CDE｜药物使用中稳定性研究的技术要求及方法探讨

赵娜 2023-08-09

本文介绍了药物使用中稳定性研究的概念、重要意义及适用对象。参考国内外相关指南对药物使用中稳定性研究试验方案的设计和关注点进行分析，并探讨了基于药物降解动力学模型进行使用中稳定性评估的方法，旨在为后续药物使用中稳定性研究提供参考。

使用中稳定性试验是指为保证药物制剂在一定使用期间内的稳定而进行的试验［1］。药物货架期的拟定主要依据常规稳定性试验［2-4］，对于部分药物，如使用时需重新配制的药物或多剂量药物等还需参照使用中稳定性试验数据。药物在使用中所处的环境因素( 温度、湿度和光照) 、包装形式与长期稳定性存储环境下的条件均有所不同，使用过程中环境因素的改变和包装完整性的破坏等增加了药物不稳定的风险，因此国内外监管机构都要求该类药物进行使用中稳定性研究。本文参照各国对药物使用中稳定性研究的相关指南，论述了试验设计的基本原则和关注点，并探讨了基于药物降解动力学模型进行药物使用中稳定性评估的方法。

Part

药物使用中稳定性研究的重要意义

药物使用中稳定性试验的主要目的是确定使用中的放置条件和开启后的使用期限，保证使用中药物的安全性。为指导临床用药安全，其试验结果应收入说明书中，包括使用期间的贮存条件和使用期限、与其他药物或稀释剂能否配伍使用、使用期间不稳定现象及处理等信息。如盐酸莫西沙星滴眼液说明书的贮藏项下描述“本品开封后请在28 d 内使用，过期应丢弃”。

Part

药物使用中稳定性研究的适用对象

使用中稳定性研究具有重要的意义，但通常易被忽略，以下几类是要求进行使用中稳定性研究的药物。

需要在临床前重新配制的药物，如注射用粉针需要在临用前先用适量的溶媒( 如注射用水、氯化钠注射液、葡萄糖注射液或其他适宜的溶剂) 溶解混匀后才能使用，或者小容量、高浓度的注射剂使用时需进一步稀释至大容量的5%葡萄糖注射液或氯化钠注射液中使用。

部分口服固体制剂，如替格瑞洛片、阿哌沙班片、吉非替尼片等，对于无法整片吞服的患者，可将本品研碎成细粉末，混悬于水、5%葡萄糖溶液或苹果汁等溶媒中进行口服或者通过鼻胃管给药。这类药物应进行配制至使用结束这段时间内药物的质量稳定性研究，因为配制和使用过程的多种因素均可能引起药物关键质量属性的变化，降低药物的稳定性。如研碎时产生的热量、物理作用力等可能引起药物晶型的转化、加速降解杂质的产生; 药物溶解或混悬于各种溶媒中，可能会产生多种物理、化学变化。如药物研碎后粒径变小，暴露于溶媒或外界环境中的面积增大，更易加速降解反应; 难溶的注射类药物在用溶媒配制或滴注过程中可能析出产生沉淀，引起用药安全性风险;药物在配制和使用过程中还可能受微生物、细菌内毒素等污染，影响药物的无菌保证水平，或增大微生物负荷。根据《化学仿制药口服片剂功能性刻痕设计和研究技术指导原则( 试行) 》具有功能性刻痕的片剂，也应考察分割后部分在实际使用过程中的稳定性［5］。

多剂量包装的药物，如滴眼剂［6］、口服溶液剂、软膏剂、凝胶剂和部分口服固体制剂等，在使用过程中需要重复多次打开封口使用。每次打开使用都会增加温度、水分、氧气和光照等环境因素、微生物及细菌内毒素等对药物质量的不利影响。为保证药物的质量稳定，也应进行使用中稳定性研究。

部分高阻隔包装的药物，如铝塑泡罩外加双铝袋包装的药物，加高阻隔双铝袋的目的通常为了防潮、避光，在使用过程中双铝袋被去除，包装的防潮和避光保护作用减弱，增大了药品质量不合格的风险，因此也应该开展使用过程中稳定性研究。

Part

药物使用中稳定性研究的监管要求

3.1

中国药品监管机构的监管要求

《中国药典》2020 版通则9001“原料药物与制剂稳定性试验指导原则”要求部分药物制剂还应考察临用时配制和使用过程中的稳定性。《化学药物( 原料药和制剂) 稳定性研究技术指导原则》明确了使用中稳定性的研究对象为临用现配的制剂，或是多剂量包装开启后有一定使用期限的制剂; 并指出长期稳定性试验的放置条件及考察时间要充分考虑贮藏和使用的整个过程［7］。同时，《已上市化学药品药学变更研究技术指导原则( 试行) 》［8］和《创新药( 化学药) 临床试验期间药学变更技术指导原则( 试行) 》［9］等多个指导原则均提出部分药物还应进行药物使用中稳定性研究。

3.2

美国药品监管机构的监管要求

《美国药典》通则＜ 797 ＞规定无菌制剂的使用期限为产品使用中稳定性、无菌性和风险水平等因素导致的最短使用日期［10］。对于多剂量包装的无菌制剂，如滴眼液、眼膏剂等眼用制剂，软膏、气雾剂等创面用制剂，在使用和存放过程中易受泪液、创伤面及环境中微生物的污染，影响其无菌保障水平，均应进行使用中稳定性考察。

3.3

欧洲药品管理局的监管要求

EMA 在2001 年发布的《关于人用药物使用期间稳定性试验的指导文件》对使用中稳定性试验的对象，批次的选择，试验设计，试验条件，试验参数，分析过程，数据描述，数据评价和说明书等做了较为详细的规定［11］。

3.4

人用药品注册技术国际协调会议的监管要求

ICH Q1A ( R) 《新原料药和制剂稳定性试验》中制剂章节中明确提出，必要时对配制或稀释后使用的制剂进行稳定性试验，可为标签上的配制、贮藏条件和配制或稀释后的使用期限提供依据。申报批次应在配制和稀释后的初始和建议的货架期末进行稳定性试验，作为正式稳定性试验的一部分。如果申报前不能提供整个货架期试验数据，应提供第12 个月或最近一次测定的数据［12］。

3.5

世界卫生组织的监管要求

WHO 于2018 年更新的《原料药及药品的稳定性测试》要求药物使用中稳定性需要尽可能的模拟实际使用的过程，进行药品使用期间物理、化学、微生物特性等项目的检测。试验至少要2 批中试规模样品，并建议其中至少1 批在长期稳定性试验的货架期末进行试验。如果无法获得这个数据，则需要在申报注册的最后一个稳定性时间点进行使用中稳定性试验［13］。

Part

药物使用中稳定性研究的试验设计及关注点

4.1

试验设计的基本原则

药物自身特性，如剂型、稳定性、贮藏条件、使用环境条件和用法用量的不同，使用中稳定性试验也具有特异性，因此试验设计时应遵循基本原则，并做到具体药物具体分析。国内外相关指导原则均明确了药物使用中稳定性试验的基本原则是尽可能模拟药物使用的实际过程，也就是其放置的环境条件，包装形式、使用方法、使用数量和使用时间等，同时应涵盖最差使用条件。比如一个多剂量塑料瓶装的口服片剂，存储条件为冷藏，每天服用3 次，每次1 ～ 2 片。需要每天早、中、晚各在室温条件下模拟开瓶取药片1次。为覆盖最长的使用时间，应每次取1 片，直至60d，可在第0，15，30 和60 天分别取样进行检测。

4.2

试验样品选择的依据

WHO、EMA 和ICH 等均推荐选用长期稳定性试验货架期末的样品进行使用中稳定性试验。该要求有科学依据，如瓶包装是最常见的一类多剂量包装形式，瓶口一般使用热密封技术进行密封，来提高瓶子对水蒸气的阻隔作用。有研究表明瓶子打开后即使再次拧紧瓶盖，由于缺乏热封口的有效阻隔，其水汽透过系数也大幅高于热封口［14］。多次开关瓶盖取出制剂时，瓶外空气中的水会相继与瓶内的空气、片剂达到平衡，故瓶装片剂在使用过程中，瓶内的相对湿度可能显著高于长期存储条件下的相对湿度。即使瓶中加入干燥剂，其降低瓶内湿度的作用也是有限的，因为在货架期内随着时间延长，受外界环境湿度的影响，干燥效果逐渐减弱。尤其是环境湿度较高时，即使不打开瓶口，瓶外空气中的水也会渗透入瓶内，因此在货架期内不同时间点使用药物，其稳定性有较大的差异。考虑到试验应模拟最差条件，故推荐选择货架期末的产品进行使用中稳定性研究。

同时，为进行试验数据对比分析，ICH 比WHO 和EMA 多要求在长期稳定性的起始点也要进行取样。实际申报时常因稳定性数据有限，无法获得货架期末的试验数据，此时可提供12 个月或申报注册时长期稳定性的最后一个时间点的试验数据。该种情况建议对使用中稳定性数据进行分析，若显示稳定性有降低的趋势，则应补充提供货架期末的使用中稳定性数据，以支持货架期拟定的合理性。

关于药物使用中稳定性试验的样品规模和批次的要求，EMA 与WHO 要求至少为2 批，其中1 批至少为中试规模。ICH 未明确批次要求，要求采用与稳定性试验相同的主批次样品。鉴于国内申报的稳定性样品应满足中试及以上批次［15］，故我们也推荐采用稳定性试验样品进行使用中稳定性研究，批次要求不少于2 批。

4.3

试验方案的设计

试验期间样品放置的环境应同说明书中的放置条件一致，如洛匹那韦/利托那韦口服液体说明书中描述“有效期为24 个月，在冷藏条件下( 2 ～ 8 ℃) ，本品在标签所示的有效期内可保持稳定。如贮藏于室温( 8 ～ 25 ℃) 应在2 个月内使用”，24 个月有效期是根据常规稳定性试验研究拟定的，而使用中稳定性试验的放置条件应为室温( 8 ～ 25 ℃) 。同时为了覆盖拟定的配制后或多次开启后的使用期限，试验时间应足够长，至少为2 个月。考虑到贮藏条件未明确环境相对湿度，比如我国不同地区的环境湿度差异较大，且同样为室温，南方和北方差异也较大，若稳定性研究表明药物对温度或湿度敏感，该种情况下可考虑适当延长考察时间，或者选择在较高的环境温度或湿度下进行使用中稳定性考察。

试验取样时间点的设定可参照药物的常规稳定性考察结果拟定，若药物在高温或高湿条件下稳定性较差应尽量多设置取样时间点，否则可减少取样时间点，原则上要求取样时间点具有代表性，能及时检测到考察指标显著变化的时间点。

考察项目一般与常规稳定性试验相同，必要时还应根据不同剂型的质量要求设置特殊的考察指标，如对于多剂量的无菌滴眼液或配制后使用的注射液，应注意考察无菌、热原或细菌内毒素、不溶性微粒、颜色变化等; 含抗氧剂的多剂量包装药物还需要检测使用期间抗氧剂的含量，用于预测使用期间抗氧化能力的变化趋势，为拟定药物开启后使用期限提供依据。同时，还应关注使用中引入的特殊杂质，如对于使用前需要溶媒稀释的药物，还应考察溶媒引起的特定降解杂质和注射器、鼻胃管等使用容器迁移至药物中的杂质。

试验研究涉及的分析方法均应进行全面的方法学验证，关注分析方法能否满足使用中稳定性试验的检测要求，如检测微量的迁移杂质( 如元素杂质、增塑剂等) 时，对检测方法灵敏度和准确度要求高。

Part

基于降解动力学模型进行使用中稳定性评估

前面所述使用中稳定性试验是国内外药品监管机构推荐的方法，实施起来常面临2 个方面的问题。第1、推荐选用货架期末的样品进行试验，这往往需要较长的等待时间。第2、实际使用中稳定性受到使用时具体环境温度和相对湿度，及制剂在使用环境中暴露时间的影响。例如，我国夏季普遍炎热潮湿、冬季寒冷干燥，制剂暴露在不同使用环境后表现出来的使用稳定性也不尽相同，因此很难获取全面的使用中稳定性数据。上述问题可以通过药物降解动力学模型方法来改善。

药物降解动力学模型是指将药物降解速率与驱动降解的环境因素，如温度、湿度等因素，进行定量关联的模型。其中加速稳定性评估程序( Accelerated Stability Assessment Program，ASAP) 模型应用的最为广泛:

其中: k 为限度值与等转化时间的比值; A 为指前因子，也称为阿伦尼乌斯常数; Ea 为实验活化能; T 为绝对温度; R 为摩尔气体常数; B( RH) 为水敏感因素，代表反应速率受到湿度的影响。

该公式与经典阿伦尼乌斯公式相比有2 处改进:加入了B( RH) 的水敏感因素项; k 以限度值与等转化时间的比值( 即限度值与达到限度值需要时间的比值) 而非反应速率( 单位时间内杂质或含量的变化) 的方式表示。这2 处改进增大了ASAP 模型的适用范围，提高了预测的准确度，具有重要意义。其中，加入B( RH) 的水敏感因素项能够反映相对湿度对等转化时间的影响; 对k 的替换，能够有效解决经典阿伦尼乌斯动力学不能解决的非线性药物降解动力学类型( 占制剂反应类型的50% 以上) 。ASAP 模型在多个实施案例中被证实有足够的精度对产品的货架周期、使用期限进行准确预测［16］。

ASAP 降解动力学模型的建立需要4个步骤: 首先将样品在高温、高湿条件下进行2～4 周加速试验;其次采用液相色谱法或者其他定量方法对样品进行定量分析; 然后计算不同加速条件下等转化时间，求解动力学模型参数; 最后在求得动力学参数后，可以通过指定任意使用环境温度、相对湿度、使用次数等关键参数进行全面系统的使用中稳定性评估预测。该方法可有效缩短试验时间，同时能平行考察多个温度、湿度组合环境下的使用中稳定性，但是也存在一些问题，如公式中参数lnA、Ea 决定了降解反应对温度的敏感程度，参数B( RH) 决定了降解反应对湿度的敏感程度，公式并未将光照对降解反应的影响考虑进去，而实际使用中药物受环境因素的影响是综合的、复杂的。基于药物降解动力学模型进行使用中稳定性评估的优势，该方法可作为使用中稳定性试验的一个补充，为后续制定使用中稳定性试验方案提供数据支持，尤其对缩短新药开发和上市时间具有重要意义。

Part

讨论

药物使用中稳定性关乎药物使用过程中的安全性和有效性，因此需要进行系统的研究，为拟定使用中贮藏条件和使用期限提供依据。通常参照国内及WHO、EMA、ICH 等相关指导原则进行使用中稳定性试验。对于申报时长期稳定性数据较少的药物，尤其是新药，通过建立降解动力学模型的方法能够对环境温度、相对湿度等因素的影响进行量化，实现在更短的时间内，利用更少试验资源，对使用中稳定性风险进行评估。这2种方法各有优劣，选用时应结合剂型特点、加速降解反应的环境因素、包装形式和使用次数等综合考虑，必要时可互相结合使用，在提高研究效率的同时又满足申报资料的要求。

参考文献

［1］陈海峰. 药物使用期间稳定性试验的技术要求探讨［J］. 中国新药杂志，2010，19( 3) : 184 － 189.

［2］ WATERMAN K C，CARELLA A J，GUMKOWSKI M J，et al. Improved protocol and data analysis for accelerated shelf － life estimation of solid dosage forms ［J］. Pharm Res，2007，24(4):780 － 790.

［3］ WATERMAN K C，SWANSON J T，LIPPOLD B L. A scientific and statistical analysis of accelerated aging for pharmaceuticals. Part 1:Accuracy of fitting methods ［J］. J Pharm Sci，2014，103(10):3000 － 3006.

［4］ WATERMAN K C，MACDONALD B C. Package selection for moistureprotection for solid，oral drug products ［J］. J Pharm Sci，2010，99( 11) : 4437 － 4452.

［5］国家药监局药审中心. 关于发布《化学仿制药口服片剂功能性刻痕设计和研究技术指导原则( 试行) 》的通告( 2020 年第35号) ［EB /OL］. 北京: 国家药监局药审中心，2020 － 10 － 21［2021 － 03 － 31］. http: / /www. cde. org. cn /news. do?method =largeInfo＆id = 6f5793ffc8d0f2b2.

［6］国家药监局药审中心. 关于公开征求《第一批拟不推荐参比制剂化药品种药学研究技术要求》( 征求意见稿) 意见的通知，附件5 聚乙烯醇滴眼液等3 个眼用制剂药学研究技术要求［EB /OL］. 北京: 国家药监局药审中心，2021 － 02 － 20［2021 － 03 － 31］. http: / /www. cde. org. cn /news. do?method =viewInfoCom mon＆id = f61d5c07220f99e6.

［7］国家食品药品监督管理总局. 关于发布普通口服固体制剂溶出度试验技术指导原则和化学药物( 原料药和制剂) 稳定性研究技术指导原则的通告( 2015 年第3 号) ［EB/OL］. 北京: 国家食品药品监督管理总局，2015 － 02 － 05 ［2021 － 03 － 31］.https: / / www. nmpa. gov. cn /yaopin /ypggtg /ypqtgg/20150205120001100. html.

［8］国家药监局药审中心. 关于发布《已上市化学药品药学变更研究技术指导原则( 试行) 》的通告( 2021 年第15 号) ［EB/OL］.北京: 国家药监局药审中心，2021 － 02 － 10 ［2021 － 03 － 31］.http: / /www. cde. org. cn /news. do? method = largeInfo＆id =b8480214871d6636.

［9］国家药监局药审中心. 关于发布《创新药( 化学药) 临床试验期间药学变更技术指导原则( 试行) 》的通告( 2021 年第22 号)［EB /OL］. 北京: 国家药监局药审中心，2021 － 03 － 03［2021 － 03 － 31］. http: / /www. cde. org. cn /news. do? method =viewInfoCommon＆id = f56cc94fcc7ba86b.

［10］ USP － NF. General chapter ＜ 797 ＞ pharmaceutical compounding-sterile preparations ［EB/OL］ . Washington: USP － NF，2020 －05 －01［2021 － 05 － 08］. https: / /online. uspnf. com/uspnf /document /1 _ GUID － A4CAAA8B － 6F02 － 4AB8 － 8628 －09E102CBD703_6_en － US? source = Search%20Results＆highlight=Pharmaceutical%20compounding-sterile%20preparations.

［11］ EMA. Note for guidance on in － use stability testing of humanmedicinal products［EB /OL］. London: EMA，2001 － 03 － 01［2021 － 03 － 31］. https: / /www. ema. europa. eu /en /documents /scientific － guideline /note － guidance － use － stability － testing －human － medicinal － products_en. pdf.

［12］ ICH. Stability testing of new drug substances and products［EB/OL］. Geneva: ICH，2003 － 02 － 06 ［2021 － 03 － 31］.https: / / database. ich. org /sites /default /files /Q1A% 28R2% 29%20Guid eline. pdf.

［13］ WHO. Stability testing of active pharmaceutical ingredients and finished pharmaceutical products［EB /OL］. Geneva: WHO，2018 － 09 － 30［2021 － 03 － 31］. https: / /www. who. int /publications/m/item/who － guidelines － on － stability － testing － of － active－ pharmaceutical － ingredients － and － finished －pharmaceutical －products.

［14］ WATERMAN K C，CHEN L，WATERMAN P，et al. Modeling ofin － use stability for tablets and powders in bottles［J］. Drug Dev Ind Pharm，2016，42( 10) : 1571 － 1578.

［15］国家食品药品监督管理总局. 关于发布化学药品新注册分类申报资料要求( 试行) 的通告( 2016 年第80 号) ［EB/OL］. 北京: 国家食品药品监督管理总局，2016 － 05 － 04［2021 － 03 -31］.https: / /www. nmpa. gov. cn /directory /web /nmpa /xxgk /ggtg/qtggtg/20160504175301774. html.

［16］ WATERMAN KC. The Application of the Accelerated Stability

Assessment Program ( ASAP) to Quality by Design ( QbD) for drug

product stability［J］. Aaps Pharmscitech，2011，12( 3) : 932 － 937.