制藥包裝頂空的頂空氧氣分析，以開(kāi)發(fā)和驗證容器封閉完整性方法

抽象

通過(guò)激光頂空氧氣對具有空氣頂空的樣品進(jìn)行容器密封完整性測試（CCIT），以檢測?。?le;20微米）和大（0.5-2毫米）缺陷，評估樣品在產(chǎn)品包裝生命周期的任何時(shí)間點(diǎn)的容器密封完整性（CCI）。本文將討論開(kāi)發(fā)和驗證使用氧氣頂空分析對空氣頂空樣品的CCI方法，包括對不同容器尺寸和填充體積的考慮因素。

介紹

通過(guò)將空氣頂空樣品儲存在密封的氮氣環(huán)境中并監測頂空氧氣的減少，可以對具有空氣頂空的樣品進(jìn)行基于激光頂空氧氣的容器密封完整性測試（CCIT）。這種非破壞性、定量、確定性測試可以檢測?。?le;20微米）和大（0.5-2毫米）缺陷，評估樣品在產(chǎn)品包裝生命周期中任何時(shí)間點(diǎn)的容器密封完整性（CCI）。本文將討論開(kāi)發(fā)和驗證使用氧氣頂空分析對空氣頂空樣品的CCI方法，包括對不同容器尺寸和填充體積的考慮因素。

CCIT 在產(chǎn)品封裝生命周期內的多個(gè)點(diǎn)上都很有用。進(jìn)行CCI測試的一個(gè)常見(jiàn)原因是代替無(wú)菌測試（食品和藥物管理局，2008）。對于許多藥物，例如腸外藥物產(chǎn)品，保持無(wú)菌是一個(gè)關(guān)鍵的質(zhì)量屬性。為了利用CCIT建立無(wú)菌質(zhì)量屬性，在放行時(shí)或初始時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行傳統的無(wú)菌測試或其他經(jīng)過(guò)驗證的無(wú)菌釋放機制，以驗證產(chǎn)品批次是否無(wú)菌。然后，在未來(lái)的穩定時(shí)間點(diǎn)（通常每年一次），可以執行CCIT代替無(wú)菌，以確定沒(méi)有可能發(fā)生微生物污染的缺陷。

USP <1207>包裝完整性評估 – 無(wú)菌產(chǎn)品章節中列出了使用基于激光的頂空分析（包括氧氣頂空分析）進(jìn)行容器密封完整性測試。本文的方法開(kāi)發(fā)和驗證遵循USP <1207>一章中列出的指南。（美國藥典公約，2016 年）。

CCIT的氧頂空分析

直觀(guān)地說(shuō)，氧氣頂空分析可用于檢測容器中從頂部空間改變開(kāi)始的泄漏（例如，吹掃的小瓶、在氮氣下塞住的凍干小瓶等）。如果容器、封閉或兩者之間的界面存在缺陷，容器中的氧氣含量會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的推移而增加。與陽(yáng)性和陰性對照相比，監測這種增加可以確定容器封閉的完整性。然而，許多產(chǎn)品都用簡(jiǎn)單的空氣頂空而不是改變的頂空來(lái)塞。

氧頂空分析也可用于通過(guò)故意暴露在低氧/高氮環(huán)境中來(lái)確定具有初始空氣頂空的樣品的CCI。如果CCI破裂，這些挑戰條件將導致可檢測到的頂空氧氣減少。通常，首先測量樣品的初始氧濃度（約20%大氣氧）。然后將樣品放入用氮氣吹掃并密封的容器中?；蛘?，可以使用具有連續氮氣吹掃的手套箱或類(lèi)似容器來(lái)創(chuàng )造挑戰條件。在氮氣中儲存預定時(shí)間后，除去樣品，并第二次測量頂空氧濃度。計算每個(gè)容器的頂空氧氣變化，并與最大允許氧氣變化進(jìn)行比較。以下方法開(kāi)發(fā)和驗證信息將側重于具有初始空氣頂空的樣品的情況。

方法開(kāi)發(fā)

在開(kāi)發(fā)空氣樣品的頂空氧CCIT方法時(shí)，必須確定四個(gè)相互依賴(lài)的參數：

1）要檢測的缺陷范圍（小缺陷和大缺陷）;

2）樣品在氮氣中的適當激發(fā)時(shí)間;

3）激發(fā)后測試窗口，用于從挑戰條件中移除樣品和測量;

4）最大允許氧變化（MAOC），這是最大允許變化，超過(guò)該變化，CCI應被視為受損。

對上述參數有重大影響的一個(gè)因素是頂空的體積。當樣品儲存在挑戰條件下時(shí)，頂空氣體濃度會(huì )隨著(zhù)擴散過(guò)程而變化。當小瓶頂空含有空氣并放置在高氮/低氧環(huán)境中時(shí)，容器內外的總壓力相等，但氧氣和氮氣濃度存在分壓差。隨著(zhù)時(shí)間的推移，分壓差將通過(guò)任何缺陷進(jìn)行平衡，從而導致小瓶?jì)软斂昭鯘舛鹊目蓽y量下降。對于較大的頂部空間，需要更多的氧氣和氮氣通過(guò)缺陷擴散，以在頂部空間較小的容器中產(chǎn)生等效的變化。換句話(huà)說(shuō)，較大的頂空隨時(shí)間推移的頂空氧氣變化較慢。其中一個(gè)影響是，如果容器的液體填充量發(fā)生變化，也會(huì )影響成功檢測所需缺陷范圍的方法參數。

我們將概述的四個(gè)參數中的第一個(gè)是要檢測的缺陷尺寸范圍。目前的指南表明，CCI方法的缺陷檢測限預期為20微米或更小。我們使用的默認初始小缺陷是激光穿過(guò)容器玻璃壁的 5 微米缺陷。但是，根據容器尺寸和客戶(hù)要求，缺陷范圍的下端使用了小至2微米或大至20微米的缺陷。對于缺陷范圍，我們通常以?xún)煞N方式之一創(chuàng )建缺陷。第一種是使用活檢打孔器（例如，2mm打孔器）在塞子中鉆出缺陷，去除材料并留下大缺陷。第二種方法是在塞子中插入一根針（例如，0.5 毫米內徑、21 號、1 英寸一次性針頭，去除魯爾鎖）并在測試期間將其留在原位。

方法開(kāi)發(fā)中確定的第二個(gè)參數是激發(fā)時(shí)間。為了檢測小缺陷，可以延長(cháng)質(zhì)詢(xún)時(shí)間，直到可以檢測到為止。作為方法開(kāi)發(fā)的一部分，我們使用陽(yáng)性和陰性對照進(jìn)行運行，并在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)對其進(jìn)行測量，在測量之間將它們返回到氮氣激發(fā)條件，以確定最佳激發(fā)時(shí)間以檢測所需的最小缺陷。根據頂空體積，通?？梢栽诒┞队诘獨馓魬饤l件下 6 到 48 小時(shí)后檢測到 5 微米缺陷。我們最常見(jiàn)的質(zhì)詢(xún)時(shí)間為 24 小時(shí)，允許單個(gè)分析師連續兩天同時(shí)測量初始和最終時(shí)間點(diǎn)。

要討論的第三個(gè)關(guān)鍵參數是挑戰后測試窗口，這是從挑戰條件中移除后的所有陽(yáng)性對照仍可檢測到的經(jīng)過(guò)驗證的時(shí)間窗口。這是缺陷范圍中缺陷端較大的限制因素，因為它允許最快的頂空氧氣更換。無(wú)需將頂空氧分析儀放入氮氣吹掃手套箱中，因此有必要在測量前將樣品從氮氣中取出。從挑戰條件下移除后，樣品將繼續隨環(huán)境擴散。如果長(cháng)時(shí)間排除在激發(fā)條件之外，無(wú)論是否存在缺陷，所有樣品的測量都將與初始氧濃度相似。因此，確定并驗證挑戰后測試窗口非常重要，在該窗口內可以檢測到整個(gè)缺陷范圍的變化。對于頂空容積較小的容器中的大缺陷，容器可以在不到 20 分鐘的時(shí)間內與周?chē)h(huán)境平衡。雖然每個(gè)單獨的頂空氧測量都非?？欤?-10秒），但使用正確的標簽標識進(jìn)行去除和測量的后勤工作可能需要一些時(shí)間，特別是對于大量樣品。因此，我們通常建議質(zhì)疑后測試窗口至少為 30 分鐘（通常針對挑戰后測試窗口為 30 分鐘到 2 小時(shí)）。如果在方法開(kāi)發(fā)中去除缺陷30分鐘后仍無(wú)法檢測到缺陷，則將為缺陷范圍的頂端選擇較小的缺陷。

開(kāi)發(fā)CCIT方法的第四個(gè)關(guān)鍵參數是MAOC，其用途與USP <1207>（美國藥典公約，2016）中討論的最大允許泄漏限值類(lèi)似。這是一個(gè)特定于產(chǎn)品軟件包配置的值，用于區分泄漏包和非泄漏包。當頂空是空氣時(shí)，MAOC將是頂空氧氣的最大減少。MAOC 需要大于在非泄漏包裝中觀(guān)察到的變化，小于在泄漏包裝中觀(guān)察到的變化。在無(wú)泄漏封裝中觀(guān)察到的變化通常是由于儀器噪聲引起的。對于挑戰時(shí)間較長(cháng)的測試，還需要考慮滲透。通過(guò)組件的滲透是密封包裝中氣體進(jìn)入的來(lái)源，而不是由于缺陷。為了量化滲透引起的變化規模，可以在方法開(kāi)發(fā)測試運行中包括陰性對照。但是，對于通常用于此測試的48小時(shí)或更短的方法，與儀器噪聲相比，通?？床坏接捎跐B透引起的變化。

設置 MAOC 時(shí)應考慮儀器噪聲。對于基于激光的頂空分析，噪聲受通過(guò)頂空的激光路徑長(cháng)度和通過(guò)頂空后的激光功率的影響。激光路徑長(cháng)度是激光通過(guò)容器點(diǎn)處容器的內徑。容器的直徑越大，重復測量的標準偏差越好。例外情況是，如果容器也降低了激光功率，如果降低總功率的三分之二或更多，則可能會(huì )增加重復測量的標準偏差。功率顯著(zhù)下降的常見(jiàn)原因是小瓶壁上的粉末/凍干碎片或琥珀色小瓶。通過(guò)對特定樣品瓶進(jìn)行初始和最終測量并比較該特定樣品瓶的變化，可以在很大程度上消除測量誤差的許多其他原因。這允許由于總路徑長(cháng)度、蒸氣壓或其他可能影響氧氣測量的變量而導致的任何變化在兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)上保持一致，并且對計算的變化影響較小。

除了測量精度（標準偏差）之外，設置MAOC時(shí)要考慮的另一個(gè)因素是復合誤差，這可能是由于校準中的微小變化而發(fā)生的。為了考慮到這些情況，并且由于我們可以通過(guò)增加激發(fā)時(shí)間輕松增加陽(yáng)性對照中的氧氣變化，我們建議使用測量范圍內最大標準偏差的10倍作為MAOC的最小值。

作為方法驗證的一部分，使用重復測量測試樣品和氧標準品（用于校準和確定儀器的系統適用性）來(lái)證明儀器測量所需封裝配置的能力。類(lèi)似的測量可以作為方法開(kāi)發(fā)的一部分，以建立驗證的驗收標準。

方法驗證

為了證實(shí)氧氣頂空方法，我們驗證了儀器正確測量所需容器中頂空氧氣的能力，以及該方法區分有缺陷的陽(yáng)性對照和無(wú)缺陷的陰性對照的能力（即區分泄漏和非泄漏包裝）。

為了驗證儀器的功能，應首先建立精密度、準確度、線(xiàn)性度和中間精度的驗收標準。作為驗證的一部分，分析師分別測量氧標準品和測試樣品 10 次，然后將其用于計算以確定驗證參數。為了確定精度，可以使用測試樣品和氧標準品的n = 10測量值的標準偏差。對于線(xiàn)性和精度，可以將氧標準品的測量值與已知的氧濃度進(jìn)行比較，以計算線(xiàn)性和精度。對于中間精度，由第二位分析師重復上述操作，以建立中間精度，并在計算 n=20 個(gè)測量值的標準偏差（每個(gè)分析人員 10 個(gè)）時(shí)具有額外的接受標準。

為了確定該方法檢測所需缺陷范圍的能力，驗證的結構包括具有陽(yáng)性和陰性對照的三次CCI運行。陽(yáng)性對照包括方法開(kāi)發(fā)中確定的缺陷范圍兩端的缺陷。陰性對照可以包括樣品瓶和用與陽(yáng)性對照相同的方法制備的對照（如果與樣品瓶不同）。為了確定方法特異性和穩健性，分析人員執行兩次運行，在最小和最大挑戰時(shí)間各一次。最小挑戰時(shí)間運行還包括對陽(yáng)性對照的額外測量，以驗證挑戰后測試窗口。為了確定方法的中間精度，第二位分析師在與前一位分析師不同的日期（和儀器，如果有的話(huà)）以最短的挑戰時(shí)間執行單次運行。

結論

本文介紹的方法開(kāi)發(fā)和驗證可用于為具有可測量頂空和初始空氣氧濃度的任何容器生成CCIT方法。然后，經(jīng)過(guò)驗證的測試方法可用于在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中建立容器封閉完整性。在以后的穩定時(shí)間點(diǎn)代替無(wú)菌，可以在很寬的缺陷范圍內快速無(wú)損地測試樣品的缺陷，從而允許樣品重復使用以進(jìn)行進(jìn)一步測試。

• 上一篇：Presens殘氧儀 OXY-4 制藥行業(yè)專(zhuān)用PPM級檢測精度
• 下一篇：激光頂空氧分析的應用