制藥包裝頂空的頂空氧氣分析，以開發(fā)和驗證容器封閉完整性方法

抽象

通過激光頂空氧氣對具有空氣頂空的樣品進(jìn)行容器密封完整性測試（CCIT），以檢測小（≤20微米）和大（0.5-2毫米）缺陷，評估樣品在產(chǎn)品包裝生命周期的任何時間點(diǎn)的容器密封完整性（CCI）。本文將討論開發(fā)和驗證使用氧氣頂空分析對空氣頂空樣品的CCI方法，包括對不同容器尺寸和填充體積的考慮因素。

介紹

通過將空氣頂空樣品儲存在密封的氮?dú)猸h(huán)境中并監(jiān)測頂空氧氣的減少，可以對具有空氣頂空的樣品進(jìn)行基于激光頂空氧氣的容器密封完整性測試（CCIT）。這種非破壞性、定量、確定性測試可以檢測?。?le;20微米）和大（0.5-2毫米）缺陷，評估樣品在產(chǎn)品包裝生命周期中任何時間點(diǎn)的容器密封完整性（CCI）。本文將討論開發(fā)和驗證使用氧氣頂空分析對空氣頂空樣品的CCI方法，包括對不同容器尺寸和填充體積的考慮因素。

CCIT 在產(chǎn)品封裝生命周期內(nèi)的多個點(diǎn)上都很有用。進(jìn)行CCI測試的一個常見原因是代替無菌測試（食品和藥物管理局，2008）。對于許多藥物，例如腸外藥物產(chǎn)品，保持無菌是一個關(guān)鍵的質(zhì)量屬性。為了利用CCIT建立無菌質(zhì)量屬性，在放行時或初始時間點(diǎn)進(jìn)行傳統(tǒng)的無菌測試或其他經(jīng)過驗證的無菌釋放機(jī)制，以驗證產(chǎn)品批次是否無菌。然后，在未來的穩(wěn)定時間點(diǎn)（通常每年一次），可以執(zhí)行CCIT代替無菌，以確定沒有可能發(fā)生微生物污染的缺陷。

USP <1207>包裝完整性評估 – 無菌產(chǎn)品章節(jié)中列出了使用基于激光的頂空分析（包括氧氣頂空分析）進(jìn)行容器密封完整性測試。本文的方法開發(fā)和驗證遵循USP <1207>一章中列出的指南。（美國藥典公約，2016 年）。

CCIT的氧頂空分析

直觀地說，氧氣頂空分析可用于檢測容器中從頂部空間改變開始的泄漏（例如，吹掃的小瓶、在氮?dú)庀氯〉膬龈尚∑康龋?。如果容器、封閉或兩者之間的界面存在缺陷，容器中的氧氣含量會隨著時間的推移而增加。與陽性和陰性對照相比，監(jiān)測這種增加可以確定容器封閉的完整性。然而，許多產(chǎn)品都用簡單的空氣頂空而不是改變的頂空來塞。

氧頂空分析也可用于通過故意暴露在低氧/高氮環(huán)境中來確定具有初始空氣頂空的樣品的CCI。如果CCI破裂，這些挑戰(zhàn)條件將導(dǎo)致可檢測到的頂空氧氣減少。通常，首先測量樣品的初始氧濃度（約20%大氣氧）。然后將樣品放入用氮?dú)獯祾卟⒚芊獾娜萜髦?。或者，可以使用具有連續(xù)氮?dú)獯祾叩氖痔紫浠蝾愃迫萜鱽韯?chuàng)造挑戰(zhàn)條件。在氮?dú)庵袃Υ骖A(yù)定時間后，除去樣品，并第二次測量頂空氧濃度。計算每個容器的頂空氧氣變化，并與最大允許氧氣變化進(jìn)行比較。以下方法開發(fā)和驗證信息將側(cè)重于具有初始空氣頂空的樣品的情況。

方法開發(fā)

在開發(fā)空氣樣品的頂空氧CCIT方法時，必須確定四個相互依賴的參數(shù)：

1）要檢測的缺陷范圍（小缺陷和大缺陷）;

2）樣品在氮?dú)庵械倪m當(dāng)激發(fā)時間;

3）激發(fā)后測試窗口，用于從挑戰(zhàn)條件中移除樣品和測量;

4）最大允許氧變化（MAOC），這是最大允許變化，超過該變化，CCI應(yīng)被視為受損。

對上述參數(shù)有重大影響的一個因素是頂空的體積。當(dāng)樣品儲存在挑戰(zhàn)條件下時，頂空氣體濃度會隨著擴(kuò)散過程而變化。當(dāng)小瓶頂空含有空氣并放置在高氮/低氧環(huán)境中時，容器內(nèi)外的總壓力相等，但氧氣和氮?dú)鉂舛却嬖诜謮翰睢ｋS著時間的推移，分壓差將通過任何缺陷進(jìn)行平衡，從而導(dǎo)致小瓶內(nèi)頂空氧濃度的可測量下降。對于較大的頂部空間，需要更多的氧氣和氮?dú)馔ㄟ^缺陷擴(kuò)散，以在頂部空間較小的容器中產(chǎn)生等效的變化。換句話說，較大的頂空隨時間推移的頂空氧氣變化較慢。其中一個影響是，如果容器的液體填充量發(fā)生變化，也會影響成功檢測所需缺陷范圍的方法參數(shù)。

我們將概述的四個參數(shù)中的第一個是要檢測的缺陷尺寸范圍。目前的指南表明，CCI方法的缺陷檢測限預(yù)期為20微米或更小。我們使用的默認(rèn)初始小缺陷是激光穿過容器玻璃壁的 5 微米缺陷。但是，根據(jù)容器尺寸和客戶要求，缺陷范圍的下端使用了小至2微米或大至20微米的缺陷。對于缺陷范圍，我們通常以兩種方式之一創(chuàng)建缺陷。第一種是使用活檢打孔器（例如，2mm打孔器）在塞子中鉆出缺陷，去除材料并留下大缺陷。第二種方法是在塞子中插入一根針（例如，0.5 毫米內(nèi)徑、21 號、1 英寸一次性針頭，去除魯爾鎖）并在測試期間將其留在原位。

方法開發(fā)中確定的第二個參數(shù)是激發(fā)時間。為了檢測小缺陷，可以延長質(zhì)詢時間，直到可以檢測到為止。作為方法開發(fā)的一部分，我們使用陽性和陰性對照進(jìn)行運(yùn)行，并在多個時間點(diǎn)對其進(jìn)行測量，在測量之間將它們返回到氮?dú)饧ぐl(fā)條件，以確定最佳激發(fā)時間以檢測所需的最小缺陷。根據(jù)頂空體積，通常可以在暴露于氮?dú)馓魬?zhàn)條件下 6 到 48 小時后檢測到 5 微米缺陷。我們最常見的質(zhì)詢時間為 24 小時，允許單個分析師連續(xù)兩天同時測量初始和最終時間點(diǎn)。

要討論的第三個關(guān)鍵參數(shù)是挑戰(zhàn)后測試窗口，這是從挑戰(zhàn)條件中移除后的所有陽性對照仍可檢測到的經(jīng)過驗證的時間窗口。這是缺陷范圍中缺陷端較大的限制因素，因為它允許最快的頂空氧氣更換。無需將頂空氧分析儀放入氮?dú)獯祾呤痔紫渲?，因此有必要在測量前將樣品從氮?dú)庵腥〕?。從挑?zhàn)條件下移除后，樣品將繼續(xù)隨環(huán)境擴(kuò)散。如果長時間排除在激發(fā)條件之外，無論是否存在缺陷，所有樣品的測量都將與初始氧濃度相似。因此，確定并驗證挑戰(zhàn)后測試窗口非常重要，在該窗口內(nèi)可以檢測到整個缺陷范圍的變化。對于頂空容積較小的容器中的大缺陷，容器可以在不到 20 分鐘的時間內(nèi)與周圍環(huán)境平衡。雖然每個單獨(dú)的頂空氧測量都非常快（5-10秒），但使用正確的標(biāo)簽標(biāo)識進(jìn)行去除和測量的后勤工作可能需要一些時間，特別是對于大量樣品。因此，我們通常建議質(zhì)疑后測試窗口至少為 30 分鐘（通常針對挑戰(zhàn)后測試窗口為 30 分鐘到 2 小時）。如果在方法開發(fā)中去除缺陷30分鐘后仍無法檢測到缺陷，則將為缺陷范圍的頂端選擇較小的缺陷。

開發(fā)CCIT方法的第四個關(guān)鍵參數(shù)是MAOC，其用途與USP <1207>（美國藥典公約，2016）中討論的最大允許泄漏限值類似。這是一個特定于產(chǎn)品軟件包配置的值，用于區(qū)分泄漏包和非泄漏包。當(dāng)頂空是空氣時，MAOC將是頂空氧氣的最大減少。MAOC 需要大于在非泄漏包裝中觀察到的變化，小于在泄漏包裝中觀察到的變化。在無泄漏封裝中觀察到的變化通常是由于儀器噪聲引起的。對于挑戰(zhàn)時間較長的測試，還需要考慮滲透。通過組件的滲透是密封包裝中氣體進(jìn)入的來源，而不是由于缺陷。為了量化滲透引起的變化規(guī)模，可以在方法開發(fā)測試運(yùn)行中包括陰性對照。但是，對于通常用于此測試的48小時或更短的方法，與儀器噪聲相比，通?？床坏接捎跐B透引起的變化。

設(shè)置 MAOC 時應(yīng)考慮儀器噪聲。對于基于激光的頂空分析，噪聲受通過頂空的激光路徑長度和通過頂空后的激光功率的影響。激光路徑長度是激光通過容器點(diǎn)處容器的內(nèi)徑。容器的直徑越大，重復(fù)測量的標(biāo)準(zhǔn)偏差越好。例外情況是，如果容器也降低了激光功率，如果降低總功率的三分之二或更多，則可能會增加重復(fù)測量的標(biāo)準(zhǔn)偏差。功率顯著下降的常見原因是小瓶壁上的粉末/凍干碎片或琥珀色小瓶。通過對特定樣品瓶進(jìn)行初始和最終測量并比較該特定樣品瓶的變化，可以在很大程度上消除測量誤差的許多其他原因。這允許由于總路徑長度、蒸氣壓或其他可能影響氧氣測量的變量而導(dǎo)致的任何變化在兩個時間點(diǎn)上保持一致，并且對計算的變化影響較小。

除了測量精度（標(biāo)準(zhǔn)偏差）之外，設(shè)置MAOC時要考慮的另一個因素是復(fù)合誤差，這可能是由于校準(zhǔn)中的微小變化而發(fā)生的。為了考慮到這些情況，并且由于我們可以通過增加激發(fā)時間輕松增加陽性對照中的氧氣變化，我們建議使用測量范圍內(nèi)最大標(biāo)準(zhǔn)偏差的10倍作為MAOC的最小值。

作為方法驗證的一部分，使用重復(fù)測量測試樣品和氧標(biāo)準(zhǔn)品（用于校準(zhǔn)和確定儀器的系統(tǒng)適用性）來證明儀器測量所需封裝配置的能力。類似的測量可以作為方法開發(fā)的一部分，以建立驗證的驗收標(biāo)準(zhǔn)。

方法驗證

為了證實(shí)氧氣頂空方法，我們驗證了儀器正確測量所需容器中頂空氧氣的能力，以及該方法區(qū)分有缺陷的陽性對照和無缺陷的陰性對照的能力（即區(qū)分泄漏和非泄漏包裝）。

為了驗證儀器的功能，應(yīng)首先建立精密度、準(zhǔn)確度、線性度和中間精度的驗收標(biāo)準(zhǔn)。作為驗證的一部分，分析師分別測量氧標(biāo)準(zhǔn)品和測試樣品 10 次，然后將其用于計算以確定驗證參數(shù)。為了確定精度，可以使用測試樣品和氧標(biāo)準(zhǔn)品的n = 10測量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。對于線性和精度，可以將氧標(biāo)準(zhǔn)品的測量值與已知的氧濃度進(jìn)行比較，以計算線性和精度。對于中間精度，由第二位分析師重復(fù)上述操作，以建立中間精度，并在計算 n=20 個測量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差（每個分析人員 10 個）時具有額外的接受標(biāo)準(zhǔn)。

為了確定該方法檢測所需缺陷范圍的能力，驗證的結(jié)構(gòu)包括具有陽性和陰性對照的三次CCI運(yùn)行。陽性對照包括方法開發(fā)中確定的缺陷范圍兩端的缺陷。陰性對照可以包括樣品瓶和用與陽性對照相同的方法制備的對照（如果與樣品瓶不同）。為了確定方法特異性和穩(wěn)健性，分析人員執(zhí)行兩次運(yùn)行，在最小和最大挑戰(zhàn)時間各一次。最小挑戰(zhàn)時間運(yùn)行還包括對陽性對照的額外測量，以驗證挑戰(zhàn)后測試窗口。為了確定方法的中間精度，第二位分析師在與前一位分析師不同的日期（和儀器，如果有的話）以最短的挑戰(zhàn)時間執(zhí)行單次運(yùn)行。

結(jié)論

本文介紹的方法開發(fā)和驗證可用于為具有可測量頂空和初始空氣氧濃度的任何容器生成CCIT方法。然后，經(jīng)過驗證的測試方法可用于在整個產(chǎn)品生命周期中建立容器封閉完整性。在以后的穩(wěn)定時間點(diǎn)代替無菌，可以在很寬的缺陷范圍內(nèi)快速無損地測試樣品的缺陷，從而允許樣品重復(fù)使用以進(jìn)行進(jìn)一步測試。

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