雜質(zhì)研究是藥品研發(fā)的一項重要內(nèi)容，它包括了選擇合適的分析方法，準確的分辨、與測定雜質(zhì)的含量并綜合藥物、毒理及臨床研究結(jié)果確定雜質(zhì)的合理限度。雜質(zhì)研究貫穿于藥品研發(fā)的整個過程。

制劑中的雜質(zhì)來源主要有三種：第一種來源于原料藥中的工藝雜質(zhì)，該類雜質(zhì)一般通過原料藥進行研究與控制，當(dāng)原料藥中的雜質(zhì)同時也是降解雜質(zhì)時，需要在制劑中關(guān)注；第二種是制劑中活性成分由于自身結(jié)構(gòu)原因降解得到的雜質(zhì)；第三種是制劑中的活性成分與輔料之間相互作用后產(chǎn)生的雜質(zhì)，其中還包括輔料中的雜質(zhì)與藥物相互作用后的降解產(chǎn)物。

1. 關(guān)于制劑活性成分降解

制劑中藥物活性成分由于結(jié)構(gòu)的特點，在某些環(huán)境條件下會發(fā)生降解，常見的降解方式有下面幾種。

水解作用。當(dāng)藥物中含有酯、胺、內(nèi)酯、內(nèi)酰胺等結(jié)構(gòu)，在儲存條件或者濕度較高條件下易發(fā)生水解降解。

氧化作用。氧化是降水解反應(yīng)之后的第二大降解反應(yīng)。氧化降解的反應(yīng)機制比較復(fù)雜，包括去除帶正電原子、自由基、電子，或者加成帶負電基團。氧化反應(yīng)可以在有氧、重金屬、光照條件下發(fā)生。

同分異構(gòu)化作用。異構(gòu)化包括光學(xué)異構(gòu)化和位置異構(gòu)化。對于某些藥物來說，異構(gòu)體在藥理或者毒理中的活性與活性成分相比有很大的差異。

光降解作用。在光照條件下，一些氧化還原、基團中環(huán)轉(zhuǎn)變和聚合反應(yīng)時常會反應(yīng)。

聚合降解。分子間的聚合也是活性成分常常發(fā)生的一種降解反應(yīng)。

表1：常見藥物活性成分降解方式

還有一些反應(yīng)包括脫水作用、消除作用和成環(huán)作用。影響上述反應(yīng)的主要因素為：溫度、酸堿度（pH值）、水分、環(huán)境相對濕度、催化劑的存在、氧氣、光照、物理形態(tài)及藥物和輔料的粒度等。

2. 關(guān)于制劑活性成分與輔料的相容性

制劑降解雜質(zhì)的主要原因是制劑中活性成分與輔料間的相互作用。大部分降解雜質(zhì)是通過活性成分的水解、氧化或者活性成分與輔料中雜質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)生。

短期的相容性研究可以用來支持新藥前期或者I期臨床研究，對于II或者III期的臨床研究，需要更加深入的輔料相容性研究，以保證藥物制劑的安全性和穩(wěn)定性。

輔料相容性研究之前，需要掌握了解原料藥的理化性質(zhì)和穩(wěn)定性，包括原料藥的合成工藝、原料藥的在不同pH值、高溫、光照條件下的溶液穩(wěn)定性情況。

不同原料藥的性質(zhì)不同，在與輔料的相容性研究中需要單獨設(shè)計。

輔料相容性研究的核心包括：混合樣品設(shè)計和制備、混合樣品的成分比例、儲存條件和有穩(wěn)定性指示的分析方法。在某些條件下可以加入一些活性雜質(zhì)或者水分來加速與原料藥反應(yīng)，也可以使用不同鹽型、晶型或無定型原料藥進行相容性研究。

儲存條件一般有常溫、加速和光照降解條件。測試結(jié)果需要分析相容性樣品的物理與化學(xué)的穩(wěn)定性。輔料相容性研究用來支持制劑處方研究，以及制劑貨架期預(yù)測。

表1：常見不相容性藥物與輔料

3. 關(guān)于制劑活性成分與輔料中活性雜質(zhì)的相容性

輔料自身含有的特殊雜質(zhì)在藥物相容性研究中需要密切關(guān)注。輔料中常見雜質(zhì)有：乙醛、還原糖、過氧化物、硝酸鹽、亞硝酸鹽、金屬及溶劑等殘留。

這些雜質(zhì)的來源是輔料生產(chǎn)或者儲存過程中產(chǎn)生的，根據(jù)輔料中的雜質(zhì)與原料藥之間的相互作用，可以設(shè)計不同條件下的相容性實驗，來判斷原料藥與輔料之間的相容性問題。

還原糖。葡萄糖和乳糖是還原糖的賦形劑。胺類藥物與這些糖的不相容性是眾所周知的。微量還原糖也存在于非還原性輔料中，如微晶纖維素、淀粉、甘露醇、麥芽糖醇和蔗糖。

還原糖與伯胺和腫胺類藥物常見的反應(yīng)為美拉德反應(yīng)。糖基胺通常是還原糖中的糖基羥基被胺基取代反應(yīng)的第一步。糖基胺經(jīng)歷重排產(chǎn)生酮胺，并與其他胺類進一步反應(yīng)，產(chǎn)生高級美拉德反應(yīng)產(chǎn)物，如黑色素，導(dǎo)致藥物的變色。低載藥量、高含水量和堿性微環(huán)境有助于加快美拉德反應(yīng)速率。

醛類雜質(zhì)。甲醛、乙醛和糠醛（可能還有其他醛）是常見的醛雜質(zhì)，它們存在于淀粉、預(yù)糊化淀粉、交聯(lián)聚維酮、羥丙基纖維素、聚乙二醇和乳糖中醛類與活性成分中的伯胺、腫胺、酮基鄰位碳易發(fā)生反應(yīng)。如下圖所示：

過氧化氫和過氧化物。藥物中過氧化物的來源常見輔料如聚維酮、羥丙基纖維素、聚維酮、聚乙二醇、聚氧化乙烯和聚山梨酯。

通常過氧化物可以是有機過氧化物（ROOR′）或氫過氧化物（ROOH）。過氧化物可形成過氧自由基，然后過氧自由基通過另一反應(yīng)物中提取氫自由基來形成過氧化氫，同時生成另一個碳自由基，從而參與自催化循環(huán)。

任何易氧化的藥物都易與含過氧化氫的輔料（如PVP、交聯(lián)聚維酮和HPC）發(fā)生相互作用。原料藥表現(xiàn)出電子反應(yīng)，如N-氧化物的形成和硫醇的氧化，或一個電子氧化，如芐基氫原子的失去。

硝酸鹽和亞硝酸鹽。硝酸鹽和亞硝酸鹽是常見的雜質(zhì)，在大多數(shù)輔料中都能找到，含量為百萬分之幾。淀粉乙醇酸鈉、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉、預(yù)糊化淀粉、PVP、cPVP和乳糖是含微量硝酸鹽或亞硝酸鹽。

含氮藥物化合物由于與輔料中的亞硝酸鹽或硝酸鹽雜質(zhì)相互作用，有可能在藥物產(chǎn)品中形成N-亞硝基化合物。能形成N-亞硝基化合物的官能團包括二烷基、烷基芳基、二芳基、環(huán)仲胺、N-烷基脲、N-烷基氨基甲酸酯和N-烷基酰胺，以形成亞硝胺或亞硝胺。氰胺、胍、酰胺、羥胺、肼、腙也可以形成N-亞硝基化合物。

有機酸：輔料中的一些有機酸如甲酸、乙酸、一氯乙酸常出現(xiàn)在輔料聚乙二醇，羥丙基甲基纖維素，聚維酮，聚乙烯醇，聚乙烯醇醋酸纖維，丁酸淀粉乙醇鈉，交聯(lián)羧甲基纖維素鈉當(dāng)中，如表3。

表3：含有機酸的常見輔料

有機酸能夠與藥物中含胺基、羥基反應(yīng)。也能與醇基反應(yīng)成酯。研究者發(fā)現(xiàn)甲酸可以與藥物中的腫胺發(fā)生N-甲?；蚇-甲基化反應(yīng)。

4. 關(guān)于法規(guī)

ICH Q3B是新藥制劑中雜質(zhì)研究的基本指南。通常情況下，存在于原料藥中的非降解雜質(zhì)、輔料中的雜質(zhì)或包裝容器滲出的雜質(zhì)，在制劑中不進行監(jiān)控。新制劑關(guān)注生產(chǎn)過程及穩(wěn)定性考察中所發(fā)現(xiàn)的降解雜質(zhì)，有三限（報告限、鑒定限、界定限）要求，它的限度接受要求可參考下表。

當(dāng)制劑中降解產(chǎn)物的水平超過質(zhì)控限度時，需要有雜質(zhì)的安全性評價數(shù)據(jù)來支持其限度水平。如果降解產(chǎn)物本身是動物或人體中的重要降解產(chǎn)物，也可認為其已通過質(zhì)控；根據(jù)科學(xué)原理和藥品的類別及臨床使用情況，某些新制劑降解產(chǎn)物的質(zhì)控限度可以制定得更高或更低。原料藥中的基因毒性雜質(zhì)在制劑中也需要引起重視與關(guān)注。

制劑注冊申報資料中涉及雜質(zhì)研究的有：3.2.P.2.3生產(chǎn)工藝的開發(fā)中批分析，3.2.P.3.4關(guān)鍵中間步驟和中間體的控制，3.2.P.5.1制劑質(zhì)量標準中雜質(zhì)的限度，3.2.P.5.5制劑的雜質(zhì)分析，3.2.P.5.4批檢驗報告，3.2.P.5.6質(zhì)量標準制定依據(jù)，3.2.P.6對照品雜質(zhì)對照物料。

制劑質(zhì)量標準制定時應(yīng)包括在上市產(chǎn)品生產(chǎn)和推薦的貯藏條件下預(yù)期會出現(xiàn)的降解產(chǎn)物，這些降解產(chǎn)物可參考上市或擬上市生產(chǎn)工藝中發(fā)現(xiàn)的降解產(chǎn)生來確定。質(zhì)量標準制定的決策樹參考下圖。

制劑中雜質(zhì)標準制定決策樹

USP通則<1086, 原料藥和制劑雜質(zhì)>是原料藥和制劑中雜質(zhì)的研究與控制指南。制劑中雜質(zhì)是制劑中降解的有機雜質(zhì)。USP在2017年新建立了一個通則<476, 原料藥與制劑的雜質(zhì)控制>，主要內(nèi)容是藥典各論中已有的原料藥與制劑中雜質(zhì)分析測試與控制，提出了有機雜質(zhì)控制決策樹，如下圖，具體內(nèi)容可參考PF43(6)。

原料藥和制劑中有機雜質(zhì)控制決策樹

5. 關(guān)于制劑常用分析方法

熱分析（Thermalanalysis）

熱分析是在升溫過程中把輔料和有效成分的物理化學(xué)性質(zhì)變化作為溫度函數(shù)進行統(tǒng)計研究的方法，包括熱重法，熱差分析方法。

HPLC法

HPLC方法是常用的藥物制劑雜質(zhì)研究分析方法。通過HPLC方法可以測定制劑中主藥與輔料混合物有效成分的含量變化來確認藥物是否降解。

XRPD法

X射線粉末衍射法常用于監(jiān)測制劑中藥物與輔料的形態(tài)變化、晶形轉(zhuǎn)化以及水合變化等程度。它與熱分析法相結(jié)合使用，能夠有效判斷藥物和輔料間的相容性。

FTIR法

傅里葉變換紅外色譜法（FTIR）可以得到原料藥，、主藥與輔料混合物的紅外光譜圖，然后通過光譜反映的信息得出是否出現(xiàn)了新物質(zhì)。FTIR可用于藥物與輔料的相容性研究。

6. 關(guān)于其它特殊藥物制劑雜質(zhì)

非處方藥物：與FDA的新藥申請和ANDAs不同的是，OTC藥品獲準上市之前，不會受到FDA的單獨質(zhì)量評估。為了解決對OTC產(chǎn)品質(zhì)量的擔(dān)憂，F(xiàn)DA近年來一直與USP積極合作，希望USP及相關(guān)的利益方能夠?qū)TC藥品各論的質(zhì)量標準進行更新，以符合FDA對其質(zhì)量要求。

 仿制藥：仿制藥雜質(zhì)研究一般參考相應(yīng)的法規(guī)指南，制定的雜質(zhì)標準基本原理如下：

與原研藥進行比較，使用相同的驗證、穩(wěn)定性指示分析方法；

證明所述雜質(zhì)是藥物的重要（人類）代謝物，假設(shè)代謝物的水平與質(zhì)量或療效無關(guān)；

使用適當(dāng)?shù)目茖W(xué)文獻證明雜質(zhì)水平是安全的；

通過強制降解，分析可能的降解產(chǎn)物；

通過處方工藝研究和穩(wěn)定性研究，分析可能的雜質(zhì)；

用毒性研究評價雜質(zhì)的水平；

收載在藥典各論中的雜質(zhì)限度可以作為仿制藥標準的參考。

隨著質(zhì)量源于設(shè)計（QbD）越來越成為行業(yè)的標準，對雜質(zhì)來源的全面了解將成為藥物整個開發(fā)過程的一部分。在仿制藥開發(fā)完整的質(zhì)量目標產(chǎn)品概要（QTPP）時，需要考慮藥物雜質(zhì)及其來源。ICH Q8指南將QTPP定義為藥物產(chǎn)品質(zhì)量特性的前瞻性總結(jié)。理想情況下，該質(zhì)量特性將用于確保藥品的預(yù)期質(zhì)量。隨著QTPP的開發(fā)，申請人將把所需的產(chǎn)品與需要滿足的關(guān)鍵質(zhì)量屬性（CQA）關(guān)聯(lián)起來，以確保產(chǎn)品質(zhì)量、安全和性能。

制劑中降解產(chǎn)物可歸類為CQA，在藥物開發(fā)過程中根據(jù)對產(chǎn)品的安全性和有效性影響進行評估。藥物輔料的關(guān)鍵材料屬性（CMA）包括影響藥物產(chǎn)品的雜質(zhì)，這些CMA應(yīng)在初始開發(fā)期間以及在實施批準前進行研究。

結(jié)束語

本文討論了制劑雜質(zhì)的研究思路。雜質(zhì)研究關(guān)系著藥品的質(zhì)量和有效性，因此它貫穿藥品研究的始終。制劑雜質(zhì)研究不同于原料藥中雜質(zhì)研究，降解雜質(zhì)是制劑雜質(zhì)研究的重點，降解條件和分析方法的選擇決定了雜質(zhì)的產(chǎn)生和檢出。將制劑中的雜質(zhì)控制到安全、合理的范圍內(nèi)關(guān)系到藥品從研發(fā)、生產(chǎn)，到上市后的整個生命周期。