王小亮，張秉華，鄧玉龍，牛龍青，繩金房

（1.陜西省食品藥品檢驗(yàn)研究院，陜西 西安 710065； 2.陜西省藥品技術(shù)審評(píng)中心，陜西 西安 710065）

現(xiàn)行藥品質(zhì)量控制方法大多是按照已制定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行的符合性抽樣檢驗(yàn)，但存在檢驗(yàn)項(xiàng)目有限而無(wú)法保證藥品整體質(zhì)量，檢驗(yàn)方法多具有破壞性而無(wú)法覆蓋全部樣品，檢驗(yàn)存在滯后性等問(wèn)題。因此，研究和發(fā)展過(guò)程分析技術(shù)進(jìn)行藥品質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，是當(dāng)前我國(guó)制藥企業(yè)需優(yōu)先解決的問(wèn)題之一［1?5］。近紅外光譜（NIR）由于具有穿透力強(qiáng)、不破壞樣品、環(huán)保，以及適用于定性定量分析、可通過(guò)光纖遠(yuǎn)距離在線檢測(cè)等特點(diǎn)，在國(guó)外已逐漸發(fā)展為普遍應(yīng)用的過(guò)程控制技術(shù)［6?9］。但受政策導(dǎo)向、資金實(shí)力、技術(shù)支持等因素限制，國(guó)內(nèi)尚無(wú)藥廠真正將近紅外技術(shù)用于藥品生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量監(jiān)控。為此，本研究中借助某企業(yè)生產(chǎn)基地優(yōu)勢(shì)，以諾氟沙星膠囊為突破點(diǎn)，針對(duì)其原料、輔料、中間體及終產(chǎn)品建立NIR 庫(kù)、一致性檢驗(yàn)定性模型和定量模型，以控制全生產(chǎn)過(guò)程中諾氟沙星膠囊質(zhì)量，并應(yīng)用于該企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)樣品的檢測(cè)，為初步實(shí)現(xiàn)原料、輔料的在線驗(yàn)收，混勻過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，以及終端產(chǎn)品的質(zhì)量控制提供參考。現(xiàn)報(bào)道如下。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

Matrix ?F 型近紅外光譜儀，配有1.5 m 長(zhǎng)固體光纖探頭測(cè)樣附件，銦鎵砷（InGaAs）檢測(cè)器，OPUS 5.5光譜分析軟件（德國(guó)Bruker公司）；2030C 型高效液相色譜儀，配有DAD 檢測(cè)器（日本Shimadzu 公司）；BP211D 型電子分析天平（德國(guó)Sartorius公司）。

1.2 試藥

諾氟沙星膠囊50批，諾氟沙星原料、3種輔料（十二烷基硫酸鈉、羧甲淀粉鈉、玉米淀粉）、中間體各20 批，明膠空心膠囊200粒，均由金花企業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司西安金花制藥廠提供。用于模型驗(yàn)證的其他企業(yè)的諾氟沙星膠囊樣品均購(gòu)自市場(chǎng)。

2 方法與結(jié)果

2.1 光譜采集

采用漫反射測(cè)量法，用固體光纖（取原料、輔料、中間體均插入取樣袋，片劑抵住片芯）直接檢測(cè)樣品NIR。光譜掃描范圍為12 000 ～4 000 cm?1，分辨率為8 cm?1，掃描64次，每批樣品測(cè)定6次。定性模型使用原始光譜建模，定量模型使用平均光譜建模。

2.2 模型建立與質(zhì)量控制

2.2.1 原料、輔料及中間體質(zhì)量控制

模型建立：采用最大適形指數(shù)（CI）法建立一致性檢驗(yàn)?zāi)Ｐ停?0］。通過(guò)計(jì)算參考光譜在每個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)i處吸光度的平均值（Ar，i）和標(biāo)準(zhǔn)偏差σ（σr，i），將每個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)的平均值±CI限度倍數(shù)的σ作為可信區(qū)間，計(jì)算待測(cè)光譜在該波長(zhǎng)點(diǎn)處的吸光度（As，i），按公式CIi=（As，i?Ar，i）/σr，i計(jì)算待測(cè)光譜的CI值（CIi）并與之前設(shè)定的CI限度比較，判斷待測(cè)光譜與參考光譜是否具有一致性。分別以西安金花制藥廠提供的諾氟沙星原料、十二烷基硫酸鈉、羧甲淀粉鈉、玉米淀粉及中間體各10批的原始NIR 建立一致性檢驗(yàn)定性模型［11］。原料、輔料及中間體的NIR見(jiàn)圖1，建模參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 一致性檢驗(yàn)定性建模參數(shù)Tab.1 The parameters of consistency test qualitative model

模型驗(yàn)證：分別以不同生產(chǎn)企業(yè)的諾氟沙星原料、輔料分別對(duì)建立的諾氟沙星原料、十二烷基硫酸鈉、羧甲淀粉鈉及玉米淀粉一致性檢驗(yàn)定性模型進(jìn)行驗(yàn)證；采用不同取樣時(shí)間的中間體對(duì)所建立的中間體模型進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果見(jiàn)圖2。結(jié)果顯示，所建立的模型均可有效區(qū)分不同生產(chǎn)企業(yè)的諾氟沙星原料、輔料及混合過(guò)程中不同時(shí)間段的中間體，可用于該企業(yè)原料、輔料的驗(yàn)收及中間體的質(zhì)量控制，實(shí)現(xiàn)原料、輔料的在線驗(yàn)收；混勻過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，節(jié)省時(shí)間、人力和物力成本。

2.2.2 諾氟沙星膠囊質(zhì)量控制

一致性檢驗(yàn)定性模型：模型建立同2.2.1 項(xiàng)。諾氟沙星膠囊NIR見(jiàn)圖3，一致性檢驗(yàn)?zāi)Ｐ万?yàn)證結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖3 諾氟沙星膠囊近紅外光譜圖Fig.3 The NIR spectrogram of Norfloxacin Capsules

圖4 諾氟沙星膠囊一致性檢驗(yàn)定性模型驗(yàn)證Fig.4 Validation test for consistency test qualitative model ofNorfloxacin Capsules

2.2.3 定量模型

選用OPUS 5.0光譜分析軟件及附帶的QUANT2軟件包，基于偏最小二乘法（PLS）定量原理建立定量模型［12?13］，采用交叉驗(yàn)證均方根誤差（RMSECV）評(píng)價(jià)模型準(zhǔn)確性。其公式如下。

式中，Nc、YCVi和Yi分別表示校正集樣品數(shù)量及交叉驗(yàn)證中樣品i 的預(yù)測(cè)值和真實(shí)測(cè)定值。依據(jù)2020 年版《中國(guó)藥典（二部）》高效液相色譜法、外標(biāo)定量法測(cè)定。西安金花制藥廠提供的50批樣品，每批樣品測(cè)定6次，求其平均光譜作為建模光譜。樣品的平均光譜見(jiàn)圖5，最優(yōu)模型參數(shù)見(jiàn)表2，內(nèi)部交叉驗(yàn)證結(jié)果見(jiàn)圖6。

表2 多次優(yōu)化確定最優(yōu)模型參數(shù)Tab.2 Parameters of the optimal model by the multiple optimization

A.諾氟沙星原料 B.十二烷基硫酸鈉 C.羧甲淀粉鈉 D.玉米淀粉 E.中間體圖1 樣品的原始近紅外光譜圖A.API of norfloxacin B.Sodium dodecyl sulfate C.Sodium carboxymethyl starch D.Corn starch E.IntermediatesFig.1 The origin NIR spectrogram of samples

2.2.4 定量模型準(zhǔn)確性驗(yàn)證

選取未參與建模的西安金花制藥廠20批諾氟沙星膠囊驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性。通過(guò)比較NIR預(yù)測(cè)值與真實(shí)值的偏差及將預(yù)測(cè)值與真實(shí)值在95%的置信區(qū)間內(nèi)進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)，評(píng)價(jià)模型準(zhǔn)確性。結(jié)果見(jiàn)表3?？梢?jiàn)，NIR 預(yù)測(cè)值與真實(shí)值相比相對(duì)偏差較小（0.03%～0.64%，平均0.27%）。近紅外快檢方法的偏差上限要求通常為5%，可見(jiàn)，本試驗(yàn)中，所建立的諾氟沙星膠囊定量模型對(duì)該企業(yè)的樣品預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性良好，可用于日常質(zhì)量控制。進(jìn)一步將驗(yàn)證集預(yù)測(cè)值與真實(shí)值進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)，在95%的置信區(qū)間內(nèi)，P=0.636 ＞0.05，表明本次建模的預(yù)測(cè)結(jié)果與《中國(guó)藥典（二部）》中的方法無(wú)顯著差異。驗(yàn)證得知，試驗(yàn)所建立的NIR定量模型可對(duì)該企業(yè)的諾氟沙星膠囊實(shí)現(xiàn)終端的定性、定量檢測(cè)，僅需測(cè)定未知樣品的NIR，數(shù)分鐘便可得知含量。與采樣送去實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的傳統(tǒng)方法比較，省去了大量的人力、物力及時(shí)間成本，實(shí)現(xiàn)了諾氟沙星膠囊質(zhì)量的實(shí)時(shí)控制。

表3 模型對(duì)未知樣品的預(yù)測(cè)結(jié)果Tab.3 Prediction results of the model for unknown samples

A.諾氟沙星原料 B.十二烷基硫酸鈉 C.羧甲淀粉鈉 D.玉米淀粉 E.不同混勻時(shí)間中間體圖2 原料、輔料及中間體一致性檢驗(yàn)定性模型B.API of norfloxacin B.Sodium dodecyl sulfate C.Sodium carboxymethyl starch D.Corn starch E.Intermediates with different mixing timeFig.2 Consistency test qualitative model of API，excipients and intermediates

A.建模原始光譜 B.二階導(dǎo)數(shù)化處理后的光譜圖5 諾氟沙星膠囊近紅外定量建模光譜A.Origin NIR spectrogram of model B.Spectrogram pretreated by second derivativeFig.5 NIR spectrogram of quantitative model of Norfloxacin Capsules

2.3 生產(chǎn)工藝優(yōu)化

通過(guò)建立近紅外在線分析方法，最終可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝的優(yōu)化。本研究中采用便攜式光纖采樣的近紅外光譜儀，操作方便，將光纖探頭直接接入物料桶，便可實(shí)時(shí)采集樣品的NIR光譜，遠(yuǎn)程建模和測(cè)定樣品的性質(zhì)數(shù)據(jù)，大大減少了人員、儀器、試劑、時(shí)間成本。優(yōu)化的生產(chǎn)工藝見(jiàn)圖7。

圖7 近紅外在線控制工藝圖Fig.7 Flow chart of online NIR control

3 討論

近年來(lái)，隨著制藥行業(yè)的迅速發(fā)展及藥品監(jiān)管力度的加大，成分不符的假藥越來(lái)越少，但冒充其他知名品牌藥的事件屢有發(fā)生。諾氟沙星膠囊按2020年版《中國(guó)藥典》檢驗(yàn)，需耗費(fèi)的時(shí)間、儀器、人力及物力成本均較高，采用NIR法建立針對(duì)西安金花制藥廠的諾氟沙星膠囊一致性檢驗(yàn)定性模型，不僅可鑒別真?zhèn)危€可有效區(qū)分其他廠家的諾氟沙星膠囊，保護(hù)自己的品牌，實(shí)現(xiàn)在終端快速控制產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，為了突出活性成分的信息，建立準(zhǔn)確、穩(wěn)健的NIR校正模型，基于光譜預(yù)處理方法及譜段選擇的理論［14?16］，比較內(nèi)部交叉驗(yàn)證、模型穩(wěn)健性理論［17］及OPUS軟件自動(dòng)優(yōu)化的結(jié)果，經(jīng)多次優(yōu)化，確定最優(yōu)模型。

A.預(yù)測(cè)值與真實(shí)值 B.RMSECV與Rank C.偏差與真實(shí)值 D.馬氏距離與殘差圖6 內(nèi)部交叉驗(yàn)證結(jié)果圖A.Predicted value and real value B.RMSECV and Rank C.Deviation and real value D.Mahalanobis distance and residualFig.6 Results of internal cross validation

本研究中通過(guò)NIR分析技術(shù)，以西安金花制藥廠的諾氟沙星膠囊為樣品，從原料及輔料的驗(yàn)收、中間體混勻過(guò)程控制到終產(chǎn)品諾氟沙星膠囊的定性、定量分析，全面控制了諾氟沙星膠囊生產(chǎn)過(guò)程。試驗(yàn)采用便攜式近紅外光譜儀和固體光纖采樣，便于移動(dòng)，適用于生產(chǎn)車(chē)間、實(shí)驗(yàn)室多場(chǎng)所分析，耐用性好，分析速度快，不破壞樣品，不使用有機(jī)溶劑，綠色環(huán)保，實(shí)時(shí)控制產(chǎn)品質(zhì)量。