超纯水中总有机碳含量检测方案(TOC分析仪)

TELEDYNE TEKMARA Teledyne Technologies Company Fusion 紫外-过硫酸盐氧化法 TOC分析仪在制药行业清洁验证中的应用 摘要 国内外的各类组织，例如美国食品药品监督管理局(USFAD)、人用药品注册技术要求国际协调会(ICH)、欧盟委员会(EC)、加拿大卫生部(Health Canada)以及世界卫生组织(WHO)，已经制定了相关的条例和准则来规范清洁和消毒程序。通过采取有效的方法来避免医药和化妆品生产过程中的交叉污染。环境暴露和限制化合物的残留对后续批次的潜在副作用的影响是至关重要的。 “设备和器具每隔一段时间必须进行清洁、维护和消毒，以避免出现故障或者污染。从而使药物的安全性、一致性、强度、质量和纯度到达或者高于官方标准要求” “生产设备应当定期彻底清洁” 此报告重点研究使用TOC 分析仪对清洁验证样品进行分析，而不考虑残留、准确性、精密度以及方法开发是否方便等具体问题。 TOC分析仪在制药行业的应用 医药生产中使用最广泛的辅料之一是超纯水。与此同时，超纯水也被用于清洁过程。不同的区域需要使用不同级别的纯水。欧洲药典(EP)定义了不同级别的纯水：纯水(PW)、高纯水(HPW)和注射用水。纯水用于生产不需要执行特定标准的药物，有机物的含量用 TOC 值或者高锰酸钾实验来指示。高纯水也就是无菌水，用于生产不需要注射用水的药物。注射用水也就是超纯水 (UPW)，用于生产注射液。药典规定上述各类制药用水 TOC 的含量不超过 0.5mg/L C。 分析方法验证是用来测量活性成分的残留值是否低于该活性成分影响下一批次产品的限制。大多数的清洁验证程序需要对待测物进行定量分析，并将分析结果与设定的限制进行比较。生物残留物的分析通常采用产品特异性免疫分析，如酶联免疫吸附测定(ELISA)，或非特异性分析，如总有机碳分析(TOC)。这些分析步骤通常在清洁度验证方案中有明确规定。 图2 由于 TOC 测量的是碳含量，而与它的来源无关，因此它可以提供一个比各个化合物具体的色谱结果更能揭示问题的系统快照。上图简单说明了 TOC 包含了制造系统中的活性成分、清洁剂、副产物、辅料等所有含C元素的信息总和 表1 该校准曲线通过设置 Teklink 软件的自动稀释，使仪器自动从同一瓶母液(5mg/L)分别稀释范围在 0.025mg/L~5.0mg/L 之间的各个点。 Position STD Concentration(mg/LC) Fusion Dilution Result (Abs) Std. Dev. RSD 5 mg/L C Factor (Abs) C 0.0250 1：200 5.2773 0.1437 2.72% C 0.0500 1：100 6.7143 0.0864 1.29% C 0.1000 1：50 9.9673 0.1180 1.18% C 0.5000 1：10 33.7270 0.0548 0.16% 1.0000 1：5 64.4600 0.3040 0.47% C 5.0000 1：1 318.9633 2.7812 0.87% 结果与讨论 实验 该校准曲线通过设置 Teklink 软件的自动稀释，使仪器自动从同一瓶母液(5mg/L)分别稀释范围在0.025mg/L~5.0mg/L之间的各个点。方法参数选择默认的“pharmaceutical method”。仪器内置的方法参数可以帮助用户节省大量的方法开发时间，同时也有多种类型的样品供用户选择。 清洁度验证包含两种常见的样品类型，美国食品药品监督管理局表示，理想的方法是使用棉签或湿纸巾对设备表面进行采样(擦拭法取样)。这种直接的取样方法可用于物理去除污染物。另一种常见的方法是在经过验证的清洗程序对系统进行清洗后对冲洗出来的水样进行采样分析(淋洗法取样)。对于那些无法使用拭子对设备表面进行擦拭的情况，采用测量清洗后的水样方法更合适。清洗水样分析包括用纯净水冲洗待清洗系统，并获得最终的纯净水冲冲后样品或“漂票”样品进行分析。 本报告中包含的样品以与标准溶液相似的方式制备，并模拟了更简单的漂洗型样品，但与TOC 分析拭子样品具有相同的设计方法。为确保仪器氧化过程的稳定性，根据 USP 26<643>方法的要求进行系统适性和响应效率的综合测试，分析了1，4-苯醌和蔗糖样品(详见表2)。试验表明，本方法的响应效率值E=98.31%，在USP 规定的85%~115%范围内。 Fusion TOC 分析仪采用的是先进的静态加压 NDIR 检测技术。静态加压检测技术采用的是瞬时单次读取 NDIR 检测器内 CO2 浓度的技术。此技术对紫外过硫酸盐氧化和高温热解氧化均适用。在样品氧化的过程中，检测器出口端关闭，然后载气将氧化产生的 CO2 全部吹扫至检测器内，直至压力达到设定值为止。当压力达到设定值时，所有的 CO2 也全部被吹扫至检测其中，此时检测器读取 CO2的吸光度。被检测到的 CO2的含量与样品中C的含量成正比。 Position SystemSuitability ID Sample ID Result Std. Dev. RSD 1 Reagent [Reagent Water] USP 643 /EP 2.2.44 0.0102 mg/L 0.0004 mg/L 3.65% Water [Reagent Water] (PASS) 2 StandardSolution [Standard Solution] USP 643 / EP 2.2.44[Sucrose (500 ppb)] 0.5113 mg/L 0.0022 mg/L 0.44% [Suitability Solution] USP 643/EP 2.2.44[1，4-Benzoquinone (500 ppb)] 3 SuitabilitySolution 0.5028 mg/L 0.0029 mg/L 0.57% 表2USP 规定的系统适用性试验的目的是验证 TOC 分析仪分析氧氧化样品(蔗糖)和难氧化样品(1，4-苯醌)的能力。试验前必须确保水的空白背景小于 0.100mg/L。仪器的氧化能力用响应效率值来表示，本试验的氧化效率为98.31%，该结果是用适用性溶液的值除以标准溶液的值，以百分含量表示(可接受的范围是 85%~115%)。 Position Chemical Molecular Sample ID Percent Result Std. Dev. RSD Formula Mass Recovery (ppm) (mg/L) 13 C63H8CoN14O14P 1355.37 g/mol Vitamin B12 79.13% 0.7913 0.0232 2.93% D H2O Ultra Pure Water N/A 0.0316 0.0021 6.77% 15 C5H4NCO2H 123.11 g/mol Vitamin B3 92.63% 0.9263 0.0157 1.70% D H2O Ultra Pure Water N/A 0.0244 0.0042 7.14% 17 C5H9NO4 147.13 g/mol Glutamic acid 84.85% 0.8485 0.0131 1.55% D H2O UItra Pure Water N/A 0.0235 0.0035 15.03% 19 C11H12N2O2 204.23 g/mol L-tryptophan 78.32% 0.7832 0.0102 1.30% C H2O Ultra Pure Water N/A 0.0226 0.0063 28.11% 21 N/A 52 kDa Trypsin Inhibitor 85.55% 0.8550 0.0305 3.57% H2O Ultra Pure Water N/A 0.2168 0.0032 1.45% 23 N/A 150kDa Bovine IgG 29.01% 0.2901 0.0066 3.69% 表3 根据化合物的分子结构和重量的不同，展示了紫外-过硫酸盐氧化法 TOC 分析仪对某些加标回收率具有挑战的化合物的测试结果。整体的加标回收率效果比较理想。牛免疫球蛋白 G 的低回收率可能是由于其分子量大，结构复杂导致的。上述所有物质的理论加标回收率应率是100%。 加标回收率 TOC 分析仪的稳定性和多功能性遭到了质疑与挑战。紫外-过硫酸盐氧化的效率通常受化合物分子量与分子结构的影响较大。表3根据化合物的分子结构和重量的不同，展示了紫外-过硫酸盐氧化法 TOC 分析仪对某些加标回收率具有挑战的化合物的测试结果。加标回收率在29%~93%之间。维生素 B3 的加标回收率最高为92.63%，牛免疫球蛋白G的加标回收率最低为 29.01%。这可能是由于牛免疫球蛋白G分子量大，结构中的C含量无法得到充分体现。 结论 由于没有对胰蛋白酶抑制剂和牛免疫球蛋白G 的样品进行实际C 含量的测定，，它们的实际加标回收率可能比表3中的回收率要好得多。牛免疫球蛋白G的真实加标回收率可能要大于 50%。如前所述，如使用默认的药物方法参数，优化仪器以获得每个化合物的最佳回收率将产生更高的加标回收率。每个样品之间的超纯水分析结果显示残留小于 0.5mg/L。最高的一个水样结果为胰蛋白酶抑制剂测试后检测的超纯水，结果为 0.2168mg/L，该物质为蛋白质化合物。虽然如此，结果也完全符合残留限制标准。 Fusion TOC 分析仪能够轻松地处理具有挑战性的化合物，而不需要考虑残留问题，并且使用默认的药物方法参数可以轻松地应用于医药行业的应用。 区info@leemanchina.comwww.leemanchina.com 国内外的各类组织，例如美国食品药品监督管理局(USFAD)、人用药品注册技术要求国际协调会(ICH)、欧盟委员会（EC）、加拿大卫生部（Health Canada）以及世界卫生组织（WHO），已经制定了相关的条例和准则来规范清洁和消毒程序。通过采取有效的方法来避免医药和化妆品生产过程中的交叉污染。环境暴露和限制化合物的残留对后续批次的潜在副作用的影响是至关重要的。此报告重点研究使用TOC分析仪对清洁验证样品进行分析，而不考虑残留、准确性、精密度以及方法开发是否方便等具体问题。