基于物质流分析的丹红注射液制药过程质量控制研究*

李 正 ，潘万芳，朱立明 ，姜 毅 ，王臣臣 ，赵 涛 ，赵步长

（1.天津中医药大学中医药研究院，现代中药省部共建国家重点实验室，天津 300193;2.浙江大远智慧制药工程技术有限公司，杭州 311100；3.山东丹红制药有限公司，菏泽 274000）

现代药品质量控制理念从“质量源于检验”（QbT）经历“质量源于生产”（QbP）发展到“质量源于设计”（QbD）。根据这种理念上的改变，就要求药品质量监管的控制点要逐渐前移，从过去单纯依赖终产品检验，到对生产过程的控制，再到产品的设计和研究阶段的控制。QbD质控模式将药品质量控制提前至上游的研发过程，它是一种基于事前控制的药品质控模式。要实现事前控制，要求控制者必须对过程有透彻的了解，具有准确的过程质量预测能力，清楚药品质量风险因素，其基础是对药品生产过程科学认知和全面风险分析与管理[1-2]。中药成分复杂，多种成分协同起效，仅凭单个成分的测定不能科学反映中药有效性和安全性。由于历史的原因，中药生产过程质量控制往往依赖药工经验，缺少对于制药过程中物质转移与变化规律的研究与理解，这也成为中药制药过程质量控制中实行QbP和QbD难点。因此研究各化学成分的物质流即药效物质在每个制造工序中的变化规律，是实现中药数字制药和过程质量控制的基础[3-7]。

本研究针对中药数字制药技术与质量控制进行基础研究，以丹红注射液工业生产过程研究对象，收集其中间工序物料的化学成分和紫外光谱数据，阐明生产过程中各物质成分的变化与转移规律，辨析关键质控指标和关键生产工序，实现其生产过程的数字化表征与量化建模，建立各工序的质量监测模型以保障丹红注射液质量一致性。

1 仪器与药品

Agilent 1200高效液相色谱仪（美国安捷伦公司），UV－2450紫外可见光谱检测仪（日本岛津公司），Simca－P 12.0 软件，Matlab（R2013a）软件。

对照品：丹参素钠（批号110855-201210），购自中国食品药品检定研究院。紫草酸（批号JL140512004），购自上海将来试剂。4-香豆酸（批号20130915），原儿茶醛（批号T01013FB14），羟基红花黄色素A（批号 Z01010BA13），迷迭香酸（批号 20140109），丹酚酸 B（批号 20140318），丹酚酸 A（批号 YF0207SA12），5-羟甲基糠醛（批号20120616），购自上海源叶生物科技有限公司。

2 方法与结果

2.1 样品采集 分析所使用的样品均采集自丹红注射液实际生产过程中，所采样品涉及生产过程中几个主要工序步骤，包括水提浓缩工序、醇沉工序、醇沉浓缩工序、水沉收水工序以及原液精制工序。样品包括水提浓缩液、一次醇沉上清液、一次醇沉浓缩液、二次醇沉上清液、二次醇沉浓缩液、一次水沉液、水沉收水浸膏以及丹红原液。

2.2 紫外光谱采集 光谱采集条件：扫描波长200～450 nm，波长间隔1 nm，石英比色皿的光程5 mm，以去离子水为参比进行基线校正，样品液视情况进行稀释离心后，取上清液进行光谱扫描，每个样品做3次扫描，取平均作为样品的紫外分光光度法（UV）的光谱数据。

2.3 物质成分含量一致性考察 基于高效液相色谱法（HPLC）数据分析得到9种化学成分在每个工序中的相对标准偏差（RSD），以此表征批次间质量一致性。结果见表1，表明丹红注射液几种主要成分（丹参素钠、原儿茶醛、4-香豆酸、迷迭香酸、紫草酸、丹酚酸B）的相对标准偏差在所考察的工序中均在10%以内，其成分含量相对稳定。企业可以增加药效作用相对明确，且含量较高的成分如丹酚酸B等质控指标，以提高质量控制标准。丹酚酸A的波动情况较为显著，其相对标准偏差远大于其他成分，这也证明了丹酚酸A的不稳定特性，极易分解，过程中对丹酚酸A的检测及控制难度较大，不适合作为质控指标进行过程控制。

2.4 平均收率计算物质收率以公式C1×V1/（C2×V2）计算，其中C1、C2分别为工序输入以及输出物料中有效物质的体积浓度，V1、V2分别为工序输入以及输出的体积。根据已收集的工业生产数据，分析了中间品物质成分在6个工序（一次醇沉过程、一次醇沉浓缩过程、二次醇沉过程、二次醇沉浓缩过程、水沉收水过程及原液精制过程）中的转移规律，得到了各阶段各物质成分的收率范围及平均收率情况，见表2。羟基红花黄色素A在整个生产过程中持续降低，且降低幅度较大，尤其在水沉收水过程中，该物质的平均收率仅为2.6%，这也造成实际检验分析过程中，羟基红花黄色素A在最终产品中极难被检测出。同时5-羟甲基糠醛作为检测物质中唯一的有害物质，其在水沉收水过程中呈现出显著增加的趋势，过程中其平均收率达到944%，表明水沉收水过程是关键工序，需要对该工艺过程进行PAT建模分析，进一步优化工艺参数。

表1 丹红注射液质量一致性分析

表2 丹红注射液生产过程回收率分析

2.5 物料衡算分析 针对醇沉与水沉过程进行物料衡算分析，本研究辨析了物质成分变化的物理变化和化学转化因素。针对一次醇沉、二次醇沉和一次水沉过程，生产过程取样，分析过程前后样品中物质成分含量，同时取过程产生的废料（醇沉渣、水沉渣），检测废料中的各物质成分的含量，分析过程物质平衡及转移变化。

以一次醇沉为例显示一次醇沉前后，见图1。丹酚酸A的含量变化较大，醇沉液中物质收率为71.57%，与此同时，在醇沉渣中丹酚酸A的含量极少，两者总量之和远小于浓缩液中丹酚酸A的总含量，可见在一次醇沉过程中，丹酚酸A通过降解途径产生大量物质损失。除丹酚酸A外，其他物质如5-HMF、丹参素钠、原儿茶醛、4-香豆酸、迷迭香酸、紫草酸、丹酚酸B、羟基红花黄素A，其醇沉后物质总含量与浓缩液中物质总含量相比较，存在极小量的升高或降低，分析在过程中物质的化学转移情况较弱，主要是一些物理转移；各物质成分在醇沉液及醇沉渣中所占比例存在一定差异，其主要原因在于不同物质在醇溶液中的溶解性能差异所导致。

图1 一次醇沉过程物料衡算成分分析

2.6 建立批次过程质量监测模型 分别对HPLC分析数据与紫外光谱数据矩阵进行PCA分解，得到主成分得分的变化图,Hotelling T2和DModX控制见图2。计算各批次在每个时间点上得分的均值和SD值,采用均值±3SD的值作为得分控制图的上下限。Hotelling T2采用95%控制上限,DModX采用均值+3SD的值作为控制上限。光谱预处理和多变量数据分析均使用软件SIM.CA-P+12.0。

由图可见HPLC和UV质量控制模型均能有效探测出批次202超出控制限，其质量需要进一步检查和验证。对于丹红注射液的每一个工序均建立了HPLC和UV质量控制模型，UV光谱可以有效代替HPLC进行过程质量监测，可以发现生产中可能影响产品质量的细微变化，适合在丹红注射液生产中被用作快速、适用的在线质量监测工具。测试批次的光谱数据经由预处理后,投影到PCA模型上,计算得到该批次的得分、Hotelling T2和DModX统计量值,可以实现对批次过程的实时监测,当观测值超出控制限时,说明该批次出现了异常波动。

图2 丹红原液质量控制图

3 结果与讨论

通过以上分析可以发现，丹红注射液主要化学成分在各个工序中具有较好的批次间质量一致性，RSD均在10%以内。通过物料衡算发现了各个成分转移与变化的规律。基于UV光谱的批次生产监测方法可以发现生产中可能影响产品质量的细微变化，适合在丹红注射液生产中被用作快速、适用的在线质量监测工具。

对于中药生产过程的数字化、模型化与定量化研究，首先需要清楚地了解生产过程中的物质成分转移与变化规律，在此基础上才有可能建立质量控制与预测模型，实现对中药生产的过程质量控制。

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