化学原料药及其制剂中杂质研究浅析

王巍 洪丹 赵德璋 周洪 张传平 王飞淋

摘要：药物杂质的分析及控制是保证其质量的关键要素之一，也是用药安全有效的基础。本文系统分析了化学原料药及其制剂中杂质研究进展，旨在为化学药物杂质的研究提供有效思路和方法。借此展望我国化学原料药及其制剂中杂质检测水平及技术能够得到不断的提高，人民群众用药安全能够得到更好的保障。

关键词：化学原料药;制剂;杂质;研究;浅析

【中图分类号】R97             【文献标识码】A             【文章编号】2107-2306（2021）07--02

药物是一类特殊的商品，药物的安全与社会的稳定息息相关。药物在使用过程中药物的安全性除了与药物本身直接相关的药理活性外，还与药物中所含有的杂质相关，部分杂质会引起诸多不良反应。因此，要保证药物的安全就必须对药物中的杂质进行研究，控制药品中杂质的限度。对于化学原料药而言，能够影响药物纯度的物质即为杂质。部分杂质不但能影响药物的稳定性与疗效，还会造成不可逆的基因损伤;对于制剂而言，除了原料药中含有的杂质外，药用辅料、药物自身的降解也会带来部分杂质。随着杂质安全性评价和风险控制的要求越来越高，对于杂质的研究也成为一项重要研究内容。

1.原料药中的杂质

原料药杂质可以在药品生产、运输、储存等多个过程中产生。按照杂质的理化性质，可分为无机杂质，有机杂质，以及残留溶剂。

无机杂质具有已知性和确定性，主要来源于原料药生产过程中所加入的试剂、无机盐、催化剂、重金属等。铜、钴、镍等可作为催化剂应用于原料药的合成过程中，因此，其也可能会作为无机杂质残留在药物中。值得注意的是，存在于部分生产设备中的铅可以损伤人体的神經系统、消化系统、心血管系统。其有可能跟随药物制备的工艺流程，从而存在于原料药和制剂中，并且，不同化合价态的铅所产生的毒性差异巨大[1]。

有机杂质，也叫做有关物质，是药物生产过程中产生的中间体、副反应产物、降解产物等。部分有及杂质所带来的的危害是极大的，如四环素的降解产物会引起 Fanconi’s 综合征，最终导致肾衰竭[2]。在药物的合成过程中，也会产生多个副反应产物，李晓峰研究了恩替卡韦的合成过程的工艺，获知了恩替卡韦及其7个立体异构体的来源和转化过程，为建立手性控制策略提供了理论依据[3]。

残留溶剂是在进行药物的生产过程中使用的有机溶剂所剩的残留物。部分有机溶剂能够引起DNA损伤，导致癌症的产生。这类能够引起基因突变、染色体重排或断裂的杂质则被称为基因毒性杂质。原料药的合成过程中常用到的溶剂如苯、四氯化碳、氯仿、乙二醇等，会对中枢神经系统、肝、肾、心肺等产生较大损伤，甚至引发白血病等诸多疾病[4]。

2.制剂中的杂质

原料药只有加工成为药物制剂，才可供临床应用。在加工过程中，为使药物更好地发挥疗效，降低毒副作用，在原料药中加入赋形剂、稀释剂、附加剂（稳定剂、抗氧化剂、矫味剂、着色剂等），使其成为具有一定浓度或规格的剂型。相较于原料药的单一成分，制剂含有的物质种类更多，而众多的药用辅料则会带来更多的杂质。苯甲酸钠作为常见的酸性防腐剂，是一种广谱抗微生物物质，能在酸性介质中能转化为有活性的苯甲酸，发挥与苯甲酸相同的防腐作用。从其工艺合成路线可知，苯甲酸钠中可能的杂质为甲苯、联苯、4-甲基联苯、2-甲基联苯、苯甲醇、三氯甲苯、邻苯二甲酸、苯甲醛等。李帅采用GC法检出了苯甲酸钠中的杂质苯甲醇，同时还检出了苯甲酸制备过程中的相转移催化加辛乙烯二醇单正十二烷基酯与乙酸二十八烷酯[5]。除了药用辅料合成过程中会引入杂质，在药用辅料包装不当时，也会与包装材料作用产生邻苯二甲酸酯类塑化剂杂质。在孕妇服用含有塑化剂的药物后，会增加婴儿的致畸率[6]。

一般而言，单方制剂中的杂质较为简单，主要分为工艺杂质和降解杂质。工艺杂质是原料合成过程中残留的反应起始物和副产物，降解杂质则为制剂生产、存储过程中，由于原料本身受到环境因素影响，降解而产生的杂质，或是原料药与药用辅料之间发生作用而产生的杂质[7]。对于单方制剂，要重点关注药用辅料与药物之间是否存在相互作用，以确保药物的安全有效。复方制剂中含有两种或两种以上的药物成分，因此其杂质也会更为复杂，不仅包括了各药物在制剂制备过程和贮藏期间产生的降解产物，还与各药物之间、药物和辅料之间的相互作用所产生的降解产物相关。如布洛芬-可待因复方片剂，因两种主药之间相互作用，产生了布洛芬-可待因酯这一特殊杂质[8]。卡格列净能够降低血糖含量，改善胰岛细胞功能，在与二甲双胍联用时能够得到良好的降糖效果。而卡格列净的生产、贮藏过程中会氧化降解产生基因毒性杂质J（（1S）-1，5-脱水-1-[3-[[5-苯基-2-噻吩基]（氢过氧基）甲基]-4-甲基苯基]-D-葡萄糖醇） [9]。复方制剂中杂质的检查方法更为复杂，根据杂质的来源，需注意稳定性较差的药物及药物作用产生的毒性较大的杂质。

3.杂质研究进展

目前，杂质研究一般通过杂质谱的质控策略进行，首先根据药物的生产工艺，分析有可能存在的杂质并选择合适的分离方法，将药品中的主要成分和各个杂质实现有效分离;而后确定杂质的结构，并测定杂质的含量;最后综合药学、毒理及临床试验的结果制定杂质的合理限度[10]。

利用高效液相色谱（HPLC）、高效毛细管电泳（HPCE）、气相色谱法（GC）、柱色谱等方式对杂质进行分离能够得到较为良好的效果。刘晶晶等采用HPLC法同时测定氨咖黄敏胶囊中对氨基酚和对氯苯乙酰胺的含量，并且两种杂质能够与三个主药成分完全分离，实现了在同一个色谱条件下两种杂质的分离与含量测定[11]。2-氯乙醇是盐酸司他斯汀合成的起始物料，属于基因毒性杂质，广泛存在于盐酸司他斯汀原料药中。夏红英等利用GC对盐酸司他斯汀原料药中2-氯乙醇的残留量进行了测定，获得的定量限为1.019 μg·ml-1（0.0025%），检测限为0.510 μg·ml-1（0.0013%）[12]。

质谱法（MS）可用于初步判定杂质的结构。对杂质的纯化富集后，通过高分辨质谱（HRMS）获得杂质的特征离子信息，结合药物的生产工艺，对其结构进行推测，能够发现药物合成过程中的副产物[13]。核磁共振法（NMR）是用于判定杂质结构的良好方法，李进等通过对3种头孢菌素的NMR信号归属，归纳总结了E-异构体相对于头孢菌素的特征性核磁共振信号，找到了鉴别头孢类E-异构体的特征性质子信号和碳信号[14]。GC是残留溶剂检测的常用方法，该方法适用于耐高温且易挥发的物质。龚爱琴等采用GC程序升温的方式实现了琥珀酸曲格列汀原料药中六种残留溶剂的测定[15]，该方法具有良好的回收率，检测限和定量限也能满足实际药物分析中的浓度要求。

虽然这些方法在一定程度上对杂质进行分离和结构解析，但当杂质量很少时，这些分离方法不能达到理想的效果，同时对于杂质的结构分析还需采取其他的手段。随着科技的发展，各项技术联用手段正被广泛应用于药物的杂质研究，如气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）、液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）、液相色谱-紫外可见吸收光谱（LC-UV）、毛细管电泳-质谱联用技术（CE-MS）、液相色谱-核磁共振联用技术（LC-NMR）、液相色谱-红外联用技术（LC-IR）等，其中应用最为广泛的是LC-MS和GC-MS技术。与此同时，随着智能分析系统以及各大数据库的建立，杂质研究逐渐表现出全面检测、有效分离、针对性强、准确量化等特点。

利用LC-MS技术，不仅可以对药物中的有关物质进行简单的分析检测，还可以对其代谢产物进行鉴定。当有某种未知结构化合物存在的条件下，液质联用技术拥有巨大的优势。通过液质联用技术，可以准确高效得得到化合物的结构信息，进而推断其结构[16]。陈轶嘉等选择了响应性强、选择性高的离子对，建立了LC-MS/MS法测定卡格列净二甲双胍复方制剂中基因毒杂质J的方案[9]。多级质谱（MSn）可以提供丰富的碎片离子信息以及裂解信息，得到的数据可以推测出药物以及其杂质的裂解模式，进而结合已有的知识鉴定出未知化合物的结构。HRMS具有扫描速度快，可以提供精确到小数点后4-6位的分子量的高分辨率，在药物的杂质鉴定方面具有巨大的优势。刘博等利用LC-HRMS技术实现了NDMA DMF-15N同位素的分离，对盐酸二甲双胍缓释片中7种亚硝胺杂质进行了痕量检测，该方法专属性良好[17]。

GC-MS技术结合了气相色谱高效分离与质谱结构鉴定的优势，适用于定性、定量分析热稳定、易挥发的多组分混合物中有机挥发性杂质。该方法对挥发性物质和残留溶剂的检测具有重要意义。采用普通的GC法很难检出限度浓度为150 μg·g-1的偶氮二异丁氰，而联用了MS后，其检测灵敏度可达0.045 μg·mL-1[18]。此外，该技术还可用于检测有机溶剂中的微量杂质。以丙酮为内标物，采用GC-MS法可同时测定正己烷中正戊烷、2，2，3-三甲基丁烷等7种微量杂质[19]。使用GC-MS可以对在极低浓度下能对人体健康产生危害性的基因毒性杂质有良好的检出性能，如磺酸酯类[20]、亚硝胺类[21]。

4.结语

药物中杂质的限度直接关系到药品的安全性与可靠性，控制原料药中杂质的限度，是保证药品安全性的重要环节，减少制剂过程中杂质的引入也不可或缺。随着对药用辅料研究的深入，对于药品的杂质研究还应关注到药用辅料和药物之间是否会产生新的杂质，从而影响到药物的疗效，或产生对人体危害较大的杂质。杂质的控制，应从工艺流程入手，分析可能存在的杂质，改进分析技术和方法，充分掌握每种杂质的结构以及毒理学数据，制定合理的杂质限度，保证药物的安全。在药物质量的控制中，必须严格按照标准执行，对于难以区分的杂质，应勇于开拓新的方法，以供更好的控制药品的质量。

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基金项目：重庆市科学技术局、重庆市药品监督管理局2020年度重庆市药品科研项目【渝药监（2020）34号】;重庆市涪陵区2020年度农业与社会事业领域科研项目（FLKJ，2020ABC2032）