(guī)上的支持

?“然而, 不像最終產(chǎn)品的殘留物, 在清洗后我們期望無任何(或?qū)Ψ浅Ｃ舾械姆治鰜碚f非常低)清潔劑殘留。”

FDA Guide to Inspections of Validation of CleaningProcesses

?FDA在檢測污染物殘留的規(guī)章指南中，已經(jīng)接受了TOC方法。

?PDA技術(shù)報告29號和 49號的附錄提到在新清潔過程中采用 TOC 方法并取代專屬性方法 

本文件采用的最壞情況方法專注于清潔過程結(jié)束時可能存在的殘余物（清潔劑）。但常見的做法是使用工藝中的污漬，或類似藥品或感興趣的化合物的替代品。 

 

強(qiáng)烈推薦在清潔驗(yàn)證中采用TOC分析：

?相對較低的初期投資以及很低的操作和維護(hù)的費(fèi)用

?使用方便，易于培訓(xùn)新使用者

?極高的靈敏度，能夠執(zhí)行低濃度的檢測，相比于其它的方法成本極低并且能夠檢測所有含碳類的殘留物質(zhì)

?快速的分析時間。

?干擾極小

?提高設(shè)備周轉(zhuǎn)時間。

 

第三章TOC分析方法的驗(yàn)證

一、分析方法驗(yàn)證的要求

分析方法學(xué)驗(yàn)證包括線性、檢測限( MD )、定量限 (COG)、準(zhǔn)確度、精確度以及擦拭回收率。

Refrence:USP<1226>and ICHQ2(R1)
 

 

 

只有在分析方法是可靠的和可重復(fù)的時，驗(yàn)證才可通過。

USP<1226>與ICH Q2（R1）闡述了分析方法的驗(yàn)證程序。

 

二、TOC分析方法驗(yàn)證的前提：TOC分析儀的性能確認(rèn)

?分析儀器確認(rèn)是一個過程，確保對特定測試使用分析方法是能符合目標(biāo)用途的。

?根據(jù)cGMP規(guī)定，“企業(yè)所使用的檢測方法的準(zhǔn)確度、靈敏度（檢測限）、專屬性和重現(xiàn)性（精確度）必須確立并有文件證明?！痹谶@種情況下用TOC法進(jìn)行清潔過程驗(yàn)證的測試之前，對分析儀器進(jìn)行嚴(yán)格的確認(rèn)就尤為重要。此方法包括由USP<1058>所建議的安裝確認(rèn)、運(yùn)行確認(rèn)和性能確認(rèn)（IQ/OQ/PQ）。

 

《中國藥典》（2015版）四部0682制藥用水中總有機(jī)碳測定法
 

 

 

三、系統(tǒng)適用性試驗(yàn)

要求：響應(yīng)效率應(yīng)為85％～115％。

試劑：

?蔗糖標(biāo)準(zhǔn)溶液（含碳量0.500mg/L）

?1，4-對苯醌標(biāo)準(zhǔn)溶液（含碳量0.500mg/L）

 

四、分析方法驗(yàn)證的要點(diǎn)

?專屬性（%碳）

?線性度：5點(diǎn)

?范圍：最高和最低之間的濃度覆蓋域

?準(zhǔn)確度：（總有機(jī)碳）

?精確度：%RSD百分標(biāo)準(zhǔn)偏差

?最低檢測限（LOD）、最低定量限（LOQ）

?可靠性：在不同的使用條件

 

五、TOC方法驗(yàn)證的具體內(nèi)容

?專屬性

專屬性：專屬性是能能非常準(zhǔn)確地確定所存被測物質(zhì)。ICH Q2（R1）如能對目標(biāo)物質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的定量檢測，有機(jī)碳，就顯示出這分析方法對有機(jī)碳具有專屬性。這可通過檢測具有代表性的一些有機(jī)——可選一些含有除碳、氫、氧以外元素的有機(jī)物，比如含有氯、硫、氮或磷的有機(jī)物

Example：FDA缺陷例子

“Your firm failed to establish and follow writtenprocedures to assure the cleaning and maintenance of equipment used in themanufacturing of drug products.  Forexample, cleaning validation for the CIP process vessel, which is utilized inthe aseptic formulation of the CIP process vessel, which is utilized in theaseptic formulation of trivalent bulk influenza vaccine… The study did notinclude swab sampling of the product transfer lines.”

貴司未能建立和遵循已寫的操作規(guī)程，在藥品制造中確保清潔和維護(hù)設(shè)備。例如，流感疫苗的CIP過程罐清潔驗(yàn)證未包括對生產(chǎn)線的棉簽取樣實(shí)驗(yàn)。

 

?線性和范圍

線性：是指測定結(jié)果與試樣中被測物濃度呈正比關(guān)系的程度。

范圍：是指能達(dá)到一定精密度、準(zhǔn)確度和線性，測試方法適用的高低限濃度或量的區(qū)間。

?定量檢查應(yīng)至少測試5個濃度范圍并且包含清潔的最低限和最高限度。

?線性的相關(guān)系數(shù)應(yīng)不低于0.98%。

?濃度范圍應(yīng)達(dá)到殘留物限度的50%-150%。

?淋洗法和棉簽法用于限度檢查時不需做線性/范圍驗(yàn)證。

Example：TOC測量值和目標(biāo)物濃度的相關(guān)性

 

 

 

 

參考文獻(xiàn)：《藥物分析雜志》 2013.33.（3）

?精密度和準(zhǔn)確度

要顯示TOC法的精密度和準(zhǔn)確度，以含10-6碳的標(biāo)準(zhǔn)品溶液連續(xù)檢測10次。這里選用此碳濃度來評估精密度和準(zhǔn)確度是因?yàn)橥ǔ埩粑锏?TOC限度一般為此水平左右。在此 TOC水平，精密度為 1％，準(zhǔn)確度為±5％。

 

?回收率試驗(yàn)

確定合適取樣方法（沖洗方法、擦拭方法、取樣人員的操作培訓(xùn)及檢測方法）可使污染物/殘留被有效收回，最終為驗(yàn)證方法提供證據(jù)。

通過回收率試驗(yàn)驗(yàn)證取樣過程的回收率和重現(xiàn)性。

通常取樣回收率和檢驗(yàn)方法回收率結(jié)合進(jìn)行。

 

?取樣方法
 

?擦拭法回收率

可接受標(biāo)準(zhǔn) 回收率：≥50% 重現(xiàn)性：≤20%

步驟舉例：

1、準(zhǔn)備1塊500 mm ×500 mm的平整光潔的不銹鋼板。

2、在鋼板上用鋼錐劃出400 mm ×400 mm的區(qū)域每隔100 mm劃線形成16塊100 mm ×100mm的方塊。

3、配制濃度為160 mg/L的妥布霉素水溶液定量裝入噴霧器。

4、將約10 mL溶液盡量均勻地噴在400 mm ×400 mm的區(qū)域內(nèi)。

5、根據(jù)實(shí)際噴出的溶液量計算單位面積上的妥布霉素量約1μg/100mm2。
 

 

6、自然干燥或用電吹風(fēng)溫和地吹干不銹鋼板。

7、用注射用水潤濕棉簽按擦拭取樣操作規(guī)程擦拭鋼板每擦一個方塊，100 cm2換一根棉簽。在鋼板上取均布的8個方塊。

8、將棉簽分別放入試管中定量加入注射用水10 mL，加塞輕搖試管并放置10 min，使物質(zhì)溶出。然后將溶液稀釋10倍。

9、使用TOC分析儀測定此清潔驗(yàn)證水樣的TOC值。
 

 

北京鈕因TOC
 

 

10、計算回收率。

擦拭回收率（%）=0.8914/1×100%=89.1% 帶入校正公式

實(shí)際計算值
 

 

 

結(jié)論：理想的回收率，說明TOC分析方法適合目標(biāo)化合物擦拭法的清潔驗(yàn)證檢測。

 

?擦拭技術(shù)
 

 

 

 

注意：連貫性，固定的力度、速度和線路。

 

?淋洗法回收率

通常淋洗法限度檢查不需做回收率驗(yàn)證，定量檢查應(yīng)做回收率驗(yàn)證?？梢岳昧芟慈軇_洗已知量（在限度附近）的分析物確定回收率，回收率通常應(yīng)不低于95%。

淋洗法樣品可對沖洗液直接檢測，也可對沖洗液做稀釋后檢測，無論直接檢測還是稀釋檢測都應(yīng)在接到樣品后首先將樣品同空白溶劑做視覺檢查確定是否有顏色差異和異物存在，如果有述現(xiàn)象發(fā)生，可直接判定樣品不合格。

 

回收率接受程度
 

 

最低檢測限（LOD）、最低定量限（LOQ）

 

LOD/LOQ推演法

記錄低濃度純屬標(biāo)樣的實(shí)測TOC值和標(biāo)準(zhǔn)偏差（用250、500、750ppbTOC的蔗糖）

使用最小二乘線性回歸算法，確定標(biāo)樣的標(biāo)準(zhǔn)差比實(shí)測濃度的方程；確定Y軸為標(biāo)準(zhǔn)偏差，X軸為深度。

根據(jù)回歸分析確定該行的Y軸截距

Y軸截距代表零分析物濃度時的標(biāo)準(zhǔn)偽善（Y軸截距＝│S0│）

計算檢測限（LOD＝│Y軸截距│×3）

計算檢測限（LOQ＝│Y軸截距│×10）

 

參考文獻(xiàn)：Taylor,John K,Quality Assurance of Chemical Measurement(化學(xué)測量的質(zhì)量保證)  Lewis Publishers imprint of CRC press(1987)

 

六、TOC分析方法的注意點(diǎn)

?最好使用校準(zhǔn)曲線，即TOC和目標(biāo)物濃度的線性相關(guān)性是否良好。因?yàn)槊恳挥袡C(jī)物的氧化效率是不同的。（除非氧化效率高，可以忽略）

?擦拭法需要同時對照溶劑（如注射用水）和空白棉簽，即擦拭空白coupons，進(jìn)行TOC分析，來判定干擾程度。

?必須選擇原理、量程合適的TOC分析儀。因?yàn)榍鍧嶒?yàn)證的水樣與注射用水不同，無法預(yù)測水樣的清潔程度。