Как воспроизводимо измерять и документировать качество смешивания для фармацевтических валидаций?
Воспроизводимая оценка качества смешивания для фармацевтических валидаций основывается на заранее утверждённой, риск-ориентированной концепции отбора проб и анализа. Решающее значение имеет не только низкое значение RSD, но и пригодность отбора проб, валидированный для порошковой смеси метод анализа, контроль критических параметров процесса и соответствующая GMP, прослеживаемая документация.
Цель и критерии приёмки
Качество смешивания, или blend uniformity (однородность смеси), описывает равномерное распределение действующего вещества и, при необходимости, других критических компонентов в порошковой или гранулированной смеси. Это критический показатель качества, поскольку недостаточная однородность может привести к неравномерному содержанию действующего вещества в таблетках, капсулах, саше или других единичных дозах.
Коэффициент вариации, или относительное стандартное отклонение, рассчитывается по значениям содержания отдельных проб:
RSD=CV=sxˉ×100%
Здесь s — стандартное отклонение, а x̄ — среднее значение измеренных концентраций действующего вещества. Значение RSD≤5% часто используется как строгая целевая величина для blend uniformity, однако его нельзя рассматривать как универсальную регуляторную границу приёмки. Критерии приёмки должны быть специфичны для продукта, научно обоснованы, риск-ориентированы и установлены в протоколе валидации до начала исследования.
В качестве распространённого в профессиональных кругах референтного подхода для проб смеси используются, например, RSD менее 5 процентов, а также отдельные значения в диапазоне от 90,0 до 110,0 процента от среднего значения. Для единичных доз часто обсуждаются RSD менее 6 процентов и дополнительные предельные значения для индивидуального содержания. Эти значения всегда нужно сверять с утверждённой спецификацией продукта, валидированной концепцией контроля и действующими требованиями регуляторных органов.
Планирование отбора проб
Наибольшим источником ошибок часто является не смеситель, а отбор проб. Поэтому план отбора проб должен показывать, что он способен выявлять возможные плохо перемешанные зоны, расслоение и различия по ходу выгрузки. Отбор проб следует стратифицировать по месту и по времени.
При исследовании конечной смеси пробы отбираются из целенаправленно выбранных позиций. К ним относятся, например, верхняя, средняя и нижняя зоны, участки у стенки, центральные участки, зона выгрузки, а также конструктивно или технологически критические участки с повышенным риском застойных зон или расслоения. Для конвективных смесителей в одном из предложений PQRI рекомендуется по возможности равномерный по объёму отбор проб, включая углы и зону выгрузки; в качестве отправной точки указывается не менее 20 позиций. Для смесителей другой геометрии в качестве отправной точки описывается не менее десяти точек отбора.
В качестве надёжного минимального подхода могут служить не менее десяти пространственно разделённых позиций отбора проб. Для каждой позиции в концепции валидации, как правило, следует предусматривать повторы, например три отдельные пробы. Это позволяет различать вариацию внутри одной позиции, вариацию между позициями и аналитическую вариацию. Подход PQRI описывает не менее трёх проб смеси из не менее чем десяти различных позиций.
Масса пробы должна соответствовать будущей единичной дозе или, при научном обосновании, представлять несколько единичных доз. Слишком большие сборные пробы могут сглаживать локальные различия концентрации и тем самым маскировать фактически имеющееся расслоение. Техника отбора проб должна квалифицировать сам процесс отбора: пробоотборник (щуп) в зависимости от геометрии, глубины введения, способа применения и свойств частиц может отбирать пробы селективно. Поэтому для применяемого пробоотборника необходимо подтвердить степень извлечения, точность, репрезентативность и возможное смещение отбора (sampling bias).
Оценка не должна заканчиваться на смесителе. Если смесь впоследствии таблетируется, капсулируется или фасуется, валидация процесса должна дополнительно включать систематический отбор проб единичных доз в ходе процесса (in-process dosage unit) на протяжении всего цикла прессования или фасовки. Эти пробы отбираются стратифицированно по времени или по объёму производства — от начала через середину до конца загрузки, а также вокруг значимых событий, таких как смена бункера или остановки. Подход ISPE называет, например, охват всего производства 30 единичными дозами, из которых сначала можно проверить десять, распределённых по загрузке; при необходимости следуют оставшиеся 20 согласно выбранному плану приёмки.
Валидация аналитики
Для офлайн-оценки требуется селективный, достаточно точный и подходящий для данной матрицы метод. HPLC или UPLC — распространённые референтные методы количественного определения действующего вещества (API). В зависимости от действующего вещества и рецептуры могут подойти методы UV/Vis, титрование или другие подходящие методы. Определяющим является не сам метод, а документально подтверждённое доказательство того, что он пригоден для предусмотренного применения — определения содержания действующего вещества в конкретной матрице смеси при предусмотренном количестве пробы.
Действующее руководство ICH Q2(R2) требует документированной стратегии валидации, плана валидации, оценки относительно критериев приёмки или диапазонов параметров, а также отчёта о валидации. Вместе с ICH Q14 оно формирует подход жизненного цикла для разработки, валидации, изменения и непрерывного мониторинга аналитических методов.
Типичные характеристики метода — специфичность или селективность, диапазон и линейность, правильность или степень извлечения, сходимость (повторяемость), промежуточная прецизионность, устойчивость, а также, если это релевантно для поставленной задачи, предел обнаружения и предел количественного определения. Особенно важно разделение вариации процесса и вариации метода. Высокий разброс может возникать из-за смесителя, отбора проб, пробоподготовки или метода измерения. Поэтому точность метода и степень извлечения следует определять отдельно и учитывать при интерпретации результатов blend uniformity.
PAT может дополнять традиционную аналитику по отдельным пробам. NIR-спектроскопия часто подходит для инлайн-, онлайн- или ат-лайн-наблюдения за смешиванием. Рамановская спектроскопия также может применяться при подходящей измерительной задаче, например когда требуется более высокая молекулярная специфичность. Такие системы дают множество точек измерения на протяжении времени смешивания и могут помочь понять кинетику смешивания, распознать точку достижения однородности и определить устойчивую конечную точку. Однако PAT не заменяет автоматически квалифицированный отбор проб и проверку единичных доз. Спектральная модель, референтный метод, калибровка, место измерения, обработка данных, мониторинг модели и управление изменениями должны быть задокументированы и квалифицированы так же, как и офлайн-метод. ICH Q14 и ICH Q2(R2) описывают этот ориентированный на жизненный цикл подход для аналитических методов.
Валидация процесса
Качество смешивания следует систематически исследовать уже на этапе разработки процесса. Планирование эксперимента (Design of Experiments) может показать, как степень наполнения, время смешивания, частота вращения, последовательность добавления, скорость дозирования, распределение частиц по размерам, влажность, концентрация API и при необходимости добавление жидкости влияют на однородность. Из этого можно вывести критические показатели качества, критические параметры процесса и надёжное рабочее окно.
Для квалификации технологичности процесса (Process Performance Qualification) сознательно воспроизводятся планируемые коммерческие условия. К ним относятся фактическая рецептура, предусмотренный размер загрузки, планируемая степень наполнения, производственное оборудование, утверждённые спецификации сырья, а также окончательная стратегия дозирования и опорожнения. Целесообразно рассмотрение наихудшего случая: например, минимальная и максимальная концентрация API, разные допустимые насыпные плотности, критические диапазоны влажности, наименьшая и наибольшая валидированная степень наполнения или сырьё с неблагоприятным распределением частиц по размерам.
Правило «три загрузки PPQ» может служить разумной отправной точкой, но не заменяет научного обоснования. Число подтверждающих загрузок, проб и статистическая оценка должны определяться риском продукта и процесса, предварительными знаниями, пониманием процесса и возможностями концепции контроля. Blend uniformity следует оценивать уже на этапе разработки и квалификации процесса; последующее рутинное производство также может включать систематический отбор проб единичных доз в ходе процесса для непрерывного подтверждения.
Документация GMP
Документация должна на основе первичных данных прослеживаемо показывать, что было запланировано, что фактически было выполнено, какие результаты были получены и почему решение о приёмке обоснованно с профессиональной точки зрения. Комплект документации должен содержать как минимум следующие элементы:
Генеральный план валидации или общий план качества с распределением ответственности, стратегией жизненного цикла и ссылкой на действующие требования GMP.
Заранее утверждённый протокол исследования качества смешивания или PPQ с постановкой цели, анализом рисков, рецептурой, размером загрузки, определёнными критериями приёмки, планом отбора проб, методами анализа, планом оценки и требованиями к обращению с отклонениями.
Подробный план отбора проб с указанием позиции отбора, привязки по времени или по объёму, массы пробы, маркировки, пробоотборника, инструкции по отбору, условий транспортировки и хранения.
Подтверждения квалификации смесителя, системы управления, пробоотборника, весов, дозаторов и прочего оборудования, критического для качества смешивания.
Полные данные о загрузке и процессе: партии сырья, навески, последовательность дозирования, степень наполнения, время смешивания, частота вращения, температура, влажность, давление, возможные прерывания, вмешательства оператора и данные выгрузки.
Первичные аналитические данные, включая пробоподготовку, калибровки, проверку пригодности системы (System Suitability), параметры интегрирования и обработки, а также протоколы испытаний.
Статистическую обработку с отдельными значениями, средним значением, стандартным отклонением, RSD, минимумом, максимумом, сравнением позиций и при необходимости дисперсионным анализом, доверительными или толерантными интервалами.
Задокументированные отклонения, расследования, анализ первопричин, мероприятия CAPA и проверки их результативности.
Итоговый отчёт с обзором результатов, оценкой относительно заранее определённых критериев, заключением о валидированном рабочем окне, а также планом непрерывной верификации процесса (Continued Process Verification).
Электронные записи должны обеспечивать целостность данных: данные должны быть привязаны к конкретному исполнителю, разборчивыми, зафиксированными своевременно, аутентичными, точными, полными, непротиворечивыми, постоянно доступными и находимыми. Это часто обобщается под понятием ALCOA+. Для электронных рецептур, систем управления процессом, LIMS, программного обеспечения PAT и электронных протоколов испытаний также необходимо предусмотреть права доступа, audit trail, временные метки, проверку данных, резервное копирование, архивирование и контролируемое управление изменениями.
Резюме
Качество смешивания воспроизводимо подтверждается для фармацевтических валидаций тогда, когда отбор проб, аналитика, ведение процесса и документация валидируются совместно. Одного низкого значения RSD — для blend uniformity часто используется целевое значение не более 5 процентов — недостаточно. Значение должно происходить из заранее определённого, репрезентативного и стратифицированного плана отбора проб, охватывающего критические зоны смесительной камеры и весь ход выгрузки или фасовки.
Для исследования конечной смеси следует рассматривать не менее десяти пространственно разделённых, риск-ориентированно выбранных позиций; повторы для каждой позиции помогают различать вариацию метода, отбора проб и процесса. Масса пробы должна ориентироваться на будущую единичную дозу. Для таблеток, капсул или расфасованных единичных доз подтверждение по смесителю дополняется отбором проб единичных доз в ходе процесса, распределённым по времени на протяжении всего процесса.
Анализ действующего вещества должен быть fit for purpose для конкретной смеси и применения. HPLC или UPLC часто дают референтные данные; PAT с NIR или Раманом может подтверждать кинетику смешивания и конечную точку смешивания с высокой частотой измерений. ICH Q2(R2) и ICH Q14 требуют для этого ориентированного на жизненный цикл подхода со стратегией валидации, установленными критериями приёмки, задокументированными данными и непрерывным мониторингом.
Валидация процесса в итоге определяет и подтверждает устойчивое рабочее окно. Она исследует критические влияющие величины, такие как степень наполнения, время смешивания, частота вращения, последовательность добавления, колебания сырья и опорожнение, при реалистичных и обоснованных условиях наихудшего случая. Полная документация GMP, целостность данных по ALCOA+, управление отклонениями и непрерывная верификация процесса обеспечивают то, что однажды подтверждённая однородность сохраняется воспроизводимо в долгосрочной перспективе.
Так amixon® делает качество смешивания измеримым, контролируемым и документируемым
Для фармацевтических валидаций недостаточно показать низкий разброс отдельных значений анализа. Подтверждение должно доказывать, что распределение действующего и вспомогательных веществ воспроизводимо достигается при определённых условиях процесса, что отбор проб действительно выявляет возможные неоднородности и что все значимые для качества данные документируются в соответствии с GMP. amixon® поддерживает это подтверждение за счёт воспроизводимых процессов смешивания, подходящих концепций отбора проб, определённых рецептур в ПЛК, а также смесительных систем, выполненных гигиенично и с возможностью полного опорожнения.
Качество смешивания обычно оценивается через относительное стандартное отклонение, также называемое RSD или CoV:
RSD=CoV=sxˉ×100%
Здесь s — стандартное отклонение отдельных значений, а x̄ — среднее значение измеренных концентраций. Низкое значение RSD является важным указанием на однородность. Однако для фармацевтических применений оно надёжно только тогда, когда получено на основе репрезентативного отбора проб, подходящей и валидированной аналитики, а также чётко определённого ведения процесса. Целевое значение не более 5 процентов RSD может быть разумной отправной точкой для многих задач смешивания, но не заменяет обоснованные для конкретного продукта и заранее установленные в протоколе валидации критерии приёмки. Требования должны ориентироваться на дозу действующего вещества, терапевтическое окно, лекарственную форму, аналитические возможности, риск расслоения и утверждённую концепцию контроля.
Репрезентативный отбор проб
Любая оценка качества смешивания стоит и падает вместе с отбором проб. Внешне однородная проба может создавать неверное впечатление, если она получена только из благоприятной зоны или если пробоотборник селективно захватывает тонкие, крупные, когезивные или частицы разной плотности. Поэтому план отбора проб в рамках валидации выстраивается риск-ориентированно и стратифицированно.
При оценке конечной смеси планируется отбор проб из разных пространственных зон смесительной камеры. К ним относятся верхняя, средняя и нижняя зоны продукта, участки у стенки и центральные зоны, зона выгрузки, а также возможные критические участки с повышенным риском застойных зон или расслоения. Число и расположение проб зависят от геометрии смесителя, размера загрузки, рецептуры, содержания API, распределения частиц по размерам, свойств текучести и риска процесса. Надёжной отправной точкой служат не менее десяти пространственно разделённых позиций отбора проб. При более высоких рисках или сложных задачах смешивания может потребоваться значительно большее число. Опубликованный подход PQRI рекомендует для многих загрузочных смесителей не менее трёх отдельных проб из не менее чем десяти пространственно разделённых позиций; для конвективных смесителей в зависимости от геометрии часто учитывается ещё больше позиций.
Масса пробы должна ориентироваться на будущую единичную дозу или, при научном обосновании, представлять несколько единичных доз. Слишком большие сборные пробы могут нивелировать локальные колебания содержания и тем самым скрывать имеющуюся неоднородность. Сам пробоотборник должен быть квалифицирован. Необходимо подтвердить, что геометрия, глубина отбора, обращение, поверхности контакта с продуктом и опорожнение пробоотборника не вызывают систематического искажения. Степень извлечения, сходимость, промежуточная прецизионность и возможная селективность по отношению к определённым размерам частиц или плотностям поэтому относятся к оценке метода отбора проб.
Смесительные системы amixon® могут быть рассчитаны с концепцией отбора проб, поддерживающей исследование по месту и по времени. У загрузочных смесителей выпускные органы без застойных зон и широкий доступ CleverCut® обеспечивают определённые точки отбора проб в смесительной камере и во время выгрузки. В испытательном центре план отбора проб согласовывается совместно с экспертами amixon® применительно к оригинальному продукту, рецептуре, конструктивному исполнению смесителя и последующему маршруту процесса. При этом сознательно различаются вариация процесса, вариация отбора проб и аналитическая вариация, чтобы разброс измеренных значений преждевременно не приписывался процессу смешивания.
Исследование не заканчивается на смесительной камере. Пробы выгрузки, отобранные с разнесением по времени в начале, середине и конце опорожнения, показывают, расслаивается ли смесь при выгрузке, транспортировке, в промежуточной ёмкости или при фасовке. Для таблеток, капсул или других единичных доз подтверждение по конечной смеси дополняется отбором проб единичных доз в ходе процесса, стратифицированным по всему производственному циклу. Для этого исследуются единичные дозы в начале, середине и конце кампании, а также при необходимости после остановок, смены бункера или других значимых событий процесса. Эта связь между blend uniformity и равномерным дозированием конечного продукта является центральным элементом надёжной концепции контроля.
Аналитика и PAT
Методы анализа должны соответствовать конкретной матрице действующего и вспомогательных веществ и быть валидированы для предусмотренного применения. HPLC или UPLC часто используются как референтные методы количественного определения содержания действующего вещества. В зависимости от рецептуры могут также подойти методы UV/Vis, титрование, гравиметрические методы или другие специфические методы. Определяющим является то, что метод селективно, правильно и точно определяет действующее вещество в предусмотренном количестве пробы.
К обычным характеристикам метода относятся специфичность, линейность или рабочий диапазон, правильность или степень извлечения, сходимость, промежуточная прецизионность, устойчивость и, если это релевантно, предел обнаружения и предел количественного определения. Валидация аналитического метода должна ясно показывать, какая доля общего разброса обусловлена методом, а какая фактически возникает из-за смешивания, отбора проб или процесса. ICH Q2(R2) требует для этого документированной стратегии валидации, протокола валидации, заранее определённых критериев приёмки и отчёта о валидации. Вместе с ICH Q14 это руководство формирует основу для разработки, валидации и непрерывного мониторинга аналитических методов.
Методы PAT могут дополнять классическую офлайн-аналитику. NIR-спектроскопия при подходящей рецептуре позволяет вести инлайн-, онлайн- или ат-лайн-наблюдение за кинетикой смешивания. Большое число последовательных во времени спектров может показывать, когда устанавливается стабильное состояние смеси и изменяется ли смесь при дальнейшем смешивании. Рамановская спектроскопия или методы химической визуализации могут при подходящих задачах давать дополнительную информацию о распределении действующего вещества, состоянии материала или локальных различиях концентрации. Предпосылкой всегда является квалифицированная, подтверждённая референтными данными модель с чётко регламентированной калибровкой, сопровождением модели, мониторингом и управлением изменениями. PAT дополняет репрезентативный отбор проб, но не заменяет его автоматически.
Воспроизводимый процесс
Воспроизводимое качество смешивания начинается со стабильного и полностью определённого процесса. Критические параметры процесса устанавливаются на основе опытов по разработке и анализа рисков. К ним могут относиться время смешивания, частота вращения инструмента или его окружная скорость, степень наполнения, последовательность и скорость добавления сырья, места дозирования, распределение частиц по размерам, насыпная плотность, влажность, температура, давление, добавление жидкости и порядок выгрузки.
Смесители amixon® можно эксплуатировать независимо от степени наполнения в широком диапазоне — примерно от 10 до 100 процентов полезного объёма. Достигается ли требуемое качество смешивания для определённой рецептуры во всём предусмотренном диапазоне степени наполнения, должно быть подтверждено в продуктовом испытании и в рамках квалификации. Принудительное перемешивание SinConvex® создаёт контролируемую трёхмерную циркуляцию продукта: у стенки продукт перемещается вверх, в центре под действием силы тяжести стекает вниз и снова переводится во внешнюю зону смешивания. Эти повторяющиеся циклы движения продукта могут способствовать быстрому пространственному перераспределению всех компонентов. Предусмотренные для конкретного применения частота вращения и время смешивания заносятся в рецептуру ПЛК и контролируются.
Для разработки процесса и валидации целесообразен подход DoE. С помощью систематических испытаний можно оценить влияние степени наполнения, времени смешивания, частоты вращения, концентрации API, колебаний сырья, влажности, последовательности добавления и выгрузки на качество смешивания. Из этого возникает надёжное окно процесса, описывающее не единственную идеальную точку, а область, в которой желаемая однородность достигается с уверенностью. Исследование должно также учитывать реалистичные условия наихудшего случая, например минимальную и максимальную предусмотренную степень наполнения, критические партии сырья, неблагоприятные допустимые диапазоны влажности или особенно низкие концентрации действующего вещества.
Задокументированная рецептура смешивания содержит заданные значения и допуски для всех значимых для качества параметров. К ним относятся идентичность и навеска сырья, размер загрузки, степень наполнения, последовательность добавления, время дозирования, время смешивания, частота вращения, температура, давление, при необходимости количество жидкости, продолжительность распыления, время домешивания и порядок выгрузки. Отклонения от заданного времени, заданной частоты вращения или других установленных предельных значений распознаются, сигнализируются и документируются. Наиболее эффективный контроль процесса часто заключается в последовательном соблюдении однажды валидированной комбинации параметров и контролируемой оценке каждого значимого отклонения.
Документация GMP
Для фармацевтической валидации каждое исследование должно быть заранее спланировано, утверждено, проведено и прослеживаемо оценено. Полный комплект документации включает генеральный план валидации или общий план качества, утверждённый протокол исследования качества смешивания или квалификации технологичности процесса, подробный план отбора проб, квалифицированные методы анализа, полные данные о загрузке и процессе, первичные аналитические данные, статистическую обработку, а также итоговый отчёт о валидации.
В протоколе устанавливаются постановка цели, ответственность, рецептура, размер загрузки, степень наполнения, критерии приёмки, число подтверждающих загрузок, число проб, позиции отбора проб, масса пробы, маркировка проб, методы анализа, статистическая обработка, управление отклонениями и правила принятия решений. Первичные данные должны включать отдельные значения, среднее значение, стандартное отклонение, RSD, минимум, максимум и при необходимости сравнение позиций, дисперсионный анализ, доверительные или толерантные интервалы. Отклонения должны оцениваться, расследоваться и прорабатываться с помощью подходящих мероприятий CAPA.
Сбор данных должен соответствовать принципам ALCOA+: данные должны быть привязаны к конкретному исполнителю, разборчивыми, зафиксированными своевременно, аутентичными, точными, полными, непротиворечивыми, постоянно доступными и находимыми. Для электронных систем, таких как ПЛК, система управления процессом, LIMS, программное обеспечение PAT или подключение к ERP, требуются права доступа на основе ролей, audit trail, временные метки, проверяемое резервное копирование, архивирование и регламентированное управление изменениями. Благодаря этому можно проследить, какое сырьё было использовано в какой загрузке, какие параметры смешивания действовали, какие значения процесса фактически имели место, кто выполнял вмешательства и как загрузка была оценена или разрешена к выпуску.
Системы amixon® могут быть оснащены считыванием по штрихкоду или RFID и подключением к ERP-системе эксплуатирующей организации. Так партия сырья, рецептура, программа смешивания, параметры процесса, вмешательства оператора, статус очистки и разрешение к выпуску загрузки могут быть прослеживаемо связаны между собой. В условиях GMP amixon® может поддерживать составление и оформление документации для Design Qualification, Installation Qualification и Operational Qualification. При этом квалификация технологичности процесса и решение о валидации, связанное с конкретным продуктом, остаются за фармацевтическим производителем в рамках его системы качества.
Гигиенический дизайн и CPV
Воспроизводимое качество смешивания зависит также от гигиены, остаточного опорожнения и очищаемости. Остатки продукта от предыдущей загрузки, отложения действующего вещества, остатки влаги или моющих средств и труднодоступные участки могут влиять на качество следующей загрузки. Поэтому для фармацевтических применений значимы такие конструктивные особенности, как сваренные без щелей и отшлифованные контактирующие с продуктом поверхности, мешалки с опорой только сверху без нижнего вывода вала в продуктовой зоне, большие смотровые двери CleverCut® с долговременным уплотнением OmgaSeal® без застойных зон, выпускные органы без застойных зон и встроенные моющие копья.
Сухая или влажная очистка должна быть валидирована для соответствующей смены продукта в наихудшем случае. Сюда относятся определение критических контактных поверхностей, установление подходящих точек отбора проб или промывки, аналитические пределы обнаружения, а также критерии приёмки для остатков после очистки. В зависимости от проекта концепции гигиены могут ориентироваться на руководства EHEDG, гигиенические требования FDA и стандарты 3-A Sanitary Standards.
После успешной квалификации технологичности процесса валидация не заканчивается. В рамках непрерывной верификации процесса (Continued Process Verification) непрерывно контролируются параметры смешивания, данные о сырье, аналитические результаты, значения RSD, данные выгрузки, отклонения и тренды. Так можно на раннем этапе распознать, меняются ли качество сырья, состояние установки, эффективность дозирования, действие очистки или поведение при смешивании. Непрерывный статистический контроль процесса обеспечивает то, что подтверждённое во время квалификации окно процесса соблюдается в долгосрочной перспективе.