阿司匹林中元素杂质检测方案(ICP-AES)

智能文字提取功能测试中

精密度 限值流程 阿司匹林中的元素杂质；使用Agilent 5110 ICP-OES 验证 USP<232>/<233>和 ICH Q3D 应用简报药物 作者 Lindsey Whitecotton、 Greg Gilleland、Elizabeth Kulikov、Amir Liba 安捷伦科技(美国)有限公司 Samina HussainExova， 美国 前言 药品中的元素杂质可能有害，制药企业必须对其进行控制。元素污染源包括原材料、生产过程以及包装和容器密封系统 (CCS)。 之前的美国药典(USP) 方法 USP <231>(重金属限度检测)虽广泛用于痕量金属检测，但并非定量方法，且无法提供有关污染物潜在毒性的充足信息。为解决 USP <231>的局限性，现推出了一种对药品中无机杂质进行定量测定的新方法。方法中建议使用现有分析仪器。该方法与国际协调会议(ICH， Q3D) 发布的人用药品技术要求指南保持一致[1]。 USP 通则章节<232>(元素杂质一限值)[2]和<233>(元素杂质一流程)[3]规定了测定药品及其成分中元素杂质的限值和流程。 USP<232>元素杂质一限值 ICH Q3D 和 USP<232>章节均规定了药品中元素杂质的目标分析物和每日允许暴露(PDE)限值，制药公司必须遵守这些限量规定。 表1列出了根据不同给药途径规定的药品中元素杂质的每日允许暴露 (PDE) 限值， 同时列出了 USP/ICH 方法中规定的每种元素的潜在毒性等级。 表1.口服、注射和吸入制剂中元素杂质的每日允许暴露(PDE) 限值 ICH/USP类别 元素 口服(pg/日) 注射 (pg/日) 吸入 (pg/日) 1类 Cd一镉 5 2 2 Pb一铅 5 5 5 As一砷(无机) 15 15 2 Hg一汞(无机) 30 3 1 2A类 Co一钴 50 5 3 V一钒 100 10 1 Ni一镍 200 20 5 2B类 TI一它 8 8 8 Au一金 100 100 1 Pd一钯 100 10 1 Ir一衣 100 10 1 Os一饿 100 10 1 Rh一老 100 10 1 Ru一钉 100 10 1 Se一硒 150 80 130 Ag一银 150 10 7 Pt一铂 100 10 1 3类 Li一锂 550 250 25 Sb一弟 1200 90 20 Ba一钡 1400 700 300 Mo一钼 3000 1500 10 Cu一铜 3000 300 30 Sn一锡 6000 600 60 Cr一铬 11000 1100 3 USP<233>元素杂质一流程 USP通则章节<233>建议使用 ICP-OES 或 ICP-MS分析药品及成分中的元素杂质。通则中规定了几种样品前处理方法。对于待分析的药品，应当选择最合适的溶解流程。溶解选项有： ·直接分析 ·在合适的水性溶剂(如水或稀酸)中稀释/溶解 ·在合适的有机溶剂中稀释/溶解 ·对于不可溶样品，使用密闭容器微波酸消解 用于制药应用的安捷伦 ICP-OES Agilent 5110同步垂直双向观测 (SVDV) ICP-OES 是测量散装原料(填充剂、粘合剂及其他赋形剂)中元素杂质的理想之选，并可用于口服制剂成品[4]。这款仪器专为测量最具挑战性的样品而设计，包括以下部件： ·垂直炬管设计：检测范围更宽，只需极少的样品稀释甚至无需样品稀释便可对复杂基质样品进行测试，总溶解固体量高达25%的样品也能轻松应对 ·Vista Chip Il检测器：具有宽波长覆盖范围的高速检测器，能够在单次测量中测量167-785 nm 的所有波长，使用户能够轻松选择无干扰的波长 ·快速分析。在不影响性能的前提下，5110 同步垂直双向观测(SVDV) ICP-OES 每24小时可测量最多2500个样品。5110系统对于低产量及高产量实验室均适用 ·可选择不同的背景校正技术：拟合背景校正(FBC)和快速自动曲线拟合技术 (FACT)。FBC 可简化方法开发并降低分析人员分析样品的复杂性。 FACT 可校正光谱干扰和复杂的背景结构 ·简便易用。直观的 Agilent ICP Expert 软件中附带用于药物样品中元素杂质分析的预设方法(版本7.4及更高版本)。该方法可满足 ICH-Q3D 和USP<232>/<233>的要求 本研究介绍了 USP <233>/ICH-Q3D 规定的分析流程和验证研究。其中包括使用Agilent 5110 SVDV ICP-OES对阿司匹林样品中24种目标元素的分析。 实验部分 仪器 采用具备智能光谱组合(DSC) 功能的 Agilent 5110SVDV ICP-OES 进行所有测量。 DSC 能够在单次读数中在整个波长范围内同时测量来自等离子体的轴向和径向观测发射光。5110 ICP-OES 使用垂直方向的巨管以及在27 MHz 下运行的固态射频(RF) 系统提供等离子体，具有分析复杂样品所需的稳定性和可靠性。为保持充分的用户灵活性， ICP-OES 可以在垂直双向观测(VDV)模式、单径向观测 (RV)和单轴向观测(AV)模式下运行。 样品引入系统由 SeaSpray 雾化器、双通道旋流雾化室和1.8mm 内径中心管炬管组成。采用 Agilent SPS 4自动进样器进行样品引入。仪器操作参数如表2所示。 表 2. Agilent 5110 SVDV ICP-OES 仪器和方法参数 参数 设置 读取时间(s) 30 重复次数 3 样品提升延迟(s) 30 稳定时间(s) 15 冲洗时间(s) 36 泵速(rpm) 12 吸入和冲洗期间快泵(rpm) 启用 RF 功率 (kW) 1.50 辅助气流速(L/min) 1.00 等离子体流速(L/min) 12.0 雾化器流速(L/min) 0.7 观测模式 SVDV 样品泵管 白色/白色 废液泵管 蓝色/蓝色 内标泵管 橙色/绿色 标样和样品前处理 J值 最终药品中元素杂质的最大含量，用每日最大允许暴露量(PDE) 来表示。该限值考虑到药物产品中存在的元素浓度以及推荐的药物每日最大剂量。 对于需要在分析前进行消解或用溶剂稀释的材料，必须将PDE限值(以pg/日表示)转化为制得试样中测得的浓度限值(以 pg/L表示)。将 PDE 乘以稀释倍数，可计算出这一浓度。对所用的稀释倍数进行优化，使一种或多种分析物处于仪器的分析范围内。 制得样品中的目标浓度值称为“J值”，定义了该样品中分析物的最大允许浓度限值，其中： =PDETotal Dilution x Max Daily Dose J 值还可用于限定校准浓度和QC浓度。例如，校准必须在0.5J至1.5J之间的浓度下进行。必须使用加入80%J 值(0.8J)的样品证实检测能力(对于 USP<233>所述的“限值”流程)，还必须在50%至150%J值(即0.5J和1.5J之间)的浓度下进行加标回收率测试。 标样前处理 使用市售 Agilent ICH Q3D/USP <233>元素杂质试剂盒中的多元素标样，配制含0.5 J、1.0J和1.5J各目标分析物的校准标样。该试剂盒包含五种有证标准物质(CRM)。每种 CRM 中包含一组按 ICH/USP 类别、化学兼容性和相关规定浓度选择的元素(目标元素)[5]。阿司匹林中每种分析物的J计算值(根据3000 mg/日 的每日最大剂量)列于表4中 用 Millipore 18.2 MQ纯水稀释多元素 CRM标样。将所有空白和标样与10% HNO和10% HCI中的样品进行基质匹配。 样品前处理 准确酥取1.0g 左右阿司匹林样品加入硼硅酸盐玻璃管中。使用UltraWAVE 单反应室微波消解系统 (MilstoneInc.， Shelton CT) 在5 mL HNO和1mL HCI 中对样品 进行消解。加热条件如表3所示。在微波消解后，将5mL HCI 加入样品中，然后用 Nanopure 水将样品稀释至50mL 的最终体积。 表3.微波消解参数(T1和T2分别为程序化初始和最终反应容器温度) 步骤 时间(min) T1(℃) T2 (C) 氮气压力 (bar) 功率(W) 1 15 250 60 140 1500 2 15 250 60 140 1500 加标样品溶液 在消解之前，配制阿司匹林样品的三种加标溶液： ·加标样品溶液1：在阿司匹林样品中加入1.0J标准溶液 ·加标样品溶液2：在阿司匹林样品中加入0.8J的浓度·加标样品溶液3：在阿司匹林样样中加入0.5J的浓度 结果与讨论 校准线性 所有24种被测元素均获得了线性校准结果。图1显示1类分析物 (As、Cd、Hg 和 Pb) 的校准曲线，这些元素需要在所有药品中得到控制。所有元素的波长和工作校准范围如表4所示。 表4.所用波长、背景校正方法、1J计算值以及24种目标元素中每种元素所用的工作校准范围。每种元素采用两个波长并非强制要求，但本研究中采用这种方式来辅助专属性测试 元素与波长(nm) 背景校正 1J值(pg/L) 校准范围 (ppm) As 188.980 快速自动曲线 拟合技术 100 0.0-0.15 As 193.696 拟合 100 0.0-0.15 Cd 214.439 拟合 33 0.0-0.05 Cd 226.502 拟合 33 0.0-0.05 Hg 184.887 拟合 200 0.0-0.30 Hg 194.164 拟合 200 0.0-0.30 Pb 220.353 拟合 33 0.0-0.05 Ag 328.068 快速自动曲线 拟合技术 667 0.0-0.10 Ag 338.289 快速自动曲线 拟合技术 667 0.0-0.10 Au 242.794 拟合 667 0.0-0.10 Au 267.594 拟合 667 0.0-0.10 Co 228.615 拟合 333 0.0-0.05 表续于下页... 0.0010.0020.0030.0040.0050.00 60.0070.0080.0090.00 100.00 110.00 120.00130.00 140.00 150.00 160.00170.00 强度=1.88655676*浓度+11.26314841 浓度(ppb) 相关系数：0.99963 Cd (214.439 nm) 校准 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 强度=25.15185528浓度+7.93496810 浓度(ppb) 相关系数：0.99997 图1.四种1类元素的校准曲线：As 193.696 nm、Cd 214.439 nm、Hg 184.887 nm 和 Pb 220.353 nm 验证流程 USP <233>列出了用于验证元素杂质浓度测定的分析流程的两种选项：限值流程和定量流程。成品制药企业通常使用限值流程，而原料药(API) 和赋形剂生产商通常使用定量流程。本研究展示了两种选项，但请注意，只需采用其中一种。 定量流程 定量流程包括：准确度、精密度(重复性、耐用性)和专属性。 准确度 准确度测试包括对样品中三种加标浓度的测量：每种目标元素的 0.5 J、1.0J和1.5J。对于阿司匹林样品，将每种加标浓度重复配制三次，共测量九次。表5列出的测量结果表明，就每种浓度下三个平行制剂的平均值而言，所有目标元素均处于可接受标准内。 表5.以三个不同浓度(0.5 J、1.0J和1.5J) 加标的阿司匹林三个单独测量读数的准确度测试结果。三个加标限值的平均值应要求处于70%-150%的范围内 元素与波长(nm) 阿司匹林+ 加标浓度 0.5J的 3次读数 阿司匹林+ 加标浓度 1.0J的 3次读数 阿司匹林+ 加标浓度 1.5J的3次读数 总平均回收率(%) (n=9) As 193.696 92% 96% 99% 96% Cd 214.439 98% 99% 98% 98% Hg 184.887 93% 91% 94% 93% Pb 220.353 108% 104% 108% 106% Co 238.892 95% 94% 94% 94% Ni 231.604 94% 95% 94% 94% V292.401 88% 92% 90% 90% Ag 328.068 94% 94% 93% 94% Au 242.794 94% 96% 96% 95% Ir212.681 92% 93% 93% 93% Os 225.585 94% 99% 98% 97% Pd 340.458 88% 92% 93% 91% Pt 214.424 93% 97% 96% 95% Rh 343.488 90% 94% 95% 93% Ru 245.657 92% 94% 94% 93% Se 196.026 102% 98% 99% 100% TI190.794 80% 86% 88% 85% Ba 455.403 95% 95% 93% 94% Cr 205.560 99% 96% 91% 95% Cu 327.395 92% 93% 93% 93% Li670.783 93% 99% 101% 98% Mo 202.032 92% 93% 91% 92% Sb 217.582 92% 94% 94% 93% 97% 96% 93% 95% Sn 189.925 97% 96% 93% 精密度测试包括评价流程的重现性和耐用性。通过分析六个单独的阿司匹林样品(加标浓度1J)，对流程的重现性进行评价。通过在两天内分析六个单独的阿司匹林样品(加标浓度1J)，对耐用性进行评价。对于每种目标元素，重现性的可接受限值<20%RSD， 耐用性的可接受限值<25%RSD。如表6所示，所有目标元素均满足可接受标准。 表6.在两天内分别测量的加标浓度为1.0J的6个单独样品的重复性和耐用性结果 元素与波长(nm) 重复性 第1天 1天内获得的结果(n=6) 重复性 第2天 2天内获得的结果(n=12) As 193.696 1.00% 1.90% Cd 214.439 1.90% 1.60% Hg 184.887 2.60% 2.30% Pb 220.353 2.30% 2.60% Co 238.892 1.40% 1.20% Ni 231.604 1.10% 1.10% V292.401 1.50% 1.20% Ag 328.068 1.60% 1.60% Au 242.794 1.20% 1.10% Ir 212.681 0.90% 0.80% Os 225.585 4.80% 4.60% Pd 340.458 1.10% 1.00% Pt 214.424 1.00% 1.30% Rh 343.488 1.10% 0.90% Ru 245.657 1.00% 0.90% Se 196.026 1.30% 1.20% TI190.794 2.50% 2.10% Ba 455.403 1.00% 1.00% Cr 205.560 0.90% 0.80% Cu 327.395 1.40% 1.20% Li 670.783 1.40% 1.50% Mo 202.032 0.70% 0.60% Sb 217.582 0.70% 0.60% Sn 189.925 1.20% 0.90% 专属性 该流程必须在样品中可能存在其他组分的情况下测定每种目标元素。这些组分包括其他目标元素和基质组分。(请参见“法定流程的验证”<1225>)。对于通过专属性 评价的流程，必须证实存在的其他组分不影响每种目标元素的回收率。准确度结果如表5所示。 用于评价专属性的另一种可选方法是，在多个波长下测量每种元素的浓度。如果每种元素在两个波长下计算得到的浓度相同，则表明绝对不存在干扰。表7包含在两个波长下测得的阿司匹林样品中目标元素的浓度。 表7.专属性测试结果显示，每种元素在两个波长下得到了相同的浓度结果(处于允许容差内) 元素与波长(nm) 阿司匹林的1.0J值(ppb)(n=3) 元素与波长(nm) 阿司匹林的 1.0 J值(ppb)(n=3) As 188.980 99 Rh 343.488 631 As 193.696 99 Rh 369.236 627 Cd 214.439 33 Ru 245.657 946 Cd226.502 33 Ru 267.876 929 Hg184.887 184 Se 196.026 988 Hg 194.164 189 Se 203.985 893 Pb 220.353 35 TI190.794 45.8 Ag 328.068 625 V292.401 613 Ag338.289 624 V 309.310 521 Au 242.794 641 Ba 455.403 8875 Au 267.594 628 Ba 493.408 8922 Co 228.615 316 Cr 205.560 70173 Co 238.892 320 Cr 267.716 69309 Ir 212.681 625 Cu 324.754 18850 Ir 224.268 634 Cu 327.395 18717 Ni 216.555 1256 Li 610.365 3391 Ni 231.604 1267 Li 670.783 3639 Os 225.585 647 Mo 202.032 18574 Os 228.228 652 Mo 204.598 18534 Pd 229.651 628 Sb 206.834 7412 Pd 340.458 618 Sb 217.582 7512 Pt 203.646 630 Sn 189.925 38496 Pt 214.424 647 Sn 283.998 37574 限值流程的验证参数包括：检测能力(非仪器流程和仪器流程)、精密度(重复性)和专属性。精密度和专属性如上文“定量流程”部分所述。 检测能力 检测能力包括两部分：仪器流程和非仪器流程。仪器检测能力流程包括比较三个单独样品(加标浓度1.0J)的平均信号强度。加标样品的回收率需处于重复测量1.0J标准溶液获得的平均值的±15%以内。阿司匹林样品的结果如表8所示。所有元素均处于可接受标准内。 非仪器检测能力涉及对加标浓度1.0J样品的信号强度或浓度值与加标浓度0.8J样品的测定值进行比较。如果0.8J加标样品的平均信号强度或浓度值小于1.0J加标样品的结果，则测试合格。非仪器测试的结果也列于表8中。 表8.加标浓度为1.0J的样品与1.0J标样的检测能力测试结果对比(结果应处于15%以内)。第5列显示0.8J加标样品的平均浓度，该浓度必须小于1.0J加标样品的结果(第3列)才可视为合格 元素与波长(nm) 1.0J标样(ppb)(n=3) 1.0J加标 样品(ppb)(n=3) 差异(%) 阿司匹林的0.8J值(ppm)(n=3) ：合格/不合格 Ag 328.068 666.67 625 6.20% 504 合格 As 193.696 100 96 1.40% 74 合格 Au 242.794 666.67 642 3.80% 515 等级：各格 Ba 455.403 9333.33 8892 4.90% 7117 等级：合格 Cd 214.439 33.33 32 0.30% 26 合格 Co 238.892 333.33 319 4.00% 257 合格 Cr 205.560 73333.33 70162 4.30% 57642 合格 Cu327.395 20000 18714 6.40% 14888 ：沐格 Hg 184.887 200 183 7.80% 142 合格 Ir212.681 666.67 624 6.20% 502 合格 Li 670.783 3666.67 3638 0.80% 2867 合格 Mo 202.032 20000 18570 7.10% 14811 ：沐格 Ni 231.604 1333.33 1271 5.00% 1026 合格 Os 225.585 666.67 651 2.90% 501 合格 Pb 220.353 33.33 34 4.20% 26 合格 元素与波长(nm) 1.0J标样(ppb)(n=3) 1.0J加示样品(ppb)(n=3) 差异(%) 阿司匹林的0.8J值(ppm)(n=3) 合格/不合格 Pd 340.458 666.67 617 7.30% 489 合格 Pt 214.424 666.67 643 3.00% 512 合格 Rh 343.488 666.67 631 5.40% 498 合格 Ru 245.657 1000 944 5.40% 757 合格 Sb 217.582 8000 7512 6.10% 6039 合格 Se 196.026 1000 984 1.20% 802 合格 Sn 189.925 40000 38473 3.80% 31036 合格 TI190.794 53.33 45 14.10% 36 合格 V292.401 666.67 613 8.10% 485 合格 结论 Agilent 5110 ICP-OES 可轻松满足 ICH Q3D 和 USP<232> 和<233>药品中元素杂质测定的要求。 此次实验完成了阿司匹林样品的药物样品中元素杂质分析的验证研究。 事实证明， Agilent 5110 ICP-OES 是口服制剂中元素杂质测试的理想仪器解决方案。 ( 参考文献 ) ( 1.ICH Guideline Q3D on Elemental Impurities， EMA/CHMP/ICH/353369/2013， July 2016 ) ( 2. USP Chapter < 232> E l emental Impurities- L i mits，Pharmacopeial Forum， 42(2)，Mar-April 2016 ) ( 3. USP Chapter <233> E l emental Impurities-Procedures， USP 38-NF 33， Second Supplement ) ( 4. USP <232>/<233>和 ICH Q3D 元素杂质分析： 安捷伦 ICP-OES 解决方 案 ，安捷伦出版物 5991-8150ZHCN，2017年5月 ) ( 5.使用安捷伦有证标准物质套装简化药物中元素杂质的测试，安捷伦出版物 5991-8177ZHCN， 2017年5月 ) 查找当地的安捷伦客户中心：www.agilent.com/chem/contactus-cn 免费专线： 800-820-3278，400-820-3278(手机用户) 联系我们： LSCA-China_800@agilent.com 在线询价： www.agilent.com/chem/erfq-cn www.agilent.com 安捷伦对本资料可能存在的错误或由于提供、展示或使用本资料所造成的间接损失不承担任何责任。 本资料中的信息、说明和指标如有变更，恕不另行通知。 ◎安捷伦科技(中国)有限公司，2017 2017年10月18日， 中国出版 出版号：5991-8337ZHCN Agilent Technologies 前言药品中的元素杂质可能有害，制药企业必须对其进行控制。元素污染源包括原材料、生产过程以及包装和容器密封系统 (CCS)。之前的美国药典 (USP) 方法 USP <231>（重金属限度检测）虽广泛用于痕量金属检测，但并非定量方法，且无法提供有关污染物潜在毒性的充足信息。为解决 USP <231> 的局限性，现推出了一种对药品中无机杂质进行定量测定的新方法。方法中建议使用现有分析仪器。该方法与国际协调会议 (ICH, Q3D) 发布的人用药品技术要求指南保持一致。USP 通则章节 <232>（元素杂质 ― 限值）和 <233>（ 元素杂质 ― 流程）规定了测定药品及其成分中元素杂质的限值和流程。结论Agilent 5110 ICP-OES 可轻松满足 ICH Q3D 和 USP<232> 和 <233> 药品中元素杂质测定的要求。此次实验完成了阿司匹林样品的药物样品中元素杂质分析的验证研究。事实证明，Agilent 5110 ICP-OES 是口服制剂中元素杂质测试的理想仪器解决方案。