一. 工藝路線的開發階段
(一):工藝路線的選擇
質量源于設計,不同的工藝路線導致API的雜質譜會有較大的區別。故在工藝路線開發階段,需要對路線全面的工藝分析(反應條件是否苛刻,是否用到有毒物料)。對不同的工藝路線,分析每個反應步驟的反應機理,后處理方案等,對工藝路線的雜質譜有一個大致的判斷。綜合分析,確定擬開發的工藝路線。然后,根據注冊申報指導原則要求,確定工藝路線的起始原料,并結合文獻設計關鍵起始原料對API質量影響的控制策略。
(二):工藝路線摸索(打通工藝階段)
1:反應設計
工欲善其事 ,必先利其器。在開始工藝摸索之前,我們要比較全面的了解原料,試劑,溶劑,催化劑及各中間體的物理化學性質。例如:化合物的溶解度,為選擇適宜的反應介提供了參考;根據化合物的化學性質,結合反應的機理,我們可以在理論上分析反應過程中的物料平衡,副反應。對副產物、副反應產物--雜質,做到心中有數,為后處理設計提供思路和依據。
2:后處理設計
后處理的目的:一般原則就是盡可能的得到純度較高的主產物。一個好的后處理方法,能使主產物和副產物、雜質有效的分離。后處理設計的關鍵是利用主產物與副產物、雜質之間的物理化學性質差異,分離純化得到較高純度的主產物。中間體的純度,直接影響API的質量(含量、有關物質、溶殘、重金屬以及熾灼殘渣等)。
3:在打通工藝階段,我們還需要完成以下的研究工作。
(1) 分析部門開發初步的分析方法。
(2) 工藝雜質研究
除了中間體、降解雜質,工藝雜質往往是雜質研究中的重中之重。合成部門在此階段,通過實驗,發現主要的工藝雜質。并結合文獻,實驗數據,分析判斷產生主要工藝雜質的關鍵工藝步驟和關鍵工藝參數。判斷關鍵的工藝雜質,經驗告訴我們:關注HPLC上主峰之后的雜質。HPLC上主峰之前的雜質,通過重結晶的方式,都比較容易的有效除去;而主峰之后的一些雜質,很難通過重結晶的方式有效的除去。那些物理化學性質與API相似相近的雜質,往往很難通過重結晶方式有效除去,對于這種情況,我們需要往前追溯其雜質,弄清楚該雜質的來源及衍化。同時,對于關鍵工藝雜質,我們需要通過合成或者分離純化手段(制備HPLC),拿到樣品,通過結構確證明確其結構,并推斷其物理化學性質,找出與API之間的性質差異,為雜質控制提供思路和方案。
工藝雜質的來源及API質量風險評價
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雜質來源
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質量風險 |
雜質控制措施 |
a |
未反應完或殘留的原料中間體 |
高 |
反應優化、后處理優化、重結晶等 |
b |
反應的副反應 |
高 |
反應優化、后處理優化、重結晶等 |
c |
原料中間體中的雜質與另一原料中間體反應 |
較高 |
控制原料中間體中的參與反應的雜質 |
d |
原料中間體中的雜質與另一原料中間體中的雜質反應 |
低 |
重結晶 |
e |
原料中間體中的雜質未發生任何化學反應 |
低 |
重結晶 |
(3) 打通工藝的樣品與小試三批驗證的樣品相比:由于工藝路線一般不存在重大的改變,因此樣品的雜質譜應該基本一致,唯一的差別在于雜質水平的高低。故個人認為,打通工藝的樣品還可用于以下的研究。
[1]:鹽型的研究
[2]:晶型的研究
對于me-too創新藥來說,可根據陽性藥的藥理毒理文獻資料,判斷IND吸收過程的限速步驟。難溶性藥物的溶出是吸收過程中的決速步驟,因此API的晶型直接影響著藥物的溶出和在生物體體內的吸收。一般來說,API晶型的溶解度順序是:無定型>亞穩晶型>穩定晶型。
晶型研究的一般內容:晶型的摸索→→①晶體的熔點、溶解度、粒度等;②晶型的穩定性研究,影響因素條件下,考察晶型的穩定性;③擬定晶型的轉晶研究→→擬定動物試驗、臨床試驗用或擬上市API晶型→→擬定晶型的工藝研究:①攪拌方法,靜置、攪拌②結晶方式(自然、冷卻、晶種)③干燥工藝(水份標準,結晶水的判斷—TG、DSC、單晶培養,干燥方式,干燥溫度)④制劑工藝模擬(研磨、濕法制粒、壓片等)→→建立擬定晶型的質量標準(熔點、溶解性、粒度;IR、x-ray、DSC、TG)。
[3]:影響因素預試驗---降解雜質的研究
分析部門可用打通工藝的樣品進行影響因素預試驗。在預試驗的基礎上,進一步完善分析方法;合成部開始降解雜質研究(降解雜質的結構確證、雜質標準品的制備)。
二. 工藝路線的優化
工藝路線優化主要內容:摸索路線的最佳工藝條件,關鍵工藝參數,關鍵工藝步驟以及關鍵工藝參數和關鍵工藝步驟對API的質量風險評估。
這部分研究包括:
1. 在不產生雜質的條件下盡量合并反應步驟。
2. 在不影響收率和質量的條件下盡量減少溶媒和其他輔助原料。
3. 盡量避免采用無水、無氧、易爆炸、易中毒工藝。
4. 盡量避免采用價格昂貴的原輔料,避免高污染的工藝。
5. 盡量對原輔料回收套用。
6. 對溫度,壓力,反應介質及其他參數挑戰性試驗。
7. 結晶工藝的優化。
在工藝優化階段后期,確定各步反應的工藝步驟和工藝條件,并在確定的工藝步驟和工藝參數下,小試生產一批。分析部門可用改進后的分析方法對小試樣品預全檢;如有超標項目,分析原因,追溯工藝進一步優化,直到合格樣品。合成部門用合格的樣品制備精制對照品。另外還需完成中間體對照品(結構確證圖譜),雜質標準品(工藝雜質、降解雜質)。合成部門將中間體對照品、雜質標準品、API精制對照品提供給分析部門,然后分析部門開始準備API質量研究。
三. 小試工藝驗證
工藝優化完成之后,進入小試工藝驗證階段。分析部門對原輔料、中間體及中間體控制的分析方法進行初步驗證,并起草中間體質量控制標準(試行);分析部門對API分析方法進行初步驗證,并起草成品的質量標準(試行);分析部門對三批小試實施全檢,并開具檢驗報告單。制劑部門,開始制劑工藝小試研究。
四. 中試工藝研究
1. 中試研究準備階段
(1) 合成部
起草,中試生產工藝規程(試行)、崗位操作規程(試行)、批生產記錄(試行)和中試設備清潔方案(試行)。
(2) 分析部
起草批檢驗記錄(試行)。
2. 中試研究實施階段
中試車間連續生產1-3批次,分析部驗證并修訂原輔料、中間體及中間體控制的質量標準(試行);修訂成品質量標準(試行);修訂批檢驗記錄;初步進行穩定性研究,確定包裝材料和包裝規格。
五. 中試工藝驗證
1. 中試驗證準備階段
(1) 合成部
起草中試工藝驗證方案,工藝規程,崗位操作SOP,崗位操作記錄,批生產記錄及批包裝記錄。
聯合設備部起草潔凈區的空氣凈化系統驗證方案,工藝用水系統驗證方案和生產設備驗證方案。
中試車間實施生產設備清潔驗證,制定生產設備清潔操作規程。
(2) 分析部
分析部實施生產設備清潔檢測方法學驗證,起草正式穩定性試驗方案。
2. 中試驗證實施階段
中試驗證三批,分析部對成品全檢,開始正式穩定性試驗考察,制劑部門開始制劑中試研究工作。
IND(API部分)研發流程圖
小試工藝研究階段 |
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流程 |
研究工作 |
合成 |
分析 |
工藝路線開發 |
工藝路線選擇 |
①工藝路線研究(包括工藝雜質的研究) |
①起始原料的方法學研究 |
↓ |
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↓ |
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↓ |
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↓ |
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工藝路線摸索 |
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②分析方法的開發 |
↓ |
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↓ |
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↓ |
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↓ |
②鹽型研究 |
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樣品 |
③晶型研究 |
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③影響因素預試驗---降解雜質的研究 |
小試工藝優化 |
↓ |
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↓ |
④工藝步驟,工藝參數優化,完成質量風險評估 |
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↓ |
⑤工藝雜質的分離制備(工藝雜質標準品) |
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↓ |
⑥降解雜質的分離制備(降解雜質標準品) |
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工藝優化 |
⑦中間體對照品 |
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↓ |
⑧API精制對照品 |
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↓ |
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↓ |
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↓ |
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樣品 |
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④準備開始質量研究 |
小試工藝驗證 |
↓ |
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⑤分析方法學驗證 |
↓ |
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↓ |
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↓ |
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三批小試驗證 |
⑨實施三批小試驗證 |
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↓ |
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↓ |
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⑥原輔料,中間體,中間體控制,成品質量的初步驗證 |
↓ |
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⑦起草質量標準(試行) |
↓ |
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⑧三批小試全檢 |
樣品 |
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中試工藝研究階段 |
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流程 |
研究工作 |
合成 |
分析 |
中試工藝研究 |
↓ |
⑩起草工藝規程(試行),崗位操作規程(試行),批生產記錄(試行) |
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↓ |
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↓ |
11中試生產1-3批 |
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↓ |
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9起草批檢驗記錄 |
中試工藝研究準備 |
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↓ |
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10驗證并修訂原輔料,中間體及中間體控制的質量標準(試行) |
↓ |
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↓ |
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↓ |
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11驗證修訂成品質量標準 |
中試研究實施 |
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12初步穩定性試驗 |
↓ |
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13確定包材和包裝規格 |
↓ |
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↓ |
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↓ |
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樣品 |
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中試工藝驗證 |
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12修訂工藝規程(試行),崗位操作規程(試行),批生產記錄(試行),并起草批包裝記錄 |
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↓ |
13潔凈區的空氣凈化驗證方案,工藝用水驗證方案,生產設備驗證 |
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↓ |
14清潔驗證,設備清潔操作規程 |
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↓ |
15實施三批中試驗證 |
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↓ |
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中試驗證準備 |
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↓ |
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↓ |
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14設備清潔檢測方法學驗證 |
↓ |
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15起草正式穩定性試驗方案 |
↓ |
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三批中試驗證 |
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↓ |
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↓ |
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↓ |
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16成品全檢 |
↓ |
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17穩定性試驗放樣 |
樣品 |
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