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嘉峪檢測網 2025-06-09 08:36
1.引言
近年來，亞硝胺類雜質因其極低的致癌閾值和廣泛的潛在來源，成為全球藥品監管的核心議題。自2018年纈沙坦類藥物中檢出N-亞硝基二甲胺（NDMA）以來，全球藥品召回事件頻發，各國監管機構相繼出臺嚴格的檢測與控制要求。本文結合中國、歐盟、美國的最新法規與技術指南，系統解析亞硝胺類雜質的風險評估方法、控制策略及未來挑戰，為制藥企業提供科學參考。
2.亞硝胺類雜質的特性與危害
1.1 化學特性
亞硝胺類化合物（Nitrosamines）是一類含N-亞硝基結構的物質，常見于藥物、食品、煙草等。這類化合物由胺類與亞硝酸鹽在特定條件下反應生成，其獨特的N-亞硝基結構（N-N=O）賦予其特殊的化學活性。其穩定性強，可在環境或人體內長期存在，部分亞硝胺（如NDMA、NDEA）易溶于水，可通過多種途徑傳播。在酸性環境中，它們能通過酶促反應轉化為高活性的烷化劑，與DNA形成加合物，這種特性使其成為強效基因誘變劑。
1.2 危害性
國際癌癥研究機構（IARC）將多種亞硝胺列為1類致癌物，長期暴露可顯著增加肝癌、胃癌、食管癌等風險，其致癌機制涉及代謝活化后誘導DNA烷基化，造成堿基錯配和染色體斷裂，即使極低濃度（如ppm至ppb級）也可能產生累積效應。
3.亞硝胺類雜質的來源分析
2.1 原料藥合成階段
2.1.1化學反應副產物
★ 胺類與亞硝化試劑反應
☆ 直接亞硝化：合成中使用的仲胺、叔胺與亞硝酸鹽（如NaNO?）、氮氧化物（NO??/NO??）在酸性條件下生成亞硝胺（如NDMA、NDEA）。
☆ 案例：沙坦類藥物（如纈沙坦）生產中的四唑環合成步驟，使用亞硝酸鈉與二甲基甲酰胺（DMF）反應，可能生成NDMA。
2.1.2 試劑、溶劑及催化劑殘留
★ 溶劑污染：回收溶劑中殘留胺類或亞硝酸鹽（如DMF降解生成二甲胺）。
★ 催化劑引入：金屬催化劑（如鈀碳）可能促進胺類與亞硝酸鹽的偶聯反應。
2.1.3 起始物料雜質
★ 起始物料含胺類：如原料中的二甲胺、哌嗪等未被純化完全，后續與亞硝化試劑反應。
★中間體不穩定：中間體在儲存或反應中分解生成活性胺，如亞胺類化合物水解為胺。
2.2 生產設備與工藝控制
2.2.1 設備交叉污染
★ 共用設備殘留：未徹底清潔的設備殘留胺類或亞硝酸鹽（如上一批次殘留的疊氮化物）。
★ 設備材質釋放：橡膠密封圈、管道材料中的胺類添加劑（如硫化促進劑）可能遷移至藥液中。
2.2.2 工藝參數失控
★ pH值波動：酸性條件下（pH<4）加速亞硝化反應（如鹽酸胍與亞硝酸鈉反應）。
★ 溫度過高：高溫導致胺類與硝酸鹽自發反應（如滅菌步驟中生成亞硝胺）。
2.3 輔料與包裝材料
2.3.1 輔料雜質引入
★ 輔料含硝酸鹽：如乳糖、微晶纖維素可能被硝酸鹽污染（水源或生產過程）。
★ 功能性輔料反應：抗氧化劑（如焦亞硫酸鈉）在特定條件下分解生成SO?，促進亞硝化反應。
2.3.2 包裝材料遷移
★ 塑料/橡膠組件：PVC瓶蓋中的塑化劑（如鄰苯二甲酸酯）或橡膠塞中的硫化劑釋放胺類。
★ 油墨與粘合劑：包裝印刷油墨中的硝基苯類化合物遷移至藥物中，經還原生成胺類。
2.4 儲存與運輸環節
2.4.1 環境因素誘導降解
★ 高溫高濕：加速藥物分解生成游離胺（如雷尼替丁在濕熱條件下降解為二甲胺）。
★ 光照催化：光敏性藥物（如硝苯地平）在光照下生成活性自由基，促進亞硝胺形成。
2.4.2 多組分相互作用
★ 復方藥物風險：不同活性成分的降解產物（如胺類與硝酸鹽）在儲存中發生交叉反應。
2.5 水系統與生產環境
2.5.1 工藝用水污染
★ 亞硝酸鹽超標：純化水或注射用水系統消毒后殘留次氯酸鈉，與氨類反應生成氯胺，進一步轉化為亞硝酸鹽。
2.5.2 空氣污染物引入
★ 氮氧化物（NOx）：工廠環境中汽車尾氣或燃燒廢氣中的NOx與藥物表面胺類反應。
2.6 生物技術藥物特殊風險
2.6.1 發酵工藝殘留
★ 培養基成分：酵母提取物或蛋白胨中含胺類，與亞硝酸鹽（如防腐劑）反應。
★ 細胞代謝產物：微生物發酵過程中產生的代謝副產物（如尸胺、腐胺）。
2.7 法規與質量控制盲區
2.7.1 分析方法局限
★ 檢測閾值不足：傳統HPLC方法對痕量亞硝胺（ppm級）靈敏度不足，需LC-MS/MS等先進技術。
2.7.2 供應鏈風險
★ 外包生產失控：CMO（合同生產組織）未嚴格審核原料供應商，導致污染鏈傳遞。
▲圖1-藥品中亞硝胺類雜質產生原因和來源
4.全球監管框架與風險評估方法
3.1 國際監管法規動態
下表為中國、FDA和EMA關于藥物中亞硝胺類雜質監管法規進展的時間線梳理：
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時間 |
FDA |
EMA |
中國 |
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2018年：全球亞硝胺雜質監管的起點 |
2018年12月：FDA針對華海藥業纈沙坦原料藥中的NDMA污染問題發布警告信，要求企業整改并加強雜質控制 |
2018年7月：EMA發布關于纈沙坦中檢出N-亞硝基二甲胺（NDMA）的公告，要求召回相關批次藥品，并啟動全歐盟范圍內的風險評估 |
/ |
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2019-2020年：監管框架初步形成 |
2020年9月：發布《人用藥中亞硝胺雜質控制》指南，明確要求制藥企業對已上市藥品進行風險評估，并在6個月內完成初步分析。新藥申請需在上市前提交亞硝胺雜質控制方案。 |
2020年6月：發布《沙坦類藥物中亞硝胺雜質事件教訓》報告，總結纈沙坦事件經驗，提出“預防優先”原則，并強調工藝優化和全生命周期管理。
2020年8月：發布《人用藥品中亞硝胺雜質評估報告》，要求企業提交詳細的風險評估數據，并針對高風險品種實施強制檢測 |
2020年5月：國家藥監局發布《化學藥物中亞硝胺類雜質研究技術指導原則（試行）》，首次系統性提出從研發到上市階段的亞硝胺雜質控制要求，強調“源頭避免”策略 |
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2021-2023年：監管細化與技術創新 |
2021年：更新指南，要求企業針對特定藥物（如二甲雙胍、雷尼替丁）進行長期穩定性研究，監測降解產生的亞硝胺雜質。
2023年：發布《亞硝胺藥物成分相關雜質（NDSRI）推薦攝入量指南》，提出基于結構分類的AI（可接受攝入量）計算方法，并首次納入藥物相關亞硝胺雜質（NDSRI）的風險評估。 |
2021年：修訂CEP（歐洲藥典適用性證書）申請要求，明確原料藥需在3.2.S.3.2章節提供亞硝胺雜質風險評估報告，否則將收到缺陷信。
2023年：發布《亞硝胺雜質分析方法驗證指南》，推薦LC-MS/MS和HRMS技術，并要求驗證方法的靈敏度（ppb級）和專屬性。 |
2023年12月：國家藥審中心（CDE）在《化學藥物中亞硝胺雜質的控制策略及審評考慮》中指出，部分企業僅檢測NDMA、NMBA等常見雜質，未全面評估藥物相關亞硝胺風險，要求補充數據。 |
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2024年至今：監管協同與前瞻性調整 |
2024年9月：發布《亞硝胺雜質控制指南（第2次修訂）》，新增對NDSRI的結構預測工具（如QSAR模型）的應用要求，并明確在線監測技術的合規性。 |
2024年：啟動“亞硝胺雜質數據庫”項目，整合企業提交的風險評估數據，推動跨國監管信息共享。 |
2024年2月：CDE在《人用藥品中亞硝胺類雜質的監管現狀及思考》中提出，未來需重點關注藥物相關亞硝胺雜質的分析方法標準化，并加強國際合作。 |
3.2 風險評估的核心步驟
根據ICH M7（R2）指南，風險評估需分三步：
a)危害識別：通過文獻檢索與工藝分析，識別潛在亞硝胺雜質。
b)暴露評估：結合TD50值（50%腫瘤發生率劑量）與每日最大用藥量（MDD），計算雜質限度（公式：AI = TD50 × 50 kg / 50,000）。
c)控制策略：優先避免生成，無法避免時需通過工藝調整（如提前引入反應步驟）、分析方法驗證及穩定性研究控制風險。
案例：以NDMA為例，其在大鼠中的TD50為0.0959 mg/kg/天，按公式計算每日AI為96 ng，對應纈沙坦（日劑量320 mg）的限度為0.30 ppm。
常見亞硝胺類雜質可接受日攝入量（AI）見表2：
▲表2-亞硝胺類雜質可接受日攝入量（AI）
|
雜質名稱 |
N-亞硝基二甲胺 |
N-亞硝基二乙胺 |
N-亞硝基二丁胺 |
N-亞硝基甲基-4-氨基丁酸 |
N-亞硝基甲基苯胺 |
N-亞硝基二異丙胺 |
N-亞硝基異丙基乙胺 |
N-亞硝基乙基異丙基胺 |
1-甲基-4-亞硝基哌嗪 |
N-亞硝基嗎啉 |
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縮寫 |
NDMA |
NDEA |
NDBA |
NMBA |
NMPA |
NDIPA |
NIPEA |
NEIPA |
MeNP |
NMOR |
|
限度 |
96ng/天 |
26.5ng/天 |
26.5ng/天 |
96ng/天 |
26.5ng/天 |
26.5ng/天 |
26.5ng/天 |
26.5ng/天 |
26.5ng/天 |
127ng/天 |
5.亞硝胺類雜質的控制策略
4.1 控制策略分析
★ 原料“截流”：阻斷污染鏈
從合成第一步“排雷”，替換高風險試劑（如用乙酸替代易降解的DMF），嚴控起始物料中的胺類殘留，如含仲胺的溶劑（DMF、NMP）和亞硝化試劑（疊氮化鈉）。沙坦類藥物曾因四唑環合成工藝缺陷導致亞硝胺污染，正是原料環節敲響警鐘。
★ 工藝“改造”：釜底抽薪
優化反應條件，避免高溫、酸性環境下的亞硝化反應；引入連續流生產技術，縮短中間體停留時間。某降壓藥通過調整pH值與溫度，將NDMA生成量降低99%。將可能生成亞硝胺的步驟前置，利用后續純化步驟降低殘留。
★ 設備“凈化”：嚴防交叉污染
專用設備避免共用風險，橡膠密封圈升級為惰性材質，清潔驗證標準提高10倍。采用實時監測系統，一旦pH異常立即報警，將風險扼殺在反應釜中。
★ 包裝“鎖死”：切斷遷移路徑
選用多層共擠膜替代PVC瓶，油墨采用無胺配方，包材遷移實驗從常規3個月延長至2年。某糖尿病藥物更換包裝后，儲存期亞硝胺零增長。
★ 檢測“鷹眼”：精準狙擊痕量風險
檢測方法向高靈敏度和智能化（AI預測）發展。LC-MS/MS等高靈敏度技術將檢出限壓至萬億分之一（ppt級）；AI算法預測降解路徑，提前預判亞硝胺生成趨勢。
4.2 分析方法與檢測技術
★ 高靈敏度檢測：推薦LC-MS/MS、GC-MS/MS及高分辨質譜（HRMS），檢測限需達ppb級別（常見的分析技術及特點見表3）。
★ 標準品挑戰：若無對照品，可通過結構相似性論證風險或采用替代方法（如加強AMES試驗）。
★ 方法驗證：需符合ICH Q2要求，驗證線性、準確度及專屬性，確保交叉污染與假陽性可控。
▲表3-常見的分析技術及特點
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技術 |
特點 |
典型應用 |
|
GC-MS/MS |
高選擇性，適合揮發性亞硝胺（如NDMA、NDEA） |
纈沙坦中5種亞硝胺同步檢測，LOQ低至2.5ppb。 |
|
LC-MS/MS |
適用非揮發性雜質，兼容復雜基質 |
三重四極桿質譜（如AB Sciex 5500）實現多離子對定性。 |
|
HRMS |
高分辨率、高靈敏度和高穩定性 |
分辨能力通常可以達到萬分之一甚至更高。 |
|
離子色譜法 |
專攻亞硝酸鹽前體監測 |
某產品中亞硝酸鈉含量精準控制，靈敏度超常規方法。 |
|
新型傳感器 |
快速篩查，成本低 |
納米材料傳感器實現ppb級NDMA現場檢測。 |
6.挑戰與未來方向
5.1 技術挑戰
★ NDSRI的復雜性：亞硝胺藥物成分相關雜質（NDSRI）結構多樣且缺乏毒理數據，需依賴構效關系（SAR）預測AI限度。
★分析方法局限性：低濃度雜質檢測易受基質干擾（如DMF對NDMA檢測的影響）。
5.2 監管協同與創新
★ 國際標準統一：需加強中國、EMA、FDA的監管協調，避免企業重復評估。
★ 新技術應用：AI驅動的風險評估工具、在線質譜實時監測工藝步驟等。
7.結語
亞硝胺類雜質的控制是藥品質量與安全的核心議題，需企業、監管機構與科研單位的多方協作。未來，隨著檢測技術的突破與監管科學的進步，亞硝胺風險有望從“被動應對”轉向“主動預防”，為患者提供更安全的用藥保障。
參考文獻
[1] CDE. 化學藥物中亞硝胺類雜質研究技術指導原則（試行）（2020）.
[2] ICH M7(R2)：Assessment and control of DNA reactive (mutagenic) impurities in pharmaceuticals of limit potential carcinogenic risk
[3] FDA. Control of Nitrosamine Impurities in Human Drugs Guidance for Industry（2024）.
[4] EMA. Nitrosamine impurities risk assessment report（2020）.
[5] H.P.R. Vikram, T.P. Kumar, G. Kumar et al., Journal of Pharmaceutical Analysis 2024,14, 100919.
[6] Razvan ? C. Cioc, Ciarán Joyce et al., Org. Process Res. Dev. 2023, 27, 1736-1750.
來源：注冊圈
