注射用胰蛋白酶生產控制策略

陳辰 崔智睿 黃臻輝

摘 要 目的：基于質量源于設計（quality by design，QbD）的理念，優化注射用胰蛋白酶的生產工藝。方法：通過對本品生產工藝中一些參數的考察，并以注射用胰蛋白酶的效價和質量為評價指標，篩選出顯著影響本品質量的工藝變量，并其進行工藝優化。結果：配液過程中當注射用水溫度保持在8～12 ℃、中間體藥液從配液結束到灌裝結束的放置時間不超過6 h、放置溫度為8～15 ℃、升華干燥溫度為-5～-7 ℃、升華干燥時間為6 h的條件下，能夠得到質量較好的注射用胰蛋白酶。結論：在應用QbD理念所篩選出來的工藝參數范圍內，能夠制備安全、有效、質量可控的注射用胰蛋白酶。

關鍵詞 質量源于設計 注射用胰蛋白酶 工藝優化

中圖分類號：R944.2 文獻標志碼：A 文章編號：1006-1533（2018）13-0087-05

Control strategy for the production of trypsin for injection

CHEN Chen*， CUI Zhirui， HUANG Zhenhui**

（Shanghai NO.1 Biochemical and Pharmaceutical Co.， Ltd.， Shanghai 200240， China）

ABSTRACT Objective： To optimize the manufacturing process for the production of trypsin for injection based on the concept of quality by design （QbD）. Methods： Process variables that would affect the quality of the trypsin for injection were screened out by the investigation of some parameters in the production process based on its potency and quality as evaluation indicators and an optimized process was finally obtained. Results： Trypsin for injection with good quality was produced under such conditions as the temperature of the water for injection at 8～12 ℃， the storage time of intermediate solution from the end of solution preparation to the end of filling maintained for less than six hours at 8～15 ℃， the time for the freeze-drying process lasted for six hours and its temperature at -5～-7 ℃. Conclusion： Safe， effective and quality controllable trypsin for injection can be prepared in the range of process parameters screened out based on QbD concept.

KEY WORDS quality by design； trypsin for injection； process optimization

美國食品藥品管理局（FDA）于2006年提出了QbD的理念，它是一種在可靠的科學和質量風險管理基礎之上的、預先定義好目標并強調對產品與工藝的理解及工藝控制的一個系統的研發方法，同時也是對產品從最初的概念階段到最終的工業化的一種精心設計：通過對藥物理化性質在處方設計、工藝參數選擇、物料控制等方面的深入研究，達到對產品屬性、生產工藝與產品質量之間關系的透徹理解，進而確定最佳的處方工藝[1- 3]。

注射用胰蛋白酶為肽鏈內切酶，臨床上用于清除血凝塊、膿液、壞死組織及炎性滲出物，用于壞死性創傷、潰瘍、血腫、膿腫及炎癥等的輔助治療；各種眼部炎癥、出血性眼病以及眼外傷、視網膜震蕩等；毒蛇咬傷，使毒素分解破壞，具有自身降解作用[4-5]。其在水溶液中的穩定性較差，因此通常將其制備成粉針劑。在其生產過程中往往以水為溶劑，因此易發生水解，使其效價降低，甚至超出藥典所規定的限度。而在凍干過程中，往往要經過較高的干燥溫度（25～37 ℃）和較長的干燥時間（20～48 h），也會導致注射用胰蛋白酶成品的性狀、溶液澄清度與顏色及復溶時間等物理性狀亦不符合藥典規定。

本研究應用QbD理念，對影響注射用胰蛋白酶質量的因素進行深入的研究，從而確保制備出具有良好質量的注射用胰蛋白酶。

1 材料和方法

1.1 儀器

AL104分析天平（瑞士梅特勒-托利多公司）；FE20 pH計（瑞士梅特勒-托利多公司）；UV-2450紫外可見分光光度計（日本島津公司）；KF-1卡爾費休水分測定儀（瑞士梅特勒-托利多公司）；LYO1.0真空冷凍干燥機（上海東富龍科技股份有限公司）。

1.2 試劑

胰蛋白酶（上海上藥第一生化藥業有限公司，批號：140801）；N-苯甲酰-L-精氨酸乙酯鹽酸鹽（SigmaAldrich，批號：150310）；鹽酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀均購自國藥集團試劑有限公司。

1.3 方法

1.3.1 注射用胰蛋白酶效價測定及質量評分

效價按照《中國藥典》2015年版二部注射用胰蛋白酶項下效價測定方法測定[6]。

以性狀、溶液澄清度與顏色、復溶時間及效價為評價指標，對注射用胰蛋白酶質量綜合評分（總滿分100分，各評價指標的滿分均為25分）。其中產品若為類白色疏松塊狀物則其性狀評分即為25分，反之則為0分；溶液若澄清無色則其溶液澄清度與顏色評分即為25分，反之則為0分。評分與復溶時間和效價關系見表1。

1.3.2 注射用胰蛋白酶的制備

稱取處方量的胰蛋白酶（為標示量的115%），加入到一定溫度的注射用水中，攪拌使其完全溶解，補加一定溫度的注射用水至終體積，0.2 mm微孔濾膜過濾，灌裝，半壓塞，進箱，凍干。

1.3.3 注射用胰蛋白酶的風險分析

根據Design expert 8.0.6實驗設計軟件綜合考察工藝因素對產品質量的影響，并通過Box-Behnken實驗設計對各因素進行排列和比較，找出配液過程中注射用水溫度（℃）、中間體藥液放置溫度（℃）及時間（h）、中間體藥液pH及凍干過程中升華干燥的工藝5個因素中顯著影響注射用胰蛋白酶質量的因素。

1.3.4 實驗設計篩選變量及工藝優化

在注射用胰蛋白酶的風險分析結果的基礎上，以除pH以外的4個因素為考察對象，以注射用胰蛋白酶的質量（包括：性狀、溶液澄清度與顏色、干燥失重、效價）為評價指標，利用Box-Behnken實驗設計篩選出對注射用胰蛋白酶質量影響較顯著的因素及考察各因素與注射用蛋白酶質量的相關性，并對相應因素的參數進行優化[7]。

1.3.5 穩定性考察

根據Design expert 8.0.6實驗設計軟件綜合評價后給出的最佳制備條件，制備3批注射用胰蛋白酶，將樣品進行市售包裝，按照《中國藥典》2015年版四部中原料藥物與制劑穩定性試驗指導原則中的方法分別于溫度（40±2）℃、相對濕度75%±5%下進行加速穩定性實驗和溫度為（25±2）℃、相對濕度為60%±5%下進行長期穩定性試驗[6]354-356。

2 結果

2.1 風險分析

結果表明，中間體藥液的pH值對注射用胰蛋白酶的質量無顯著影響，而配液過程中注射用水溫度、中間體藥液放置溫度及時間、凍干工藝對注射用胰蛋白酶質量均有顯著影響，且配液過程中注射用水溫度對注射用胰蛋白酶質量的影響最為顯著（表2）。

2.2 變量及工藝優化

2.2.1 配液工藝優化

以配液過程中注射用水溫度、中間體藥液放置溫度及時間3個因素為考察對象，以注射用胰蛋白酶效價為評價指標，結果如表3所示。

根據相關系數可知（表4，上述因素均與注射用胰蛋白酶效價呈負相關，即注射用胰蛋白酶的效價隨著注射用水溫度及中間體藥液放置溫度的升高、中間體藥液放置時間的延長而降低（圖1）。

2.2.2 凍干工藝優化結果

通過調節升華干燥溫度和時間兩個參數，并以凍干產品的性狀、溶液澄清度與顏色、復溶時間及效價為評價指標（以百分制評價），以Box-Behnken效應面法對注射用胰蛋白酶的凍干工藝進行優化[8-9]。結果見表5。

由表6中相關系數可知，在一定范圍內，升華干燥溫度和升華干燥時間均與注射用胰蛋白酶質量呈正相關。在所試驗的升華干燥溫度（-5～-15 ℃）范圍內，注射用胰蛋白酶質量隨升華干燥溫度的升高而提高；而注射用胰蛋白酶質量與升華干燥時間呈一種拋物線型的相關性，即升華干燥時間過短或過長均無法得到較好質量的注射用胰蛋白酶（圖2）。

2.3 工藝優化驗證

鑒于上述試驗結果及考慮到生產中的可行操作條件，選擇注射用水溫度10 ℃、中間體藥液放置溫度10 ℃和放置時間6 h，制備3批樣品進行穩定性考察（加速6個月及長期24個月）。結果表明，采用工藝優化后的參數生產的注射用胰蛋白酶的質量均符合藥典標準（表7）。

3 討論

QbD理念是以預先設定的目標產品質量特性為研發起點，在了解關鍵質量屬性和工藝參數的基礎上[10]，通過實驗設計（DoE）量化因變量對自變量的響應值，來了解自變量之間以及各個自變量與因變量之間的相互關系，從而確定對因變量影響最顯著的自變量，進而確定產品的關鍵質量屬性。

原工藝中配液過程中注射用水溫度控制在15～25 ℃，中間體藥液放置溫度為室溫，放置時間3 h。凍干工藝中升華干燥溫度為-10～ -12 ℃，干燥時間為10～12 h。由于配液溫度較高，有時會導致藥品中間體效價低于藥典標準要求的下限值（90%），此外中間體藥液在室溫放置時要求不超過3 h，這就要求中間體檢驗必須在短時間內完成，同時生產批量不宜過大，以防止由于后續灌裝、進箱時間較長，而超出工藝時限，影響最終產品的質量。藥品的冷凍干燥過程一般分為兩個階段，即升華干燥階段和解析干燥階段，其中升華干燥階段主要除去自由水，解析干燥階段主要除去結合水，而通常產品中自由水的含量可達到90%，結合水的含量僅為不到10%，因此升華干燥階段為整個冷凍干燥過程中的關鍵步驟，因此在不影響產品質量的前提下，如何優化升華干燥工藝，縮短凍干時間，以減少能耗，增加經濟效益是一個亟待解決的問題。原工藝中設定的升華干燥溫度較低，使水分升華的速率較慢，進而需要更長的干燥時間，故需通過提升升華干燥溫度，使其干燥時間縮短至僅需6 h。

采用本研究的工藝參數所制備的注射用胰蛋白酶，可以確保配液過程中注射用胰蛋白酶的效價均符合藥典標準，且使中間體檢驗獲得更加充裕的時間，藥品的批量也可適當增加，同時由于凍干時間的縮短，降低了能耗等生產成本，最終提高了注射用胰蛋白酶的生產效益。

參考文獻

[1] 蔣煜， 楊建紅， 王亞敏. “質量源于設計”在仿制注射劑處方工藝研究中的應用[J]. 中國新藥雜志， 2014， 23（8）： 921-924， 954.

[2] 仲小燕， 梁毅. 實施“質量源于設計”的五個關鍵因素[J]. 機電信息， 2011（23）： 14-17， 45.

[3] 王明娟， 胡曉茹， 戴忠， 等. 新型的藥品質量管理理念“質量源于設計”[J]. 中國新藥雜志， 2014， 23（8）： 948-954.

[4] 丁凌霄， 孟俊祥， 龍崢， 等. 胰蛋白酶的提取純化及酶學性質的研究[J]. 糧食與食品工業， 2013， 20（2）： 40-43.

[5] 李素霞， 趙致， 馮矗. 即配即用型的胰蛋白酶制劑. CN102533704A[P]. 20120704.

[6] 國家藥典委員會. 中華人民共和國藥典（2015年版）二部[M]. 北京： 中國醫藥科技出版社， 2015： 1170.

[7] 張小飛， 邢傳峰， 果秋婷. 基于質量源于設計（QbD）理念優化穿心蓮內酯固體脂質納米粒[J]. 中草藥， 2015， 46（2）： 194-200.

[8] 郭彥偉， 李保國， 郭柏松， 等. 藥品凍干工藝過程分析技術研究進展[J]. 流體機械， 2014， 42（6）： 75-79.

[9] 張小飛， 果秋婷， 楊姣. 基于QbD理念優化注射用米氮平凍干工藝[J]. 中國醫藥工業雜志， 2013， 44（8）： 778-780.

[10] 徐麗敏， 劉燕琳. “質量源于設計”理念探討[J]. 科學中國人， 2014（2）： 8-9.