如何正確進行儀器性能的確認？

文/ 王欣

分析儀器是開展藥品質量檢驗工作的必要設備——分析儀器的驗證作為儀器使用前的一個重要環節，其目的在于通過書面形式，證明整個測量過程能夠達到預期效果，即能夠獲得穩定、可靠和準確的分析數據。

制藥生產關系到人們的生命健康，其數據的真實準確至關重要。分析儀器是進行藥品質量檢驗工作的必要設備，《藥品生產質量管理規范（2010年修訂）》第一百四十條明確提出，應當建立確認與驗證的文件和記錄，并能以文件和記錄證明達到以下預定的目標：

（一）設計確認應當證明廠房、設施、設備的設計符合預定用途和本規范要求；

（二）安裝確認應當證明廠房、設施、設備的建造和安裝符合設計標準；

（三）運行確認應當證明廠房、設施、設備的運行符合設計標準；

（四）確認應當證明廠房、設施、設備在正常操作方法和工藝條件下能夠持續符合標準；

（五）工藝驗證應當證明一個生產工藝按照規定的工藝參數能夠持續生產出符合預定用途和注冊要求的產品。

分析儀器屬于檢驗設備，屬于上述（四）的范疇，而PQ（Performance Qualification）的含義即性能確認。性能確認不僅在《藥品生產質量管理規范》中有明確規定，在美國藥典USP＜1225＞分析方法驗證、ICH分析方法驗證的通則里也有相關要求。

分析儀器的性能確認包括哪些項目？這些項目的具體含義分別是什么？本文以藥企常用的分析儀器“總有機碳分析儀”（TOC分析儀）為例，對性能驗證作出科學詮釋，旨在減少儀器故障的發生率，避免不合格情況的出現，將風險降到最低（圖1）。

圖1 使用實驗室TOC分析儀進行制藥用水分析

檢驗方法驗證

檢驗方法驗證（即檢驗儀器的確認）是根據檢測項目的要求，預先設置一定的驗證內容，并通過設計合理的實驗來驗證所采用的分析方法是否符合檢測項目的要求。檢驗方法驗證的基本內容包括方案的起草、審批以及檢驗儀器的確認。其中，方案的起草與審批，企業需根據自身情況進行撰寫。至于檢驗儀器的確認，則包括多個檢測項目。

驗證參數釋義

《藥品生產質量管理規范（2010年修訂）》中明確指出，檢驗方法驗證的檢測項目包括精密度、定量限/檢測限、準確度、線性/范圍、專屬性、樣品溶液穩定性以及系統適應性。以下是這些驗證參數的具體含義。

精密度

精密度指在一定的受控條件下重復測定均一樣品所得測定值的一致程度，它反映了測量系統存在的隨機誤差大小。比如，用不同品牌的總有機碳分析儀對同一個水樣進行測定，儀器的精密度越高，測量數據就越集中，倘若測量數據均集中在真值附近，則測量結果就越理想。舉例而言，同樣配置500 ppb（1 ppm=1 mg C/l，1 ppb=1μg C/l）的標準蔗糖溶液，表1的兩組數據中，數據A的精密度較好。

表1 兩組數據的精密度對比

準確度

準確度指在一定實驗條件下多次測定的平均值與真值相符合的程度，用來表示誤差的大小。精密度和準確度的區別就如同士兵打靶，如果子彈頭分布很松散，則表明射擊精密度低；如果子彈頭密集在一起，則表明射擊精密度高。在射擊精密度高的情況下，聚集在槍靶中心的子彈頭越多，則準確度越高。圖2表示精密度高，準確度低；圖3則表示精密度低，準確度高。

圖2 精密度高，準確度低

圖3 精密度低，準確度高

定量限/檢測限

定量限（Limit of Quantification，LOQ），指可定量測定樣品中待測組分的最低濃度或最低量。此處所指的最低濃度，應滿足上述精密度和準確度的要求。比如在滿足1%精密度和±2%準確度的前提下，測量最低濃度為4 ppb的水樣。如果低于這個值，測量結果將不再準確。

檢測限（Limit of Detection，LOD），指能夠被識別和檢測的最低濃度。當儀器處于穩定狀態時，儀器本身存在著噪聲會導致測量讀數出現漂移和波動。此值通常是儀器噪聲水平標準偏差的3倍，檢測限表示檢測器對測定物質敏感程度的指標，其值越低，則說明檢測器性能越好。

線性/范圍

在給定范圍內，所提供的樣品與測試結果之間存在線性關系。通常，兩點確定一條直線，對于最后的測試數據要求，應列出回歸方程、相關系數、殘差平方和以及線性圖（或其他數學模型）。回歸系數以1為基準，距離1越近則表示線性越好。

專屬性

專屬性指在其他成分（如雜質、降解產物、輔料等）可能存在的情況下，采用的方法能準確測定出被測物的特性，反映的是對被測物質準確而專屬的測定能力，是用于復雜樣品分析時相互干擾程度的度量。比如，對于總有機碳分析儀而言，不論樣品化學結構或分子組成如何，都能準確地測量出其中的有機碳化合物。

以此建立專屬性驗證標樣組，所使用的品種如下：

● 1瓶試劑水（空白溶液）；

● 1瓶500 ppb的TOC標樣（甲醇）；

● 1瓶500 ppb的TOC標樣（煙酰胺）；

● 1瓶500 ppb的TOC標樣（鄰苯二甲酸氫鉀，簡稱KHP）。

甲醇的分子式為CH3OH，由甲基和羥基組成，一個分子中僅含有一個碳原子，具有醇的化學性質，容易揮發和流失。即便只有一個碳原子，總有機碳分析儀仍能探測到它的存在，說明其專屬性是合格的。

煙酰胺含有一個氮的雜原子，同樣適用于含碳物質的測試。通過專屬性測試，也能夠測量出其中含有的物質。

KHP是一種呈無色單斜結晶或白色結晶性粉末狀的化學物質，其特點是具有一個苯環，較難氧化，化學性質穩定，便于保存。可使用KHP進行檢測，進而反映儀器的氧化能力。

樣品溶液穩定性

樣品溶液穩定性也稱魯棒性，是指儀器在受到擾動或者不確定的情況下，仍然可以維持某些性能的特性。英文名字為Robustness，即健壯和強壯。標樣組設有以下幾個品種：

● 1瓶試劑水（空白溶液）；

● 1瓶500 ppb的TOC標樣（USP 蔗糖）；

● 1瓶500 ppb的TOC標樣（USP 1,4-苯醌）。

根據美國藥典USP＜1225＞分析方法驗證的要求，所使用的試驗方法必須是穩定的。舉例而言，TOC既與溫度無關，也與pH值無關，即使改變溫度或pH值，也不會影響樣品溶液的穩定性。

系統適用性

可通過兩種最極端的物質，即一個在自然環境中最容易氧化的物質“蔗糖”和另外一種在自然環境中最不容易氧化的物質“1,4-苯醌”進行測試。各自配置500 ppb濃度的蔗糖溶液、500 ppb濃度的1,4-苯醌溶液，以及空白溶液放置到總有機碳分析儀中進行測定，測定的響應值分別記為Rs、Rss以及Rw，通過測定三種溶液，確定總有機碳分析儀的適用性。響應效率（Re）按下列公式計算：

如果85 %＜Re＜115 %，則確定該分析儀適用。藥企可以根據自身生產的產品對風險進行評估。建議同步進行系統適用性測試（SST），以記錄整個測量系統的性能（即人員、工藝、儀器和標樣）。系統適用性標樣的可接受回收率范圍在85 %～115 %。如果能夠通過系統適用性測試，則表明總有機碳分析儀的氧化性能良好。

結語

藥企質量部和工程部人員不應只滿足于對照藥典和藥品GMP指南中有關規定的字面理解，而應該從根本上掌握性能驗證與各個測定項目的真正含義。在此基礎上，使用合格的分析儀器來滿足藥品質量檢測的需要。