对混合和含量均匀性评估的建议：对撤销的FDA分层取样指导原则草案的修改

Thomas ,James Bergum, JamesPrescott, Ravindra Thomas Parks,JonClark, William Brown, Fernando Muzzio, SamirPatel, Charles Hoiberg

摘要

简介  本文描述了国际制药工程协会（ISPE）所赞助的混合和含量均匀性工作组对FDA所撤销的行业指导原则草案文件“Powder Blends and Finished Dosage Units—StratifiedIn-ProcessDosageUnitSamplingandAssessment”的修改建议。这些修改针对的是导致FDA之所以撤销该指导原则的主要关注点，即混合均匀性测试不充分，以及一次性通过USP通则<905>含量均匀度的检测标准并不足以确保整个批次的含量均匀性。

方法  该工作组的方法讨论了何时应当分析三份混合样品，还讨论了对数据进行方差分量分析对于确定非均匀性的根本原因的重要性。工作组建议在批次放行中采用基于统计学的方法、验收标准和取样计划来评估含量均匀性，可以提高未来从该批次取样的样品符合USP <905>要求的可信度。替代的统计方法、取样计划和接受标准，包括现代分析方法[例如，过程分析技术（PAT）]、取样方法，如有充分理由可以替代本文所提出的方法。这种方法还将混合和含量均匀性检验与生命周期工艺验证方法的三个阶段联系起来。

结论  提出了评估混合均匀性和含量均匀性的框架，该框架为通过USP <905>提供了更大的保证。

关键词  混合均匀性、含量均匀性、混合充分、USP <905>含量均匀度。

1 前言

本文的作者建议，用于证明混合和含量均匀性的任何方法都是基于科学和风险评估的，并且有充分理由时许多方法都可以使用。本文提出了可使用多种方法的框架，旨在建议对FDA已撤销的行业指导原则草案文件“Powder Blends andFinished Dosage Units—StratifiedIn-ProcessDosageUnitSamplingandAssessment”提出修改意见[1]。针对指导原则草案文件撤销所产生的空白期，本文提供了一种解决方法。本文侧重于针对传统取样和分析技术的统计分析。作者并不主张本文中给出的取样计划、统计方法和验收标准是评估混合和含量均匀性的唯一方法。相反，作者欢迎并鼓励公开可在本文框架内使用的其他统计方法，并且预计监管机构在制定行业指导原则时将考虑所有基于科学和风险的方法。这些其他方法可能包括合理的替代统计分析以及现代分析方法[包括过程分析技术(PAT)]，以评估混合和含量的均匀性。但是，替代统计方法和PAT方法超出了本文讨论范围，故不作讨论。

“Powder Blends andFinished Dosage Units—StratifiedIn-ProcessDosageUnitSamplingandAssessment”

国际制药工程协会（ISPE）赞助的混合和含量均匀性工作组（简称工作组），于2013年8月成立，旨在讨论评估混合和含量均匀性的方法。该工作组在ISPE年会（2013年11月6日）的会议期间举行了一系列会谈，讨论了与混合和含量均匀性分析相关的当前问题[5,6]，还讨论了FDA对于当前实践以及使用的统计上合理的取样计划和验收标准的重要性的关注，指出应考虑药物的治疗特性可能对含量均匀度验收标准产生的影响。在确定本文提出的方法时，考虑了本次会议的共识。

该工作组建议对撤销的分层取样指导原则草案文件进行修改，以根据现行药品生产管理规范（CGMP）要求21CFR 211.110来评估成品的“混合充分性以确保一致性和均匀性”[7]。本文中描述的方法侧重于制药行业中用于评估混合和含量均匀性的传统取样和分析技术。将混合取样和检测计划修订得更加明确（例如，当应测定重复的混合样品时），并使用统计方法分析剂型均匀性，以更加确保未来的批次样品能够符合USP <905>。对于常规生产，该提议允许灵活的基于风险的方法来定义待测剂量单位的数量。选择的数量应该平衡工艺能力、使用者的风险和生产者的风险。该方法可以应用于工艺验证的所有阶段^注1[8]。它可用于USP <905>适用的各种类型的剂型，包括片剂、胶囊（所有类型）、袋装制剂、粉体填充瓶、某些情况下的半固体，而无论载药量如何。

工作组认为，本文所述的框架满足在线检测和放行检测的CGMP和应用审查要求，可以证明粉体混合充分性以及剂量单位的含量均匀性。在该框架内，只要理由充分，可以使用多种方法、取样计划和验收标准来评估混合和/或含量均匀性，包括：

●    使用置信区间和/或容许区间的各种统计方法，确保符合USP <905> [9-11]；

●    应用过程分析技术（PAT）传感器来确定粉体混合的均匀性和混合终点；

●    应用PAT和大n验收标准来证明剂量单位的均匀性。

3 用于评估工艺设计和工艺验证批次的混合和含量均匀性的改进方法

3.1 原始指导原则草案文件中的相关信息

原始分层取样指导原则草案文件第IV部分的信息仍然适用于修改后的方法，包括以下内容：

• 在商业生产过程中，能够使用在线检测的含量均匀性数据作为混合均匀性的替代检测（持续工艺确认）；

• 在压片/填充工艺过程中获得的在线检测的含量均匀性数据，用于成品的放行检验；

• 采用适当的取样计划，确定混合参数并评估整个混合容器和/或中间体物料容器中的混合均匀性；

• 在开发混合取样技术和程序时，建议评估粉体取样量的影响（例如，1-10×剂量单位范围内，取样量> 3×即可），以能够测定混合物的真实均匀性。应确定取样误差，如采用了应用实时采样和分析的原位分析技术，可不需要；

• 建议设计混合和含量均匀性的取样计划，并使用适当的统计分析评估数据，例如使用方差分量分析（VCA）来测量结果中存在的变异性。取样计划应包括重要事件（运行开始、运行结束、容器转换样品），但与批次的总体规模相对应。具有低剂量和/或高活性的药物可能需要更加严格的取样计划。

• 建议将粉体混合均匀性与在线检测的剂量单位和成品的含量均匀性进行比较。如果在线检测的含量均匀性数据用于产品放行，那么数据分析应证明它可以保证成品的含量均匀性。应调查在工艺放大过程中观察到的任何差异。可能需要采取纠正措施来改进处方或生产工艺。

3.2 工艺设计^注2和工艺验证批次中的混合取样和评估

图1所示的流程图是基于对已撤销的分层取样指导原则文件的修改，用于在工艺设计和工艺验证批次的生产过程中评估粉体混合的充分性和含量的均匀性^注3。

1. 根据取样方案，应从混合器的至少10个取样点取样，每个取样点至少取3份混合样品；

2. 第1阶段的混合检测：每个取样点测定一个样品，计算样品的标准偏差（SD）。

（a）如果SD ≤ 3.0％，进行第1阶段的含量测定。通常不需要VCA；

（b）如果SD > 3.0％，则进行第2阶段的混合检测。

1. 3. 第2阶段的混合检测：测定每个取样点的其他混合样品，计算所有样品的SD。

（a）如果SD ≤ 3.0％，进行第1阶段的含量测定（至少测定20个取样点，每个取样点至少取样3个剂量单位）。

（b）如果SD > 5.0％，则进行调查，包括VCA，以确定变异性是否是由产品/工艺问题或取样/分析误差引起的。该调查可包括将混合部分的VCA与后续工艺计算的VCA进行比较。

ⅰ. 如果高SD归因于取样/含量测定误差，则进行第2阶段的含量测定（至少测定40个取样点，每个取样点至少取样3个剂量单位）。

ⅱ. 如果高SD归因于产品/工艺相关的原因，那么混合均匀性则是不可接受的。

 （c）如果SD在3.1％至5.0％（包含）之间，那么混合均匀性是可接受的。但是，应进行第2阶段的含量测定，以确保混合物生产出可接受的制剂。此外还建议对混合数据进行VCA，以确定潜在的减少变异和改善混合的机会^注4。

注2：虽然本节中描述的策略可以应用于第1阶段工艺设计批次的生产，但可能需要对取样计划、统计方法和验收标准进行修改以适合相应阶段。

注3：对于较小的批次，有充分理由时，可以采用更少的取样点。

注4：如果混合和/或含量的标准偏差>3％，建议使用方差分量分析。在执行VCA之后，根据取样点间和取样点内的方差分量中的一个或两个是否显著，将变异性归因于混合均匀性的变化和/或其他原因。如果混合数据的取样点内的方差显著（高于分析方法的方差），则说明是单因素或多因素的组合，例如混合物混合的变异性、取样误差或聚集。混合的取样误差不会延续到含量测定，而取样点内各混合物的变异性和/或聚集则会延续到含量测定。混合数据中取样点间的方差显著（高于分析方法的方差），则说明混合操作不够优化或者是发生了分离。

图1评估工艺设计和工艺验证批次的混合均匀性和含量均匀性的工艺流程图

* n为测定结果的总数量。

3.3 工艺设计^注5和工艺验证批次的在线含量测定取样^注6

1. 从整个批次中至少40个大致均匀分布的预定取样点^注7（包括运行的开始点和结束点^注8；数值不应进行重量修正）进行在线取样，每个取样点至少取样3个剂量单位。

2. 第1阶段的含量测定：测定40个预定取样点中的至少20个（包括运行的开始点和结束点；数值不应进行重量修正），每个取样点至少测定3个剂量单位。

（a）确定数据是否符合所选择的统计方法、样本量、置信水平和覆盖范围的验收标准。

（b）所有数值均应在75.0至125.0％之间（未重量修正）。

（c）如果不符合上述任何一项验收标准，则进行第2阶段的含量测定。

3. 第2阶段的含量测定：测定第1阶段未检验的剩余20个取样点，每个取样点至少测定3个剂量单位。

（a）确定数据是否符合所选择的统计方法、样本量、置信水平和覆盖范围的接受标准。

（b）所有数值均应在75.0至125.0％之间（未重量修正）。

（c）如果结果符合验收标准，则说明含量均匀。否则，则说明含量不均匀。

（d）考虑对第1阶段和第2阶段的全部含量数据进行VCA，以确定潜在的变异性来源，从而对工艺加以改进。

注5：虽然本节中所述的策略可以应用于第1阶段工艺设计批次的生产，但可能需要对取样计划、统计方法和验收标准进行修改以适合相应阶段。

注6：该取样计划的实例旨在提供适当的数据用于估算取样点间和取样点内的方差分量，以满足FDA的期望[3]。

注7：对于较小批次的评估，有充分理由时，可以采用更少的取样点。

注8：检测的初始取样点应当在批次生产之前确定，并且必须能够代表整个批次。

4 用于评估持续工艺确认中的混合和含量均匀性的改进方法

图2为在商业批次的持续工艺确认（第3b阶段）中评估混合和含量均匀性的流程图。制造商决定所使用的统计方法、取样计划、验收标准、置信水平和范围，来确保通过USP<905>。该特定实例仅用于演示目的，其取样计划为在整个压片或填充过程中选择30个取样点，每个取样点检测一个剂量单位。如有充分理由，也可以使用不同剂量单位的其他取样计划⁹。因为在线含量数据也可以用作批次放行（非重量修正数据）以及混合均匀性的替代检测，所以应使用系统的取样计划来确定取样点的位置，并确保在整个批次中（包括运行的开始点和结束点）采集样品。

注9：制造商根据工艺设计和工艺验证批次数据的结果，以及他们愿意接受的生产者和消费者风险水平，确定在持续工艺确认期间要分析的剂量单位数量。

图2 评估持续工艺确认（第3b阶段）批次的混合和含量均匀性的流程图

* 与第2阶段的工艺验证使用的验收标准相比，第3阶段持续工艺确认使用的验收标准可能降低符合USP<905>的置信度。

** n为测定结果的总数量。

4.1 持续工艺确认中混合和含量均匀性的评估程序（第3b阶段）

1.从包括运行开始和结束在内的整个压片或填充工艺中的30个取样点进行在线取样，每个取样点取1个剂量单位。

2. 第1阶段1检测：选择30个取样点中的至少10个取样，每个点测定1个剂量单位（10个取样点需要在取样计划中确定，并且来自包括开始点和结束点的整个批次，即，不仅仅是30个取样点的随机取样）。

（a）确定数据是否符合所选择的统计方法、样本量、置信水平和范围的验收标准。

（b）所有数值均应在75.0至125.0％之间（未重量修正）。

（c）如果结果符合验收标准，则说明混合和含量是均匀的。如果不符合上述任何一项验收标准，则进行第2阶段的检测。

3. 第2阶段的检测：检测剩余的20个样品，并对检测结果进行以下判断：

（a）是否符合所选择的统计方法、样本量、置信水平和范围的验收标准。

（b）是否所有数值均在75.0至125.0％之间（未重量修正）。

（c）如果结果符合验收标准，则证明混合和含量是均匀的。如果不符合，则含量和混合可能是不均匀的。

4.2 持续工艺确认（第3a阶段）

    如果产品的混合标准偏差在3.1-5.0％之间和/或工艺验证中需要对含量进行第2阶段检测，则在持续工艺确认（第3a阶段）中可能需要分析其他的样品。应该测定的剂量单位的数量取决于与该工艺相关的风险的大小。如果产品的混合和/或含量的标准偏差在4.0-5.0％之间，则在持续工艺确认（第3a阶段）中可能需要更多的剂量单位来证明粉体混合的充分性和含量的均匀性（可能与第2阶段的含量检测数量相当）。如果产品的混合和/或含量的标准偏差在3.1-4.0%之间，那么第1阶段的含量检测可能就足够了。如果实施的工艺变更证明能够改善混合和/或含量均匀性，则可以减少检测样品的数量。如果在尽职调查努力改进工艺之后，混合和/或含量数据的标准偏差仍然较高但一致（并且可以接受），表明这是该工艺可以实现的最佳均匀性，那么检测也可以减少。

4.3 工艺生命周期

持续工艺确认的一个要素是监测批次间的工艺性能。可以监测批次间含量的标准偏差、接受值（AV）或其他均匀性指标，以检测整个产品生命周期中制造工艺的任何趋势或变化。

5 关于实施该方法的评论

5.1 混合和含量均匀性分析

应当在工艺设计和工艺验证批次的制造过程中进行混合均匀性分析。在工艺验证批次生产中，制造商不应跳过混合均匀性检测而直接默认进行含量均匀性分析。虽然可以对制造过程中的任何混合操作进行混合均匀性评估，但最终混合物（润滑后的）是压片或填充操作之前的混合均匀性的最佳指标。

对于较小规模的批次（例如，早期工艺设计批次；小批量的工艺验证批次和商业批次），较少的取样点可能是合理的，并且可以对验收标准进行相应调整。但是，每个取样点应当至少取样3个混合样品和至少3个含量测定样品。针对较小批量的修订取样计划必须合适，以确保混合和含量均匀性可以接受。该工作组认识到，可能存在无法对混合物进行取样的情况。例如，对于在高密封设备中制备的强效药物，可能无法进行混合取样和/或取样会使操作人员面临重大的安全风险。

该工作推荐采用两阶段方法评估混合均匀性。如果第一组样品的标准偏差≤3.0％，则没有必要对每个混合器取样点进行重复检测，因为总的标准偏差以及取样点间和取样点内的方差分量将非常小。然而，如果标准偏差> 3.0％，则从检测剩余样品之后的VCA中获得的信息，在识别潜在的产品/工艺相关变异性方面可能是有价值的，能够有机会改善混合的均匀性。

在常规的商业生产中，当使用剂量单位的含量均匀性（CU）作为替代检测来证明粉体混合的充足性时，进行重量校正是合理的。执行重量校正分析有助于确定不符合常规CU放行标准是否是由于混合或混合后问题。剂量单位的取样必须覆盖整个压片或填充运行过程，以确保数据能够代表搅拌器中的所有区域。然而，因为重量变化是一个影响消费者接受到的剂量的误差成分，所以如果将在线含量数据用于产品放行，则必须使用非重量校正的结果。如果在线取样的剂量单位不是最终的剂型（例如，片剂核心与薄膜包衣片剂），则应进行评估，以证明在随后的单位操作（例如，薄膜包衣）中含量均匀性不会受到显著影响。

5.2 调查

如果混合的标准偏差在3.1和5.0％之间，则混合均匀性是可以接受的，并且可以进行在线含量均匀性取样。但是，该工作组建议对混合数据进行VCA，以评估取样点间和取样点内的方差分量，这些数据可用于确定改善未来批次的混合均匀性的机会。

如果标准偏差>5.0％，则进行调查（包括VCA），以确定变异是否是由于非混合问题导致（例如取样偏差、分析误差或其他非制剂/工艺原因），避免对混合物的真实均匀性做出错误评估。如果证明此类误差是存在且有原因的，则应该实施纠正措施，并且该批次可以进行第2阶段的含量均匀性检测。相反，如果标准偏差高是归因于产品/工艺相关原因，那么混合均匀性则是不可接受的，并且需要对产品做进一步的处方和/或工艺开发。

当需要进行第2阶段的含量均匀性检测时，建议进行数据的VCA来确定在压片或填充运行过程中是否存在取样位置间问题。将含量的VCA结果与混合的VCA结果进行比较是有价值的。从这些比较中获得的知识可以为混合和含量均匀性的改进提供深入了解。

5.3 验收标准

在图1和2中有意省略了含量的统计方法和验收标准，包括与该方法相关的置信水平和范围。这使得制造商在评估剂量单位的含量均匀性时，有合理理由时可以灵活采用优选的统计方法和验收标准。应使用基于风险的方法选择置信水平和范围，以平衡消费者和生产者的风险，以及其他如药物治疗指数等因素。所选择的统计方法应足以确保药品具有可接受的含量均匀性，并且未来该批次的取样样品（如果检测）将很有可能通过USP<905>。选定的统计方法、取样计划和置信水平/范围也应该适合此目的，特别是在第1阶段工艺设计中，其中许多统计方法可能对早期开发中的未优化药品过于区分。

可以使用的两种统计方法是ASTM E2709/E2810方法和容许区间（TI）方法。 ASTM方法提供了一定程度的置信度（例如90％）和范围（例如，95％的未来样品），使得该批次中的其他样品将符合USP<905>标准。TI检测提供了一定程度的置信度（例如95％），一定百分比（例如95％）的剂量单位将落在一定范围内（例如，85.0-115.0％）。对TI数据的替代分析还可以预测未来批次通过USP<905>的可能性，提供与ASTM方法的比较。两种方法都增加了未来从该批次中取样通过USP <905>标准的置信度。

对于某些产品，在定义含量均匀性的验收标准时，可能需要考虑药物的药代动力学特征。例如，具有高活性和/或窄治疗指数的药物可能需要更严格的验收标准以降低消费者风险（即，放行不可接受的批次治疗病症的风险）。相反，具有宽治疗指数的药物可以容忍更宽松的验收标准，并最小化生产者的风险（即，不合格批次的风险）。通过使用目标效力分布作为输入进行药代动力学模拟，可以获得对给药单位精密度的体内影响的评估。在所提出的流程图（图1和2）中使用的控制参数，代表给药单位的目标效力分布。这种模拟的示例方法在别处已有讨论[6,12]。

图1和图2中定义的框架可以灵活地适应不同的统计方法、取样计划和验收标准，只需将它们插入流程图中的相应方框即可[9-11]。无论选择哪种方法，都应由申请人证明为什么所选择的取样计划、统计方法和验收标准适合于确保产品的含量均匀性。

6 总结

该工作组建议对原始的分层取样指导原则草案文件进行修改[1]，以填补因其被撤回而导致的空白。该方法在科学上是合理的，特别是对于使用传统分析技术评估粉体混合充分性和含量均匀性的产品。本文包含一个框架，可以插入统计方法、取样计划和验收标准来证明混合和含量的均匀性。作者承认存在着替代的可接受方法，并且有其他替代方法正在开发中，这些方法也可以在本文定义的框架内使用，以确保符合USP<905>。

7 参考文献

    略。