基于物質(zhì)流分析的丹紅注射液制藥過程質(zhì)量控制研究*

李 正 ，潘萬芳，朱立明 ，姜 毅 ，王臣臣 ，趙 濤 ，趙步長

（1.天津中醫(yī)藥大學中醫(yī)藥研究院，現(xiàn)代中藥省部共建國家重點實驗室，天津 300193;2.浙江大遠智慧制藥工程技術有限公司，杭州 311100；3.山東丹紅制藥有限公司，菏澤 274000）

現(xiàn)代藥品質(zhì)量控制理念從“質(zhì)量源于檢驗”（QbT）經(jīng)歷“質(zhì)量源于生產(chǎn)”（QbP）發(fā)展到“質(zhì)量源于設計”（QbD）。根據(jù)這種理念上的改變，就要求藥品質(zhì)量監(jiān)管的控制點要逐漸前移，從過去單純依賴終產(chǎn)品檢驗，到對生產(chǎn)過程的控制，再到產(chǎn)品的設計和研究階段的控制。QbD質(zhì)控模式將藥品質(zhì)量控制提前至上游的研發(fā)過程，它是一種基于事前控制的藥品質(zhì)控模式。要實現(xiàn)事前控制，要求控制者必須對過程有透徹的了解，具有準確的過程質(zhì)量預測能力，清楚藥品質(zhì)量風險因素，其基礎是對藥品生產(chǎn)過程科學認知和全面風險分析與管理[1-2]。中藥成分復雜，多種成分協(xié)同起效，僅憑單個成分的測定不能科學反映中藥有效性和安全性。由于歷史的原因，中藥生產(chǎn)過程質(zhì)量控制往往依賴藥工經(jīng)驗，缺少對于制藥過程中物質(zhì)轉移與變化規(guī)律的研究與理解，這也成為中藥制藥過程質(zhì)量控制中實行QbP和QbD難點。因此研究各化學成分的物質(zhì)流即藥效物質(zhì)在每個制造工序中的變化規(guī)律，是實現(xiàn)中藥數(shù)字制藥和過程質(zhì)量控制的基礎[3-7]。

本研究針對中藥數(shù)字制藥技術與質(zhì)量控制進行基礎研究，以丹紅注射液工業(yè)生產(chǎn)過程研究對象，收集其中間工序物料的化學成分和紫外光譜數(shù)據(jù)，闡明生產(chǎn)過程中各物質(zhì)成分的變化與轉移規(guī)律，辨析關鍵質(zhì)控指標和關鍵生產(chǎn)工序，實現(xiàn)其生產(chǎn)過程的數(shù)字化表征與量化建模，建立各工序的質(zhì)量監(jiān)測模型以保障丹紅注射液質(zhì)量一致性。

1 儀器與藥品

Agilent 1200高效液相色譜儀（美國安捷倫公司），UV－2450紫外可見光譜檢測儀（日本島津公司），Simca－P 12.0 軟件，Matlab（R2013a）軟件。

對照品：丹參素鈉（批號110855-201210），購自中國食品藥品檢定研究院。紫草酸（批號JL140512004），購自上海將來試劑。4-香豆酸（批號20130915），原兒茶醛（批號T01013FB14），羥基紅花黃色素A（批號 Z01010BA13），迷迭香酸（批號 20140109），丹酚酸 B（批號 20140318），丹酚酸 A（批號 YF0207SA12），5-羥甲基糠醛（批號20120616），購自上海源葉生物科技有限公司。

2 方法與結果

2.1 樣品采集 分析所使用的樣品均采集自丹紅注射液實際生產(chǎn)過程中，所采樣品涉及生產(chǎn)過程中幾個主要工序步驟，包括水提濃縮工序、醇沉工序、醇沉濃縮工序、水沉收水工序以及原液精制工序。樣品包括水提濃縮液、一次醇沉上清液、一次醇沉濃縮液、二次醇沉上清液、二次醇沉濃縮液、一次水沉液、水沉收水浸膏以及丹紅原液。

2.2 紫外光譜采集 光譜采集條件：掃描波長200～450 nm，波長間隔1 nm，石英比色皿的光程5 mm，以去離子水為參比進行基線校正，樣品液視情況進行稀釋離心后，取上清液進行光譜掃描，每個樣品做3次掃描，取平均作為樣品的紫外分光光度法（UV）的光譜數(shù)據(jù)。

2.3 物質(zhì)成分含量一致性考察 基于高效液相色譜法（HPLC）數(shù)據(jù)分析得到9種化學成分在每個工序中的相對標準偏差（RSD），以此表征批次間質(zhì)量一致性。結果見表1，表明丹紅注射液幾種主要成分（丹參素鈉、原兒茶醛、4-香豆酸、迷迭香酸、紫草酸、丹酚酸B）的相對標準偏差在所考察的工序中均在10%以內(nèi)，其成分含量相對穩(wěn)定。企業(yè)可以增加藥效作用相對明確，且含量較高的成分如丹酚酸B等質(zhì)控指標，以提高質(zhì)量控制標準。丹酚酸A的波動情況較為顯著，其相對標準偏差遠大于其他成分，這也證明了丹酚酸A的不穩(wěn)定特性，極易分解，過程中對丹酚酸A的檢測及控制難度較大，不適合作為質(zhì)控指標進行過程控制。

2.4 平均收率計算物質(zhì)收率以公式C1×V1/（C2×V2）計算，其中C1、C2分別為工序輸入以及輸出物料中有效物質(zhì)的體積濃度，V1、V2分別為工序輸入以及輸出的體積。根據(jù)已收集的工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，分析了中間品物質(zhì)成分在6個工序（一次醇沉過程、一次醇沉濃縮過程、二次醇沉過程、二次醇沉濃縮過程、水沉收水過程及原液精制過程）中的轉移規(guī)律，得到了各階段各物質(zhì)成分的收率范圍及平均收率情況，見表2。羥基紅花黃色素A在整個生產(chǎn)過程中持續(xù)降低，且降低幅度較大，尤其在水沉收水過程中，該物質(zhì)的平均收率僅為2.6%，這也造成實際檢驗分析過程中，羥基紅花黃色素A在最終產(chǎn)品中極難被檢測出。同時5-羥甲基糠醛作為檢測物質(zhì)中唯一的有害物質(zhì)，其在水沉收水過程中呈現(xiàn)出顯著增加的趨勢，過程中其平均收率達到944%，表明水沉收水過程是關鍵工序，需要對該工藝過程進行PAT建模分析，進一步優(yōu)化工藝參數(shù)。

表1 丹紅注射液質(zhì)量一致性分析

表2 丹紅注射液生產(chǎn)過程回收率分析

2.5 物料衡算分析 針對醇沉與水沉過程進行物料衡算分析，本研究辨析了物質(zhì)成分變化的物理變化和化學轉化因素。針對一次醇沉、二次醇沉和一次水沉過程，生產(chǎn)過程取樣，分析過程前后樣品中物質(zhì)成分含量，同時取過程產(chǎn)生的廢料（醇沉渣、水沉渣），檢測廢料中的各物質(zhì)成分的含量，分析過程物質(zhì)平衡及轉移變化。

以一次醇沉為例顯示一次醇沉前后，見圖1。丹酚酸A的含量變化較大，醇沉液中物質(zhì)收率為71.57%，與此同時，在醇沉渣中丹酚酸A的含量極少，兩者總量之和遠小于濃縮液中丹酚酸A的總含量，可見在一次醇沉過程中，丹酚酸A通過降解途徑產(chǎn)生大量物質(zhì)損失。除丹酚酸A外，其他物質(zhì)如5-HMF、丹參素鈉、原兒茶醛、4-香豆酸、迷迭香酸、紫草酸、丹酚酸B、羥基紅花黃素A，其醇沉后物質(zhì)總含量與濃縮液中物質(zhì)總含量相比較，存在極小量的升高或降低，分析在過程中物質(zhì)的化學轉移情況較弱，主要是一些物理轉移；各物質(zhì)成分在醇沉液及醇沉渣中所占比例存在一定差異，其主要原因在于不同物質(zhì)在醇溶液中的溶解性能差異所導致。

圖1 一次醇沉過程物料衡算成分分析

2.6 建立批次過程質(zhì)量監(jiān)測模型 分別對HPLC分析數(shù)據(jù)與紫外光譜數(shù)據(jù)矩陣進行PCA分解，得到主成分得分的變化圖,Hotelling T2和DModX控制見圖2。計算各批次在每個時間點上得分的均值和SD值,采用均值±3SD的值作為得分控制圖的上下限。Hotelling T2采用95%控制上限,DModX采用均值+3SD的值作為控制上限。光譜預處理和多變量數(shù)據(jù)分析均使用軟件SIM.CA-P+12.0。

由圖可見HPLC和UV質(zhì)量控制模型均能有效探測出批次202超出控制限，其質(zhì)量需要進一步檢查和驗證。對于丹紅注射液的每一個工序均建立了HPLC和UV質(zhì)量控制模型，UV光譜可以有效代替HPLC進行過程質(zhì)量監(jiān)測，可以發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中可能影響產(chǎn)品質(zhì)量的細微變化，適合在丹紅注射液生產(chǎn)中被用作快速、適用的在線質(zhì)量監(jiān)測工具。測試批次的光譜數(shù)據(jù)經(jīng)由預處理后,投影到PCA模型上,計算得到該批次的得分、Hotelling T2和DModX統(tǒng)計量值,可以實現(xiàn)對批次過程的實時監(jiān)測,當觀測值超出控制限時,說明該批次出現(xiàn)了異常波動。

圖2 丹紅原液質(zhì)量控制圖

3 結果與討論

通過以上分析可以發(fā)現(xiàn)，丹紅注射液主要化學成分在各個工序中具有較好的批次間質(zhì)量一致性，RSD均在10%以內(nèi)。通過物料衡算發(fā)現(xiàn)了各個成分轉移與變化的規(guī)律。基于UV光譜的批次生產(chǎn)監(jiān)測方法可以發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中可能影響產(chǎn)品質(zhì)量的細微變化，適合在丹紅注射液生產(chǎn)中被用作快速、適用的在線質(zhì)量監(jiān)測工具。

對于中藥生產(chǎn)過程的數(shù)字化、模型化與定量化研究，首先需要清楚地了解生產(chǎn)過程中的物質(zhì)成分轉移與變化規(guī)律，在此基礎上才有可能建立質(zhì)量控制與預測模型，實現(xiàn)對中藥生產(chǎn)的過程質(zhì)量控制。

[1]程翼宇，瞿海斌，張伯禮.論中藥制藥工程科技創(chuàng)新方略及其工業(yè)轉化[J]，中國中藥雜志，2013，38（1）：3-5

[2]張伯禮，范驍輝，劉 洋，等.中成藥二次開發(fā)戰(zhàn)略及其核心技術體系[J].中國中藥雜志，2013，38（22）：3797-3800

[3]Xiong HS,Yu LX,Qu HB.Batch-to-batch quality consistencyevaluation of botanical drug products using multivariate statisticalanalysis ofthechromatographic fingerprint[J].AAPS Pharm Sci Tech,2013,14(2):802-810.

[4]Xiong HS,Gong XC,Qu HB.Monitoring batch-to-batchreproducibility of liquid-liquid extraction process using inline near-infraredspectroscopy combined with multivariate analysis[J].Journal of Pharmaceutical andBiomedical Analysis,2012,70:178-187.

[5]嚴斌俊,劉爽悅,瞿海斌,等.基于紫外光譜的丹紅提取液質(zhì)量快速分析技術[J].中國中藥雜志,2013,6(11):1676-1678.

[6]李振皓，錢忠直，程翼宇.基于大數(shù)據(jù)科技的中藥質(zhì)量控制技術創(chuàng)新戰(zhàn)略[J].中國中藥雜志，2015，40（18）：175-179.

[7]瞿海斌，程翼宇，王躍生.論加速建立現(xiàn)代化中藥制造工業(yè)的若干制藥工程技術問題[J].中國中藥雜志，2003，28(10):904.