十四烷基硫酸钠注射液包材中元素杂质钨和硫的风险评估

薛晓 陈辰 黄臻辉 曾垂宇

（1. 上海上药第一生化药业有限公司 上海 200240；2. 上海上药创新医药技术有限公司 上海 200020）

药物中存在的元素杂质可能会潜在地危害患者的健康，或者使药物加速降解，从而对患者产生危害或者失去治疗作用。因此，对允许可接受的元素杂质浓度范围进行分析评估尤为重要。国际人用药物注册技术协调会议（International Conference of Harmonization，ICH）制定的关于制剂中元素杂质的 Q3D指南[1]，对元素杂质的分类、风险评估和控制、制剂日允许暴露量与浓度限度之间的转换等做了详细阐述，为药企在生产药品中元素杂质的风险评估与控制提供了依据。目前，有少量文献对ICH Q3D指南中元素杂质评估及控制的相关政策进行了相关解读[2-3]，但对于在实际研发、生产和质量研究中具体的评价方法，及某些情况下高于分析限度且缺乏直接的每日允许暴露（permitted daily exposure，PDE）[1]剂量的推导值时，如何对PDE的元素杂质水平进行推导和评估，还缺乏相关文献评价讨论。

本论文基于十四烷基硫酸钠注射液的包材相容性研究的迁移试验的结果，其中金属元素钨和单质硫超出了分析评价阈值(analytical evaluation threshold，AET)（0.3 μg/瓶）[4]，结合ICH Q3D指南的内容对两种元素进行相应的安全评估，以评估其对治疗患者的潜在的健康风险。为药物研发和生产中如何进行元素杂质的评估提供一些借鉴。

1 材料和方法

1.1 仪器

Perkin Elmer电感耦合等离子体发射质谱仪（美国PE公司，ICP-MS Nexion 300X）；HPLC 1260高效液相色谱仪（安捷伦公司）。

1.2 试剂

十四烷基硫酸钠注射液（规格2 mL：60 mg，批号1612701、1612702、1612703，上海上药第一生化药业有限公司）；乙腈（色谱纯，批号18035171，Tedia公司）；钨元素标准溶液（规格1 000 µg/mL，批号214045034，AccuStandard公司）；超纯水均为Merck Millipore制备；单质硫（批号S2BE09.0XV， Fluka公司）。

1.3 方法

1.3.1 钨元素的测定

平行制备供试品和空白样品，采用质谱进行检测，射频功率1.1 kW；等离子气流量15 L/min；辅助气流量1.2 L/min；雾化气流量0.87 L/min。

1.3.2 硫元素的测定

平行制备供试品和空白样品，采用高效液相色谱进行检测，Agilent Eclipse XDB-C18色谱柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流速1.0 mL/min；柱温30 ℃；进样量20 μL；DAD检测器；流动相100%乙腈；检测波长225 nm。

1.4 包材相容性研究

根据包材相容性研究的相关指导原则，对十四烷基硫酸钠注射液与其内包装材料进行相容性考察。研究内容包括提取试验、方法学验证、迁移试验及玻璃内表面侵蚀性（图1）。

图1 包材相容性研究内容

迁移试验中将样品置于稳定性试验条件下，对0天、加速3个月、加速6个月、长期6个月样品进行迁移物检测。

2 结果

2.1 迁移试验

迁移试验中钨与硫超出产品阈值（AET 0.3 μg/瓶）（表1）。AET是基于安全性关注阈值(safety concern threshold，SCT)、产品规格、产品最大日摄入量计算得出。欧洲药品局、美国产品质量研究所、肠外及眼用药物工作组推荐SCT为1.5 μg/d。本产品的SCT采用1.5 μg/d。每日最大摄入10 mL（5瓶），则本产品AET计算为 ：1.5 μg/d÷5 瓶 /d=0.30 μg/瓶。

表1 在各种储存条件下可浸出的元素量(µg·瓶-1)

2.2 钨的PDE推导

PDE推导中的各校正因子的具体选择参照ICH Q3D指南相关规定。钨在欧盟CLP（物质和混合物分类、标签和包装）法规[5]中未被分类为任何危险特性。从钨的毒理学论着[6]与欧盟REACH（Registration, Evaluation,Authorization and Restriction of Chemicals）注册档案[7]中公布的实验数据显示，钨无明显皮肤与眼睛刺激性，皮肤致敏性反应为阴性，无明显繁殖致畸性。

2.2.1 毒性安全限度

1）数据来源1 美国国家职业安全与健康研究所（NIOSH）设定了钨的推荐暴露极限（recommended exposure limit，REL）为 5 mg/m3（10 h工作班次）。美国政府工业卫生学家会议（ACGIH）定义了一个钨的暴露限度阈值（threshold limit value，TLV）：工作8 h为5 mg/m3。从这些引用的亚急性吸入研究中，可以推导出一般人群每天0.48 mg/kg的衍生无效水平（derived no effect level，DNEL）。

2）数据来源2 在健康人群中，钨血清浓度为6 μg/L。据估计，成人每日膳食摄入钨估计约为0.01 mg（0.05 μmol）。人类会从各种饮食摄取钨，如葡萄酒[平均含量 (1.7±1.4) μg/L]，矿泉水 [平均含量 (7.4±6.5)μg/L]，啤酒 [平均含量 (0.31±0.51) μg/L]和茶 [平均含量 (1.8±0.3) μg/L][6]。

2.2.2 口服途径PDE的推导

1）数据来源1 吸入途径可用于推导皮肤、吸入、注射途径PDE值，无推导口服途径PDE值的参考。

2）数据来源2 根据美国《药典论坛》关于钨的PDE讨论[8]，钨的口服PDE值=375 μg/d。

假设体质量为50 kg，则钨的口服PDE值=375/50 μg/(kg·d)=7.5 μg/(kg·d)。

2.2.3 注射途径PDE的推导

1）数据来源1 国家职业安全与健康研究所（NIOSH）设定了钨的推荐暴露极限为5 mg/m3。这个限度可以推广到普通人群，计算普通人群的相应限度：

注：公式中“40 h”为ICH Q3D中定义，以常规每周工作40 h计算的时间加权平均浓度[国际理论和应用化学联合会（International Union of Pure and Applied Chemistry，IUPAC）]。

钨的工作场所最大吸入阈值浓度为1.19 mg/m3，假设每天吸入28.8 m3空气（轻度运动时），成年人体质量为 50 kg，则 NOAEL 为 ：1.19×28.8/50=0.685 mg/(kg·d)。

钨的吸入PDE值=0.685/[1×10×1×1×1]mg/(kg·d)=68.5 μg/(kg·d)，取校正因子为 1，钨的注射 PDE 值=68.5 μg/(kg·d)。

2）数据来源2 钨口服生物利用度为57%～74%（比格犬）[6]，校正因子取2，钨的注射PDE值（数据来源2）=7.5/2 μg/(kg·d)=3.75 μg/(kg·d)。

综合两种数据来源推算的PDE结果，取更严格的限度值作为钨的PDE值，即口服为7.5 μg/(kg·d)，注射途径为 3.75 μg/(kg·d)。

2.3 硫的PDE推导

2.3.1 毒性安全限度

大鼠口服硫的LD50>2 000 mg/kg，大鼠亚慢性毒性试验中口服硫的未观察到不良作用水平（no observed adverse effect level，NOAEL）为 1 000 mg/(kg·d)[9]。

2.3.2 口服途径的PDE推导

根据毒理学评估报告提供的数据和信息，用于计算PDE的各个校正因子见表2。

表2 校正因子数据

2.3.3 注射途径的PDE推导

未见硫的口服生物利用度数据，依据ICH Q3D指南的相关规定，因此校正因子取100。

注射途径硫的 PDE 值 =4/100=40 μg/(kg·d)。

总之，已确定硫为十四烷基硫酸钠注射液包材中的可浸出物质，PDE 40 μg/(kg·d)可用于风险评估。

2.4 风险评估总结及质量控制策略

元素风险评估过程包括3个步骤：确定元素杂质的已知和潜在来源；测定特定元素杂质水平，与PDE比较，评价该元素在药品中可能存在的水平；总结和记录风险评估[1]。

根据浸出试验研究中超出产品阈值的钨、硫元素的最大测量值来计算人体每天可能的最大系统暴露剂量（systemic exposure dose，SED）（表3），并比较他们的SED值与对应的PDE值（表4）。结果表明，钨和硫的风险比远小于0.3（ICH规定“将药品既定PDE值的30%定义为控制阈值”[1]）；硫的风险主要是皮肤刺激，未见其他毒性。

表3 十四烷基硫酸钠注射液包材浸出试验中各元素SED值

表4 十四烷基硫酸钠注射液中两元素风险比

经毒理学评估，钨及硫的浸出量远小于控制阈值。由于硫来源明确为胶塞，且胶塞成分比例固定，工艺验证三批样品浸出试验研究的硫水平应与正式生产样品相当，因此可不列入日常检验。

3 讨论

本产品中原料药十四烷基硫酸钠生产过程中无有意添加钨元素，而辅料苯甲醇、磷酸氢二钠使用量较少，且使用的辅料均符合中国药典2020版标准，引入钨元素杂质的风险低；本品溶剂为注射用水，其制备工艺中无有意添加的潜在元素杂质，且该注射用水符合中国药典2020版注射用水标准，公司也对其质量进行严格控制，故钨元素超标的风险很低。本品pH为7.5～7.9，为中性药液。而生产系统中使用的不锈钢为316 L材质，在该中性pH条件下，不锈钢中各元素杂质引入药品的风险低。据内包材供应商提供的资质证明，均未有意添加钨元素。经与供应商沟通，胶塞生产工艺中需使用钨钢刀将硫化好的成片橡胶密封件切割成单只产品，推测钨元素的来源为胶塞。因此，应加强对供应商审计，并对每年稳定性留样产品进行钨元素的追踪检测。

本研究参考ICH Q3D，结合公开有效来源的毒理学数据，对超出分析评价阈值的钨和硫元素的PDE进行推导，并作出相应的安全评估。最终确定包材相容性试验中钨及硫的浸出量远小于控制阈值，在正式生产中风险极低，不列入日常检验。此外，元素的风险评估只是评价手段，应从来源去降低元素的引入风险，国内药品相关原辅料及包材厂商应积极关注原料及生产中各元素的分析及管控，药品生产企业在研发和生产过程中加强对人、机、料、法、环的控制，以满足药品的质量和安全性需求。