基于风险的原料药清洁验证的方法

理查德.福赛斯 Merck&Co.国际GMP质量部助理总监

“原料药领域的清洁验证的目标和制剂领域是一样的但是这些领域从根本上是不同的。原料药工厂包括反应釜、转移管线和管道、泵、过滤器、离心机和干燥器会使清洁验证更具挑战性”。

摘要

回顾了原料药工厂的清洁验证的风险评估。在清洁验证中可见残留物限度在制药中试车间和生产车间潜在应用（VRL）都进行了说明。VRLs是降低原料药残留到一组经过培训的观察者在规定的观察条件下可见的水平以下的限度。

作者描述了在原料药生产车间的VRL项目的开发包括取样和观察参数。量化了观察距离的有效性、室内灯光强度、观察角度和残留物外观并定义了成功的最佳机会。在中试车间和生产工厂中都可以潜在确定并应用VRL。

介绍

与生产原料药工厂清洁验证相关的信息是有效的（1-4）。在原料药领域的清洁验证工作的目标与制剂生产领域是相同的但是这两种领域本质上不同。原料药工厂包括反应釜、转移管线和管道、泵、过滤器、离心机和干燥器会使清洁验证更具挑战性。尽管整个设备多达90%的表面都是看得见的。许多看得见的设备表面但操作人员够不着。

看不见的区域常常代表着设备的某些最差条件点比如低流量区域或平行流路线。这些表面不借助远程接入能力是不能目视检查的比如远程视频系统。必须决定是使用这样的远程视频系统、拆除设备直接目视检查的方式检测这些区域还是用直接检测比如淋洗水取样的方式监控。淋洗水取样但目前为止是持续监控这些远程区域最方便的形式。

仅仅使用目视检查来决定设备清洁度早在1989年就由门登霍尔提出了（5）。他发现目视清洁指标比定量计算结果更严格并且显然足够了。FDA在他们的《清洁过程的验证检查指南》中限定了用在同一产品批间清洁的目视清洁标准的潜在可接受性（6）。勒布朗也探究了目视检查作为清洁验证的唯一可接受标准的角色（7）。目视残留限度的充分性仍旧是讨论的一个主题。

目视清洁是清洁后不存在任何可看见的残留物。尽管这是一个表面看起来直截了当的定义，但是大量的因素会影响测定。最明显的就是观察者，影响目视检查的结果。在检查区域的光照强度和设备带来的阴影会影响所见。观察者与设备表面的距离和角度也有影响。组成给定处方的单个残留物也影响整体可见的残留限度。福曼和马伦确定了一个可见的限度大约是100μg每2 x 2英寸擦拭面积（8）或大于4μg/cm²。詹金斯和范德威伦借助光源观察到不同的残留最低到1.0μg/cm²。

在这项研究中确定了原料药的可视残留限度。观察者观察残留物的观察条件在中试车间和商业化大生产工厂室相似的。

可见残留参数

中试工厂研究

虽然可见残留限度的确定很大程度上是主观的，但是可以确定研究可见残留物相关的变量然后建立研究的试验参数。考虑的参数有：残留物、表面材质、光照强度、距离、角度和观察者主观性（10）。

原料药残留物的可见残留物的确定是研究的重点。从安全的角度也需要考虑原料药起始物料和中间体以及工艺溶剂。对产品切换随后的单独的中间体工艺步骤，这可能适合迎来确定选择的中间体的VRL。

不锈钢是表面材质显而易见的选择，因为大于95%的生产设备表面都是不锈钢。为了研究的目的，有代表性的不锈钢片用于在实验室中除去污点的目的。

在生产中试车间的光照条件每个房间都是不一样的。测量中试车间每个房间和清洁区域的光照强度来确定光照强度的范围。为了一致，光照测量应该在每个房间的中间离地面4英尺的地方进行。光照强度范围是520-1400Lux（勒克斯）。为了允许在给定房间有阴影和不同的点，决定使用在样品上直接光源在400和1400Lux之间执行可见残留研究。在中试车间荧光灯充当光源来提供相同类型的光。有不同程度的阴影的塑料盖子放在灯泡上并旋转调节和控制光照的强度。照度仪用来设定和确认不同的光照强度等级。

为了最小化观察者的主观性，四个不同的人观察所有的样品。观察者的角度和距离在下一步考虑。从设备表面6-18英寸的距离和0-90°的观察角度考虑作为实际的观察参数。制备第一组斑点并从不同距离和角度观察。距离没有显著影响，所以选择12英寸舒适的观察距离。另一方面观察角度结果是一个关键的变量。从90°的角度（直接从上面）看斑点不是最佳的角度。观察者和光源在同一个角度明显可以减少残留物可见光的反射。周围环境表面也会增加反射的相互影响。由于残留物对灯光的反射降低观察角度可以使斑点更加容易看见。尽管更低的角度偶尔也会提供更多的反射，还是选择30°的观察角度。提供最浅阴影的实际的观察监督30°的角度考虑了残留物最可能在设备中被看见的表面位置比如角落和连接处。

商业化生产工厂研究

商业化生产车间的光照条件每个房间都不一样也依赖于设备大小和清洁的拆卸程度。在商业生产车间的更大尺寸的设备相比中试车间更小设备是最大的差异。设备更大的尺寸会加深设备内部的阴影。为了弥补光照条件，必要时使用手提灯来检查。所以此研究的光照强度范围是从100Lux到手提灯的关照强度。对最低关照强度，室内荧光灯作为光源来为生产车间提供相同类型的灯。手提灯光源是手持的。手提灯调节到最大的观察条件，比如优化入射光角度和反射光对处方残留的影响和最小化对观察者的反射光。照度仪用来设定和确认不同的光照强度等级。

这个研究的观察距离依赖于设备的尺寸。在商业化生产工厂中，设备尺寸越大观察距离越远。不用为每个设备定义观察距离，选择观察距离为5、10、15和20英尺来补充中试车间的数据。

观察角度也受设备尺寸和结构的限制。所以观察残留物的角度是15°到90°。最小的角度来源于舒适的观察角度和观察距离的结合。除了垂直观察（对观察者90°）还要评价中间观察角度30°到45°。（编译谢永，请关注微信qrmxiedaxia）

为了最小化观察者主观性的影响，四个观察者观察所有样品。在这个研究中样品浓度水平在以前确定的VRL上下来点斑点并允许分别增加距离和更高的光照强度。所以处方的在原料药的可接受残留限度（ARL）目标斑点的水平通常是4μg/cm²，相对先前确定的VRL，在VRL+25%和VRL-25%(11)。

试验

通过溶解或稀释25mg原料药到25ml溶剂中制备1.0mg/ml或1000μg/ml样品。不同体积的样品被点在不锈钢钢板上并一起点上补充体积的溶剂，这样整个体积的斑点都是一致的。每个样品的一系列残留物斑点与溶剂空白的斑点典型地是从少于0.2-4μg/cm²或5-100μg/cm²擦拭。

斑点在氮气中干燥以帮助干燥并避免物质被潜在氧化。尽管点了相同体积的样品/溶剂，液体样品铺开在平板上会产生不同干燥残留物区域。样品展开的不同在来源不锈钢板的不同和干燥过程中样品上经过的氮气不同。测量干燥点的区域以确定每个斑点的物料的每平方面积的数量（μg/cm²）。

在受控条件下观察斑点。光源保持在药品上直接照射的固定位置。观察者调节以便他们每次从相同的三个维度来观察斑点。每个观察者都穿白色试验服以最小化个人衣服颜色带来的变化。观察者分别观察平板，以便不影响其他参与者的反应。

平板被放置在有利于观察的位置并对样品相同的斑点测量光照强度（图1和2）

结果和讨论

中试工厂研究

为原料药建立可视残留限度。每个可视残留限度是所有观察者肯定能识别看得见的残留物的浓度。用μg/cm²表示的实际点的原料药的数量是样品称量的物料的数量、点在平板上的溶液/悬浮物的体积、在平板上的液体的随后的区域和产生的残留物区域的结果。四个观察者每个人观察斑点和表示他们是否看到任何可见的残留物。一个原料药的结果的例子显示在表1中。（编译谢永，请关注微信qrmxiedaxia）

仅有的中试车间研究的研究条件的不同是光照强度。福曼和马伦缺了可见限度大约在4μg/cm²（8）。但是，光照强度和个别残留物没有处理。詹金斯和范德威伦借助光源观察各种残留物最低到1.0μg/cm²（9）。人们从逻辑上期望可见残留限度随着光照强度的增加而递减。尽管在检测可见残留限度上有变化，应该注意的是变化是很小的。总的来说检测VRL的能力不会被关照强度显著影响。（表2）

VRL的安全应用取决于VRL和ARL之间的差距。当处理观察者参数的变化时边缘越大安全系数越大。80%的VRL测定值低于2μg/cm²和94%低于4μg/cm²的掺假限度（表3）。在绝大部分实例中的边缘是足够宽的足以减轻在观察参数和观察者决定的变化上潜在担忧的。

商业化生产车间研究

如同期望的一样，目视检测出处方残留物的整体能力随着观察距离的增加而降低（图3）。在400Lux的光照强度和最小的观察角度下，观察者能够检测到先前确定的ARL，从5英尺就可以观察到所有测试配方的的VRL。几种配方VRL从10英尺的观察距离观察不到。从15英寸观察者不能看见大多数VRL，从20英尺不能一致地观察到任何VRL。关于ARL，在10和15英尺的观察条件下观察者可以看见大多数配方残留物。从20英尺观察者看到少于一般的配方ARL（图4）

检测可见残留物的能力也随着室内灯光的减弱而减弱（图5）。室内灯光减弱到200Lux，VRL从15英尺和45°观察角度可以一致地检测到。室内灯光到100Lux，有些VRL在15英尺和45°观察角度检测不到。然而在100lux的光照强度从100英尺VRL可以一致地检测到。

室内光源控制光照强度在范围的更低端。手提灯光源控制光照强度在范围的更高端。观察者可以移动和调节手提灯光源以优化在不同生产设备遇到的限制条件内的特殊观察条件，所以手提灯光源的最大强度随距离的增大而降低。

通常使用聚光灯不会增加观察者观察到配方残留物的能力。淹没残留物的聚光灯的强度和/或从聚光灯的反射光会妨碍观察者检测到残留物的能力。这里有几个使用聚光灯来帮助观察者看见先前看不见的点。但是又更多的例子是观察者使用聚光灯开不到残留物，但是在环境灯光下能够看得到同样的残留物。实际上，手提灯光源的有效使用是观察者和环境的问题。

观察者观察残留物的观察监督在检测配方残留物的能力方面是一个关键参数。在环境光和最小角度，大于15°（图3）条件下，观察者在15英尺没有检测到大部分VRL在20英尺检测到很少。当观察角度增加到30°时，观察者在15到20英尺检测到更多的残留点。但相比15°的数据没有足够显著的差异。当观察角度增加至45°到90°时，观察者在15英尺几乎检测到所有的VRL在20英尺检测到大部分VRL。观察者在20英尺观察角度大于30°基本上能够检测到所有的ARL。当观察者的位置随着不锈钢背景变化时，观察者从10英尺相对平板45°观察角度最低到100Lux光照强度可以检测到所有VRL。

观察者可变性是确定原料药残留物的VRL（10）的一个因素。对这样研究来说，检查的每个参数对观察者检测配方残留的能力都有影响。观察者的可检测性取决于原料药的残留水平、观察者的观察距离、光照强度和观察角度。观察者可变性随着观察距离的增大而增加。观察距离成为超过10英尺和观察者可变性增加的一个因素。

观察者角度因素被认为有同样的趋势。在最小角度15°和30°观察者可变性可与其他参数相提并论。可是，在观察角度大于30°时，检测残留物的能力显著增加观察者的可变性相应地降低（图3和图4）。观察者残留可检测性可以用手提灯光源和环境光在400Lux下比较，在光照强度降低至100lux都不是一个重要的因素，在此条件下VRL的检测是不确定的（图6）。

确定了影响检测可视的残留物的能力的参数，残留物的观察就可以控制。在规定的观察条件下，一个经过培训的观察者将能够目视检查配方的VRL。观察应该在设备表面的10英尺内观察。这可以最小化光照强度或观察角度的影响。其次，观察者应该从大于30°的角度来观察表面。最后，环境光照水平应该至少在200Lux。否则可以使用手提灯光源。

应用

中试车间使用VRL

新化合物引入中试车间VRL的使用在前面已经描述（10.12）。在新化合物在中试车间生产前，应该建立原料药的VRL。在起始批次生产完后，清洁设备并使用VRL目视检查确认当前的清洁程序是充分的，新的化合物不是需要进一步验证的新的最差条件。这个应用与其风险降低见表4.

VRL也用于在中试车间清洁的定期评估。每月使用VRL的独立的目视检查在几个设备上执行来保证日常清洁去除所有产品残留。这些检查是除了日常目视检查以外由生产技术员在每次使用后执行的清洁度的检查。这些独立的定期检查检查中试车间所有不同类型的设备以产生在中试车间的连续清洁有效性的全面回顾。

在中试车间的其他VRL的使用包括技术转移至合同或转移至生产工厂。因为在工厂之间清洁程序是不同的，VRL是对在线清洁的分析方法转移和测试的快速简单的确认。此策略更多地应用于研发项目的早期生产批次数量有限的情况和化合物相对无毒的情况。

VRL也能用来工厂中新设备的引进。VRL将用来确保最低限度的清洁和证明与先前经过验证的程序的清洁有效性相关的等效性。为新的或改装的设备开发清洁程序与VRL一起获取在线设备的有效的方式。

在研发中优化新的清洁程序是VRL的一种潜在应用。清洁循环次数可能使用VRL测定作为可接受标准来挑战。一个更直接的好处将用手工清洁程序来实现。清洁设备的人员将用可见限度有效地确定最佳的擦洗时间和冲洗体积。

中试车间的清洁验证项目基于定性的目视检查和擦拭样品检测（13）。最近的清洁验证研究（14）采用了VRL和擦拭样品一起测试。清洁的设备既要通过擦拭测试也要通过VRL测试。然而擦拭含量结果高于基于VRL数据的期望值。一个研究总结了化合物在高的UV吸收下已经反应并形成了对映异构体。调查证明了结合擦拭回收率建立VRL数据的价值。

在生产车间使用VRL

应用VRL作为表面取样的替代的几个机会已经在使用GMP的生产车间被识别出来了。工艺控制和程序也已经被确定用来降低在GMP车间使用VRL的风险。考虑到VRL测定已经建立（10、11），设备目视检查的相关可及性、这些应用的范围将首先适用于生产操作。

如中试车间一样，VRL数据可以用来开发新的或优化现有清洁程序。对手工清洁程序，VRL小于ARL，在GMP工厂日常文件和清洁记录的程度将合理化。一旦最佳擦洗时间和冲洗体积已经验证并整合进清洁程序，目视清洁可以是唯一的日常需要文件证明的关键参数。使用VRL，由第二个检查目视清洁确认执行并确保残留水平低于可接受残留水平。这个程序消除日常记录实际清洁参数数据的需要（比如擦洗时间和冲洗体积）并减少必须为上市药品保存的GMP文件的数量。

VRL数据和目视检查可以应用来支持新产品引入现有已验证的产品矩阵。为多产品共线设备模块验证最差条件的产品矩阵或括号产品残留的使用是行业通用规范也为法规指南所支持（7，15-17）。最佳规范包括不同产品和中间体相关溶解性和可清洁性的评价。实施实验室研究直接来比较目标化合物和产品的相关可清洁性。可清洁性快速廉价的测试方法以前已经报道过（18）。在矩阵中所有化合物的相关毒性数据也应该审核，验证研究将使用在矩阵中最毒化合物计算出的ARL来挑战最差条件化合物的清洁去除。当新产品引入时，毒性和可清洁型必须评估关于化合物是否代表一个新的最差条件。如果不会新的最差条件，新化合物的VRL可以与已验证的ARL相比较。如果新化合物小于ARL，单独的目视检查应该可以令人满意地用于新产品的清洁程序的再验证。

生产间隔（生产阶段）和使用完到清洁之间的间隔是必须验证的工艺参数。理论上讲，一个设备上生产的批次越多，残留物料负荷越大，也就越难清洁。因此需要在不同长度的生产阶段后挑战清洁循环。尽管如此，某些产品物理、化学和表面粘附性能不会随着生产阶段长短而改变。对生产这些产品（干法处理）而言，某些类型的设备设计上就不允许残留物随着时间积聚。这种设备可以倾斜让产品通过重力去除，通过一批后残留物料（残留物料的数量和性质）与同一生产阶段多批产品生产后残留物料（比如自由下料）的比较是差不多的。这就可以日常通过目视检查来确认。对于自由下料设备的生产的稳定的产品，基于目视检查与拓展已验证的生产阶段的长度应该低至几乎没有工艺风险。日常检查目视清洁将降低产品残留物的残留的潜在工艺风险并确认清洁性能。同样的原理可以应用来扩展一样正的使用完到设备清洁之间的间隔时间。

一旦清洁工艺在GMP生产环境被验证工艺应该定期监控以确保一致和稳健的性能。独立的目视检查将被整合进入定期评估项目中来确认清洁工艺保持在控制状态。第二人应该检查目视清洁，再清洁的频率是评估清洁性能的一个适当的量度。额外的控制帮助确保已验证工清洁工艺的稳健性。使用适当的VRL项目，目视检查可以代替表面或冲洗测试来证明持续一致的清洁性能。

结论

可见残留限度（VRL）已经在中试车间和生产工厂从风险评估的角度进行了评价，VRL应用的机会已经同其相关风险的可接受降低措施一起被识别出来。