Tisztítás hatékonysága az automatizált kioldódás vizsgáló rendszerekben

Az automatizált kioldódás vizsgáló rendszerek egyik legnagyobb előnye, hogy képesek hosszabb mérési sorozatokat operátori jelenlét nélkül végrehajtani. Ez nagyobb áteresztőképességet, jobb laboratóriumi kapacitáskihasználást és következetesebb munkafolyamatot ad. Van azonban egy kevésbé látványos, de nagyon fontos feltétel: a rendszernek két vizsgálat között valóban tisztának kell lennie.

A kioldódás vizsgálatban a tisztítás nem egyszerű háztartási rendrakás laboratóriumi köpenyben. A kérdés nem az, hogy az edény szemre tisztának látszik-e, hanem az, hogy maradt-e a rendszerben olyan hatóanyag-, segédanyag-, detergens- vagy degradációs maradék, amely a következő mérésben hamis választ, váratlan csúcsot vagy tévesen magas kioldódási eredményt okozhat.

A cikk alapját Gregory K. Webster és munkatársai 2020-ban, a Dissolution Technologies folyóiratban megjelent tanulmánya adja: A Look at Cleaning Effectiveness in Automated Dissolution Systems. A szerzők az automatizált kioldódás vizsgáló rendszerek tisztítási hatékonyságát modellezték jól oldódó és rosszul oldódó hatóanyagokkal, külön figyelmet fordítva a mintavevő és transzfervezetékek carry-over kockázatára. [1]

Miért kritikus a tisztítás a kioldódás vizsgálatban?

A kioldódás vizsgálat célja a készítményből felszabaduló hatóanyag időbeli profiljának meghatározása. A vizsgálat eredménye minőségellenőrzési, fejlesztési, stabilitási és esetenként szabályozási döntések alapja lehet. Ha a rendszerben az előző vizsgálatból maradék hatóanyag vagy zavaró komponens marad, az a következő mérésben többféle hibát okozhat:

• tévesen magas kioldódási értéket,
• váratlan kromatográfiás vagy UV válaszjelet,
• gyanús vagy OOS/OOT eredményt,
• felesleges laboratóriumi kivizsgálást,
• mérési sorozatok újrafuttatását,
• késedelmet a termékfelszabadításban vagy fejlesztési döntésekben.

A Webster és munkatársai által bemutatott logika szerint a GMP laboratóriumi környezetben a tisztítás nem csupán higiéniai vagy karbantartási kérdés. A tisztítás közvetlenül a módszerintegritás része. Analitikai műszereknél a kockázat jellemzően nem közvetlen betegbiztonsági kockázatként jelenik meg, hanem úgy, hogy a következő vizsgálat eredménye szennyeződés miatt torzulhat. [1]

Az automatizálás új tisztítási kockázatokat is hoz

Egy manuális kioldódás vizsgálatnál a laboráns általában látja, üríti, mossa és újratölti az edényeket. Automatizált rendszereknél a folyamat hosszabb, zártabb és összetettebb. Nem csak az edény számít, hanem az egész mintaút:

Rendszerelem	Tisztítási kockázat
Kioldóedény	Hatóanyag vagy segédanyag megtapadása az üvegfelületen.
Lapát / kosár / tengely	Felületi maradék, különösen rosszul oldódó vagy tapadós komponenseknél.
Sinker, pellet cartridge, egyéb kiegészítők	Nem teljesen kiürült vagy visszamaradó adagolási forma.
Szűrőállomás	Hatóanyag-visszatartás, szűrőmembránhoz vagy házhoz kötődés.
Mintavevő csövek és transzfervezetékek	Holtterek, menetes csatlakozók, falhoz kötődés, késleltetett carry-over.
UV átfolyó küvetta vagy HPLC injektálási út	A következő mintában megjelenő maradék jel vagy extra csúcs.

A tanulmány egyik legfontosabb üzenete, hogy az edények tisztítása önmagában nem elég. A szerzők tapasztalata szerint a transzfervezetékek tisztítása legalább ilyen fontos, és bizonyos esetekben éppen ezek jelentik a fő carry-over forrást. Automatizált rendszereknél a probléma alattomosabb, mert a tisztítási hiányosság sokszor csak az adatok keletkezése után derül ki. [1]

A vizsgált rendszer: SOTAX AT-70 automatizált kioldódás vizsgáló

A publikációban a vizsgálatot egy SOTAX AT-70 automatizált kioldódás vizsgáló rendszeren végezték, USP Apparatus 2, azaz lapátos elrendezésben. A rendszer WinSOTAXplus Advanced Dissolution Software vezérléssel működött, a mintakezelő egység pedig közvetlenül HPLC rendszerhez kapcsolódott. [1]

A SOTAX AT-70 tisztítási ciklusa a vizsgálat végén automatikusan indul, és több lépésből áll:

Tisztítási lépés	Cél
Szűrők eltávolítása	A szűrőállomásból származó maradék és szűrőmembrán kezelése.
Edények ürítése alsó szelepeken keresztül	A kioldóközeg gyors és kontrollált eltávolítása.
Sinkerek, pellet cartridge-ek, maradék adagolási formák eltávolítása	A szilárd maradékok automatikus kezelése.
Kosarak eltávolítása és tisztítótartályba gyűjtése	Kosaras módszereknél a kosarak külön tisztítása.
Edénybelső, tengelyek és lapátok nagynyomású DI-vizes mosása	Üveg- és fémfelületek intenzív öblítése.
Keringetési út tisztítása presszúrált DI-vízzel	Transzfervezetékek és folyadékút átöblítése.

Ez a felépítés jól mutatja, hogy az automatizált tisztítás technikailag nem egyszerű „öblítés”, hanem programozott folyamat. A kérdés azonban az, hogy ez az alapértelmezett ciklus minden hatóanyag- és médiakombináció esetén elég-e.

Mi legyen a tisztasági célérték?

A gyártóberendezések tisztítási validálására számos ipari megközelítés létezik: 10 ppm elv, maximálisan megengedhető carry-over, dózisalapú megközelítés, illetve modern, egészségügyi kockázaton alapuló HBEL/PDE szemlélet. Analitikai kioldódás vizsgáló rendszereknél azonban nincs olyan univerzális, gyógyszerkönyvi tisztasági határérték, amely minden rendszerre és minden módszerre közvetlenül alkalmazható lenne.

A cikk fontos különbségtételt tesz: gyártóberendezéseknél a fő kérdés a betegbiztonság és a keresztszennyezés, míg analitikai berendezéseknél a fő kérdés a módszerintegritás. Vagyis: a következő vizsgálat eredményét nem torzíthatja az előző vizsgálat maradéka. [1]

A hagyományos laboratóriumi gyakorlatban gyakran használtak olyan kritériumot, hogy a blank válasz legyen kisebb, mint az előző dózis 1%-a. Ez egyszerű, de automatizált, többtermékes sorozatoknál veszélyesen durva mérce lehet.

Példa:

Kiinduló értelmezés	Következmény
1% maradék egy 100 mg-os tablettából	Ez 1 mg potenciális maradéknak felel meg.
A következő minta 10 mg-os dózis	Ugyanez már 10% relatív zavarás lehet.
A következő minta 1 mg-os dózis	Ugyanez akár 100% relatív zavarásként is megjelenhet.

Ezért a szerzők egy sokkal szigorúbb, gyakorlati célértéket javasoltak: 0,01% egy 100 mg-os vizsgálati mintára vonatkoztatva. Ez lényegében azt modellezi, hogy a rendszer akkor is biztonságosan használható legyen, ha a következő vizsgálat alacsonyabb dózisú vagy érzékenyebb módszer. [1]

Miért különösen fontosak a transzfervezetékek?

A transzfervezetékek tisztítása azért nehéz, mert a szennyeződés nem feltétlenül homogén filmként oszlik el. Előfordulhat lokális felhalmozódás menetes csatlakozóknál, holtterekben, szűk ívekben vagy olyan felületeken, ahol a hatóanyag-felület kölcsönhatás kedvez a megtapadásnak.

Ez a probléma különösen az első következő mintavételnél jelenhet meg. Ha a vezetékben visszamaradt kis mennyiségű hatóanyag az új vizsgálat első mintájával mosódik ki, akkor az első időpontban váratlanul magas vagy furcsa eredmény jelenhet meg. Ilyenkor nehéz eldönteni, hogy valódi mintaviselkedésről, készítményhibáról vagy rendszereredetű carry-overről van-e szó.

A cikk ebből a szempontból fontos szemléletváltást javasol: az automatizált rendszer tisztaságát nem elég az edények oldaláról vizsgálni. A minta teljes útját ellenőrizni kell.

A vizsgálat modellvegyületei

A szerzők három reprezentatív hatóanyagot választottak:

Hatóanyag	BCS jelleg	Miért érdekes tisztítási szempontból?
Acetaminophen / paracetamol	BCS I/III modell	Jól oldódó hatóanyag, amelynél intuitívan könnyű tisztíthatóságot várnánk.
Ritonavir	Rosszabbul oldódó, BCS IV modell	Rosszul oldódó hatóanyag, amelynél a módszerben használt felületaktív anyag segítheti az eltávolítást.
Itraconazole	Kihívást jelentő BCS II modell	Nagyon rossz vízoldhatóságú vegyület; tisztítása külön optimalizálást igényelt.

A BCS szerinti gondolkodás azért hasznos, mert a tisztítás kémiai-fizikai probléma is. Nem csak az számít, hogy mennyi hatóanyag volt a rendszerben, hanem az is, hogy milyen a vízoldhatósága, tapadása, stabilitása, illetve milyen kioldóközegben futott a módszer.

A meglepő tanulság: a jól oldódó nem mindig automatikusan könnyű

A laikus várakozás az lenne, hogy a jól oldódó hatóanyagok tisztítása egyszerűbb, a rosszul oldódóké pedig nehezebb. A tanulmány ennél árnyaltabb képet ad.

A ritonavir esetében, noha rosszul oldódó hatóanyagról van szó, a módszerben használt felületaktív közeg segített a hatóanyag oldatban tartásában és kiöblítésében. A szerzők szerint a surfactant tartalmú közegek bizonyos BCS II/IV hatóanyagoknál könnyebben tisztítható rendszert eredményezhetnek, mint az egyszerű vizes közegekben futó, jól oldódó BCS I/III hatóanyagok. [1]

Ez a megfigyelés nagyon fontos. A tisztíthatóság nem kizárólag a hatóanyag vizes oldhatóságának függvénye. A közeg összetétele, a felületaktív anyag jelenléte, a felületi kötődés és az öblíthetőség együtt határozzák meg a valós carry-over kockázatot.

Surfactant: barát, de nem ingyen ebéd

A rosszul oldódó hatóanyagok kioldódás vizsgálatában gyakran alkalmaznak felületaktív anyagokat, például SDS/SLS-t, polysorbate-okat vagy más detergenseket. A FDA Dissolution Methods Database áttekintéséről szóló szakirodalmi elemzés szerint vízben rosszul oldódó vagy nehezen oldódó készítményeknél surfactant alkalmazása gyakori, és az SLS/SDS koncentrációja a publikált módszerekben széles tartományban, 0,01-3% között fordul elő. [4]

A Webster-cikkben a szerzők megfigyelése szerint a vizsgált tisztítási eljárás legfeljebb 1% SDS-t tartalmazó közegek után megfelelőnek bizonyult. Ugyanakkor külön felhívják a figyelmet arra, hogy a felületaktív anyag maga is carry-over kérdéssé válhat. Ezért módszerfejlesztéskor célszerű a szükséges minimum surfactant koncentrációt alkalmazni, nem pedig automatikusan túltervezni a közeget. [1]

A surfactant olyan, mint egy jó laboratóriumi diplomata: segít tárgyalóképes állapotban tartani a rosszul oldódó molekulákat. De ha túl sokáig marad a rendszerben, ő maga is elkezd beleszólni a következő beszélgetésbe.

Itraconazole: amikor egyedi tisztítási stratégia kell

Az itraconazole különösen tanulságos modellvegyület volt. Rossz vízoldhatósága miatt az alap tisztítási eljárás nem adott minden esetben megfelelő eredményt. A szerzők ezért több kiegészítő tisztítási megoldást vizsgáltak, például 0,1 N HCl, savas tisztítószer és SDS alapú öblítési lépéseket.

A transzfervezetékek esetében az egyszeres tisztítás után mért átlagos maradék 0,27% volt a 100 mg itraconazole dózisra vonatkoztatva. A kiegészített tisztítási eljárások ezt jelentősen csökkentették, az SDS-t tartalmazó megoldás pedig gyakorlatilag nullához közeli értékeket adott a táblázatban szereplő eredmények szerint. [1]

A felületi swab eredmények még látványosabbak voltak. Az egyszeres tisztítás után az üveg- és lapátfelületeken mért átlagos maradék 5,29% volt, míg a 0,1 N HCl-t és 2,3% SDS-t alkalmazó, kiegészített eljárás 0,04%-os átlagot eredményezett. [1]

Itraconazole tisztítási helyzet	Átlagos maradék	Értelmezés
Transzfervezeték, egyszeres tisztítás	0,27%	Nem megfelelő a javasolt 0,01%-os általános célhoz.
Transzfervezeték, HCl + SDS alapú kiegészített eljárás	~0,00%	A vizsgálatban a legjobb eredmények közé tartozott.
Üveg/lapát felület, egyszeres tisztítás	5,29%	Komoly felületi maradék, egyedi tisztítási stratégia szükséges.
Üveg/lapát felület, HCl + SDS alapú kiegészített eljárás	0,04%	Jelentős javulás, de a célértékhez képest még értelmezést igényelhet.

A tanulság: rosszul oldódó, erősen felülethez kötődő vagy speciális pH-függő oldhatóságú hatóanyagoknál nem szabad feltételezni, hogy az alap tisztítási ciklus elegendő lesz.

A vizsgálatban alkalmazott tisztítási logika

A szerzők az alap gyártói tisztítási ciklust kiegészítették egy extra tisztítási futással a mérési sorozat végén. A cél az volt, hogy a fürdőt, lapátokat és transzfervezetékeket még a DI-vizes tisztítás előtt további közeggel öblítsék.

A vizsgálati tisztítási eljárás fő lépései:

Lépés	Eljárás	Indoklás
Mintavétel előtti médiaöblítés	100 mL	25 mL/min áramlásnál kb. 4 perc vezetéköblítés mintavételenként.
Blank media módszer	4 mintavétel	Összesen 400 mL vezetéköblítés és 16 perc öblítési idő.
Alapértelmezett tisztítás	2 ciklus	A közeg alapos DI-vizes eltávolítása.

A későbbi optimalizálás alapján a végső javaslat bizonyos esetekben egyszerűsíthető volt: a szerzők szerint a négy mintavételes, 400 mL-es, 16 perces öblítés helyett két mintavétel, összesen 200 mL és 8 perc vezetéköblítés is elegendő lehetett az általuk vizsgált célokra, kivéve az olyan problémás eseteket, mint az itraconazole. [1]

Blank futás: hasznos, de csökkenti az automatizálás előnyét

Online UV vagy HPLC kapcsolt automatizált rendszereknél gyakori gyakorlat, hogy a mérés előtt blank médiát futtatnak át a rendszeren. Ez segíthet igazolni, hogy nincs vezetékmaradék vagy váratlan jel.

A gond az, hogy a blank futás időt vesz el, csökkenti az automatizált rendszer áteresztőképességét, és részben visszahozza azt a súrlódást, amelyet az automatizálással eredetileg ki akartunk iktatni. A cikk ezért nem azt mondja, hogy mindig mindent blankolni kell, hanem azt, hogy a tisztítási stratégiát előre kell validáltan vagy legalább tudományosan megalapozottan kialakítani.

Más szóval: jobb a tisztítási lépést beépíteni a mérési sorozatba, mint utólag vadászni a fantomcsúcsokra.

Mit mondanak a tágabb szabályozási és szakmai források?

A kioldódás vizsgálathoz kapcsolódó tisztítási kérdés nem teljesen azonos a gyártóberendezések tisztítási validálásával, de a gondolkodási keret hasonló: kockázatalapú, termék- és módszerspecifikus, dokumentált, ellenőrizhető folyamat kell.

Az ICH Q7 útmutató szerint a tisztítási validálásnak a tényleges berendezéshasználati mintázatot kell tükröznie, különösen akkor, ha ugyanazon berendezésen többféle anyagot használnak. [5] Az ICH Q7 kérdés-válasz dokumentuma azt is hangsúlyozza, hogy a tisztítás hatékonyságának igazolására vizuális ellenőrzés és analitikai vizsgálat egyaránt használható, a rutinszerű monitorozás gyakoriságát pedig a kockázat és a validált tisztítási folyamat alapján kell meghatározni. [6]

Az EMA egészségügyi kockázaton alapuló expozíciós határértékekről szóló útmutatója elsősorban közös gyártóterületek és berendezések keresztszennyezési kockázatára vonatkozik, de szemléletében fontos: a kockázatot hatóanyag-specifikusan, farmakológiai és toxikológiai adatok alapján kell értékelni, nem kizárólag történeti, sablonszerű ppm határértékek alapján. [7]

Analitikai kioldódás vizsgáló rendszereknél ez a HBEL/PDE logika nem alkalmazandó automatikusan ugyanúgy, mint gyártásban, mert itt nem a beteg közvetlen expozíciója a fő kérdés. A gondolkodás mégis hasznos: a tisztítási célérték legyen tudományosan indokolt, és vegye figyelembe a következő mérés érzékenységét, dózisát, analitikai módszerét és a hatóanyag kémiai viselkedését.

Gyakorlati ajánlások automatizált kioldódás vizsgáló rendszerekhez

Az alábbi ajánlások a Webster-cikk tanulságai, a tágabb cleaning validation szemlélet és az automatizált kioldódás vizsgálati gyakorlat alapján foglalhatók össze.

1. Ne csak az edényt tisztítsuk, hanem a teljes mintaútvonalat

A transzfervezetékek, csatlakozók, szűrők, átfolyó küvetták és injektálási útvonalak külön kockázatot jelentenek. A tisztítási vizsgálatnak ezekre is ki kell terjednie.

2. A tisztítási célérték legyen a következő módszer szempontjából is értelmezhető

Az előző dózis 1%-a nem feltétlenül jó mérce, ha a következő termék alacsonyabb dózisú vagy érzékenyebb módszerrel mérjük. Automatizált, többtermékes sorozatoknál indokolt szigorúbb, univerzálisabb célértéket választani.

3. A BCS besorolás hasznos, de nem elég

A jól oldódó hatóanyag nem feltétlenül mindig könnyen tisztítható, és a rosszul oldódó hatóanyag sem mindig a legrosszabb eset, ha surfactant tartalmú közegben fut. A valós tisztíthatóságot a hatóanyag, a közeg, a felület és az analitikai módszer együtt határozza meg.

4. A surfactant koncentrációt ne vigyük túlzásba

A felületaktív anyag segíthet a hatóanyag kioldásában és a rendszer tisztításában, de önmagában is maradékkockázatot jelenthet. Módszerfejlesztéskor célszerű a szükséges minimumot alkalmazni.

5. Használjunk carry-over spike-okat, ha több hatóanyag fut egymás után

A cikk egyik praktikus javaslata, hogy eltérő hatóanyagok egymás utáni futtatásakor érdemes carry-over standard spike-ot alkalmazni. Ez segíthet azonosítani, hogy egy gyanús csúcs az előző módszerből mosódott-e át.

6. Optimalizáljuk a mérési sorrendet

Ha több módszer fut egymás után, célszerű az alacsonyabb dózisú vagy gyengébb analitikai válaszú mintáktól haladni a magasabb dózisú vagy erősebb válaszú minták felé. Ez csökkenti annak kockázatát, hogy egy erős jelű előző minta zavarja a következő, gyengébb jelű vizsgálatot.

7. Problémás hatóanyagokra legyen egyedi tisztítási stratégia

Itraconazole-szerű, rosszul oldódó, pH-függő vagy felülethez erősen kötődő vegyületeknél nem elegendő az általános tisztítási protokoll. Ezekhez módszerspecifikus tisztítási vizsgálat szükséges.

Példa: döntési logika tisztítási stratégia kialakításához

Kérdés	Igen esetén	Nem esetén
Több hatóanyag fut egymás után automatizált sorozatban?	Vizsgáljuk a carry-over kockázatot és a mérési sorrendet.	Egyszerűbb, módszerspecifikus tisztítás is elegendő lehet.
Van transzfervezetékes vagy online UV/HPLC mintavétel?	Vezetéköblítés és blank/carry-over ellenőrzés szükséges lehet.	A felületi tisztítás továbbra is ellenőrizendő.
Rosszul oldódó vagy tapadós hatóanyagról van szó?	Egyedi tisztítási vizsgálat javasolt.	Alap protokoll is megfelelő lehet, de igazolni kell.
Surfactant tartalmú közeg fut?	A hatóanyag eltávolítása javulhat, de a surfactant maradékot is értékelni kell.	Nagyobb lehet a felületi kötődés vagy vezeték-affinitás kockázata.
Alacsony dózisú vagy érzékeny következő módszer várható?	Szigorúbb tisztasági kritérium indokolt.	A standard célérték elegendő lehet, ha dokumentáltan igazolt.

Mit jelent ez a laboratóriumi gyakorlatban?

Az automatizált kioldódás vizsgáló rendszer akkor adja a legnagyobb előnyt, ha valóban képes megbízhatóan és felügyelet nélkül futtatni sorozatokat. Ehhez azonban a tisztítási stratégia nem lehet utólagos gondolat.

A jó gyakorlat lényege:

• legyen dokumentált tisztítási protokoll,
• legyen meghatározott tisztasági célérték,
• a célérték legyen összhangban a következő módszer érzékenységével,
• a transzfervezetékek vizsgálata legyen része a tisztítási értékelésnek,
• a problémás hatóanyagokat külön kezeljük,
• a blank futások és vezetéköblítések legyenek tudatosan beépítve a sorozatba,
• a mérési sorrend is legyen a carry-over kockázat csökkentésének eszköze.

Összegzés

A Webster és munkatársai által bemutatott vizsgálat fő üzenete egyszerű, de laboratóriumi szempontból nagyon erős: az automatizált kioldódás vizsgáló rendszer tisztasága nem csak az edények tisztaságát jelenti. A minta teljes útvonala számít.

Az automatizált rendszerekben a transzfervezetékek, csatlakozók, szűrőállomások és átfolyó analitikai utak carry-over forrásokká válhatnak. Ez különösen akkor kritikus, ha különböző hatóanyagok, dózisok és módszerek futnak egymás után.

A tanulmány alapján a jól megtervezett, validált vagy legalább tudományosan igazolt tisztítási folyamat jelentősen csökkentheti a gyanús eredmények, váratlan csúcsok és felesleges kivizsgálások számát. A szerzők által javasolt 0,01%-os célérték 100 mg-os modellminta esetén szigorúbb és rugalmasabb megközelítést ad, mint a hagyományos 1%-os blank kritérium.

A legfontosabb gyakorlati tanulság: automatizált kioldódás vizsgálatnál a tisztítás nem a mérés utáni takarítás. A tisztítás maga is a módszer része.

Hivatkozások

1. Webster, G. K.; Shao, X.; Nelson, K. A.; Gragg, M. A. A Look at Cleaning Effectiveness in Automated Dissolution Systems. Dissolution Technologies, May 2020. DOI: 10.14227/DT270220P14.
2. USP General Chapter <1092>: The Dissolution Procedure: Development and Validation. United States Pharmacopeia.
3. FDA: Dissolution Methods Database.
4. Shohin, I. E. et al. A Brief Review of the FDA Dissolution Methods Database. Dissolution Technologies, 2016.
5. ICH Q7: Good Manufacturing Practice Guide for Active Pharmaceutical Ingredients.
6. EMA: ICH guideline Q7 on good manufacturing practice for active pharmaceutical ingredients - questions and answers.
7. EMA: Guideline on setting health based exposure limits for use in risk identification in the manufacture of different medicinal products in shared facilities.