新藥研發與製程品管,拉曼光譜協助您實驗室到生產online分析資訊

作者Editor
日期2020-09-26

在本文中我們會說明拉曼光譜應用於藥品生產的潛力

1. API多晶性(Polymorphism)

2. 即時產線數據收集(On Line process data collection)

3. 藥錠含量均一性(Content Uniformity)不再限制使用HPLC

拉曼是近幾年來成長最快的分析技術之一,作為光譜分析的一種,拉曼除了同樣具有非破壞性、分析速度快等優點之外,在與產線設備架設連接上更為簡單,光纖的傳輸距離也更長。對於藥廠API的開發,拉曼對於API多晶形有獨特的鑑別能力,可以輕易地應用在確認原料以及產物的Polymorphism,有利於藥物開發與品質的維持。

關鍵字|Polymorphism多晶係、產線數據收集、含量均一性


拉曼分析API的多晶性(Polymorphism) ─ 協助鑑定最具療效的API晶相

API在結晶製程中,會因為溫度、攪拌機謝麗、溶劑組成等影響到API化合物的多晶性(Polymorphism),而API不同多晶性會直接影響到生物相容性與溶劑的溶解度都是會直接影響到API療效的關鍵。

拉曼光譜對於API化合物結構中的鍵結方式非常靈敏,因此可以從不同晶係的API記憶光譜之後,回饋到結晶製程當中,即時觀察API在溶液中的晶形變化。

範例

Tibolone在生產時會因為結晶的溶劑的不同而產生monoclinic (Form1)與triclinic (Form2)兩種Tibolone的不同結晶。比較Form1與Form2的溶解度,Form1的溶解度與溶離結果都優於Form2,因此控制結晶製程增加Form1的產率是必須優化的方向,從下方的拉曼光譜圖中,我們可以區分Form1(B)與Form2(C)的Tibolone:

拉曼影像分析 ─ 配方開發與優化

在我們取得藥錠之後,去除外部的賦形劑,進行切面的拉曼影像分析,在方法建立完成之後我們可以得下方直覺性的2D化學影像圖。

圖A 藍色區域為Lactose,紅色區域為Starch,都是屬於常見的賦形劑
圖B 亮點顯示3%的API,以特定波數來標示

即時On-lne分析的技術 ─ 工廠分分鐘收集產線關鍵數據

延伸閱讀:過程即時線上分析技術 PAT – 拉曼篇

為了確保API的合成生產都可以符合需要的晶系,拉曼光譜儀可以做為即時線上分析的技術,直接在製造現場對反應桶槽進行分析。在確認不同晶系具有不同的拉曼光譜之後,可以針對特定波峰比例作統計數據的運算,取得反應器內不同多晶性的API濃度含量,現場工作人員或者可以將監控的閥值寫入PLC中,由DCS與SCADA依照濃度值的變化調整現場其他的元件,例如添加原物料的速度、攪拌槳葉的轉速以及通入夾套的冷卻液流速,使得反應物在生成的時候就已經知道品質,不需要等到離心乾燥之後才發現API粉末中有不需要的多晶系副產物而需要花費額外的人力與物力進行再結晶。

拉曼即時線上分析的技術 ─ 反應器內不同多晶性的API濃度含量

進料檢與成品檢 ─ 快速可靠的品管方法

藥錠的品質會直接影響到療效,特別是必須要在符合建議攝取量就可以達到應有的效果,因此藥廠將藥錠的含量均勻性(Content Uniformity)視為非常重要的測試項目之一,同時要點也持續對取樣的數量要求日趨嚴謹,越來越多的取樣工作需要完成。過去的黃金標準方法就是HPLC的定量方式,可以準確地確認藥錠中的活性主要成分API的含量。不過依據API以及賦形劑的特性,在藥錠的前處理與移動相的選擇都是挑戰,特別是需要找到穩定的波峰滯留時間,而且HPLC法分析時間短則數分鐘,長則可能半小時以上,樣品數量一多的時候,品管實驗室時常面臨巨量的負擔。

總結

拉曼光譜儀具備分析速度快、對化學結構的環境靈敏、架設容易等優點,可以在有機合成的生產製造中各個階段都有所發揮。
  1. 原物料進場的品管
  2. 生產製造的數據收集與優化
  3. 品管實驗室的例行量測
  4. 倉庫儲藏的狀態監視

使用拉曼光譜儀不會產生廢液,前處理少,分析時間不到五分鐘,可以節省不少人力與試劑成本,值得短期投資長期收益。