一、背景介绍

给药器具作为一种医疗器械，用于将药物不经过任何生物屏障直接输注进入人体循环系统的一种独特给药器械。由于给药过程中，给药器具会和药液短时的接触，在临床使用过程中可能会对药液的活性成分或者功能性辅料产生吸附作用，尤其对于一些低剂量给药的药物，吸附作用对药物的治疗效果影响更大，如一次性无菌注射器的钨针中钨元素的引入导致蛋白药物聚集。另外给药器具常为一些高分子材料结合添加剂组成，在临床使用过程中这些添加剂有可能浸出到药液中，最终对患者产生安全隐患，如聚氯乙烯（PVC）输液器中的邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）和偏苯三酸三辛酯（TOTM）。

二、研究目的

本项目根据《化学药品注射剂与塑料包装材料相容性研究技术指导原则（试行）》、《一次性使用输液器具与药物相容性研究指南》等相关指导原则及法规要求，对XXXX有限公司委托的头孢呋辛钠缓释胶囊（规格：以头孢呋辛钠计95mg）进行给药器具相容性研究，研究内容包括：可提取物研究、分析方法开发与验证、模拟临床研究、安全性评估。

可提取物研究即通过选择合理的模拟提取条件对给药器具进行提取研究，预测可能迁移到药品的目标浸出物；方法学验证是对目标浸出物的检测方法的适用性进行验证；模拟临床研究是确定目标浸出物及相关方法学验证基础上，检测模拟临床配伍的样品中浸出物的含量，与相关阈值进行比较，初步评估药品中浸出物的安全性；最终通过安全性评价判断产品和给药器具之间是否相容。

三、模拟提取试验

3.1 可提取物评价方式

3.1.1 元素

元素将直接参考ICH Q3D和药用玻璃指导原则中推荐的允许每日最大暴露量（PDE）进行评价。将药品既定PDE值的30%定义为控制阈值，控制阈值可用于判断是否需要额外的控制。元素的30%限值保留2位有效数字，当整数位多于2位时保留整数，只舍不进。元素的PDE值和30%限值参见表1。 

表1：元素的 PDE和 30%限值

3.1.2有机物

由于可提取物中的有机化合物成分未知，无法找到合适的限值来进行评价，因此参考PQRI 和塑料包装材料指导原则推荐的安全性关注阈值（SCT）来进行初步评价。考虑分析方法的不确定度，参考弹性体指导原则推荐的50%不确定度，进行AET 的计算并对提取试验有机化合物的结果进行评价。AET保留2位有效数字，当整数位多于2位时保留整数，只舍不进。产品的AET 参见表2。

表2：产品的 AET

3.2 可提取物研究

此次提取实验分别选取1种冲洗器（材质聚丙烯）和2种鼻饲管（材质硅胶、聚氨酯），使用1种极性较强的乙醇-水溶液（5：95）和 1 种药品配伍溶液（水），对给药器具进行提取试验。药品配伍溶液室温条件下正常输送给药不超过10分钟，故提取条件选取比临床应用时更剧烈的条件，即 40℃保温提取1小时，使用GC-MS、LC-MS/MS对提取溶液（乙醇-水和药品配伍溶液）中的有机物进行分析，使用ICP-MS对提取溶液（药品配伍溶液）中的元素杂质进行分析。

表3：提取试验方案

3.2.1提取溶剂的制备

提取溶剂A（乙醇-水溶液（5：95））：量取乙醇25ml和水475ml，置于同一个1000ml聚四氟乙烯烧杯中，摇匀，即得。

提取溶剂B：取供试品40粒（规格：以头孢呋辛钠缓释胶囊（规格：以头孢呋辛钠计95mg），打开胶囊后，用水300ml 稀释，摇匀，即得。

3.2.2提取液的制备

注：提取液的制备方式和体积根据实际情况适当调整。

3.2.2.1提取液A

取冲洗器（聚丙烯）2个，分为2组，每组1个，第一组冲洗器吸取60ml提取溶剂A，于40℃下保温提取1小时，取出后冷却至室温，再将第一组的提取液吸入至第二组的冲洗器中，于40℃下保温提取1小时，取出后冷却至室温，作为提取液A。（提取液浓度为1套/30ml）

3.2.2.2提取液B

取冲洗器（聚丙烯）2个，分为2组，每组1个，第一组冲洗器吸取60ml提取溶剂B，于40℃下保温提取1小时，取出后冷却至室温，再将第一组的提取液吸入至第二组的冲洗器中，于40℃下保温提取1小时，取出后冷却至室温，作为提取液B。（提取液浓度为1套/30ml）

3.2.2.3提取液C

取一次性使用硅胶鼻胃管（硅胶）1套，剪成每段长为2cm，置于1个聚四氟乙烯瓶中（按双面计，为2套一次性使用硅胶鼻胃管），将60ml提取液溶剂A置上述聚四氟乙烯瓶中，于40℃下保温提取1小时，取出后冷却至室温，作为提取液C。（提取液浓度为1套/30ml）

3.2.2.4提取液D

取一次性使用硅胶鼻胃管（硅胶）1套，剪成每段长为2cm，置于1个聚四氟乙烯瓶中（按双面计，为2套一次性使用硅胶鼻胃管），将60ml提取液溶剂B置上述聚四氟乙烯瓶中，于40℃下保温提取1小时，取出后冷却至室温，作为提取液D。（提取液浓度为1套/30ml）

3.2.2.5提取液E

取经鼻喂养管（聚氨酯）1套，剪成每段长为2cm，置于1个聚四氟乙烯瓶中（按双面计，为2套一次性使用硅胶鼻胃管），将60ml提取液溶剂A置上述聚四氟乙烯瓶中，于40℃下保温提取1小时，取出后冷却至室温，作为提取液E。（提取液浓度为1套/30ml）

3.2.2.6提取液F

取经鼻喂养管（聚氨酯）1套，剪成每段长为2cm，置于1个聚四氟乙烯瓶中（按双面计，为2套一次性使用硅胶鼻胃管），将60ml提取液溶剂B置上述聚四氟乙烯瓶中，于40℃下保温提取1小时，取出后冷却至室温，作为提取液F。（提取液浓度为1套/30ml）

3.2.2.7空白提取液ACE、BDF

分别取提取溶剂A、提取溶剂B各60ml于聚四氟乙烯瓶中，密封，于40℃下保温提取1小时，取出后冷却至室温，分别作为空白提取液ACE、BDF。

3.2.3分析溶液的配制

3.2.3.1元素分析溶液的配制

（1）稀释剂

稀释剂：量取硝酸7.5ml，加入适量去离子水中，用去离子水定量稀释至1000ml，得0.5%硝酸溶液。

（2）样品溶液B、样品溶液D、样品溶液F和空白样品溶液 BDF

分别精密量取提取液B、提取液D、提取液F和空白提取液BDF各2.5ml，置于不同的25ml量瓶中，用稀释剂定量稀释至刻度，摇匀，即得样品溶液B、样品溶液D、样品溶液F和空白样品溶液BDF。

注：如分析溶液对分析方法产生干扰，将会根据实际情况重新制备分析溶液。

3.2.3.2半挥发性有机物分析溶液的配制

（1）样品溶液A、样品溶液C、样品溶液E和空白样品溶液ACE

1）分别量取20ml提取液A、20ml提取液C、20ml提取液E于不同分液漏斗中，分别加入二氯甲烷2ml，充分振摇30秒，静置分层（如有必要可加入适量饱和氯化钠溶液促进分层），分别将二氯甲烷层转移到不同玻璃试管中，水层保留在分液漏斗中；

2）向完成上述1）操作的分液漏斗中分别加入二氯甲烷2ml，充分振摇30秒，静置分层（如有必要可加入适量饱和氯化钠溶液促进分层）。将二氯甲烷层合并到上述1）操作中相应的的含有二氯甲烷的玻璃试管中；

3）将上述2）中合并后的萃取液分别进行氮吹，氮吹至约1ml，分别转移至不同进样小瓶，即得样品溶液A、样品溶液C、样品溶液E；

4）量取20ml空白提取液ACE ，按照上述1）～3）步骤同法制备空白样品溶液ACE。

（2）样品溶液B、样品溶液D、样品溶液F和空白样品溶液BDF

1）分别量取20ml提取液B、20ml提取液D、20ml提取液F于不同分液漏斗中，分别加入二氯甲烷2ml，充分振摇30秒，静置分层（如有必要可加入适量饱和氯化钠溶液促进分层），分别将二氯甲烷层转移到不同玻璃试管中，水层保留在分液漏斗中；

2）向完成上述1）操作的分液漏斗中分别加入二氯甲烷2ml，充分振摇30秒，静置分层（如有必要可加入适量饱和氯化钠溶液促进分层）。将二氯甲烷层合并到上述1）操作中相应的的含有二氯甲烷的玻璃试管中；

3）将上述2）中合并后的萃取液分别进行氮吹，氮吹至约1ml，分别转移至不同进样小瓶，即得样品溶液B、样品溶液D、样品溶液F；

4）量取20ml空白提取液BDF，按照上述1）～3）步骤同法制备空白样品溶液BDF。 

3.2.3.3不挥发性有机物分析溶液的配制

（1）样品溶液A’、样品溶液C’、样品溶液E’和空白样品溶液ACE’

1）分别量取20ml提取液A、20ml提取液C、20ml提取液E于不同分液漏斗中，分别加入二氯甲烷2ml，充分振摇30秒，静置分层（如有必要可加入适量饱和氯化钠溶液促进分层），分别将二氯甲烷层转移到不同玻璃试管中，水层保留在分液漏斗中；

2）向完成上述1）操作的分液漏斗中分别加入二氯甲烷2ml，充分振摇30秒，静置分层（如有必要可加入适量饱和氯化钠溶液促进分层）。将二氯甲烷层合并到上述1）操作中相应的的含有二氯甲烷的玻璃试管中；

3）将上述2）中合并后的萃取液分别进行氮吹，氮吹至干，分别加入1.0ml甲醇复溶，分别转移至不同进样小瓶，即得样品溶液A’、样品溶液C’、 样品溶液E’；

4）量取20ml空白提取液ACE，按照上述1）～3）步骤同法制备空白样品溶液ACE’。

（2）样品溶液B’、样品溶液D’ 、样品溶液F’和空白样品溶液BDF’

1）分别量取20ml提取液B、20ml提取液D、20ml提取液F于不同分液漏斗中，分别加入二氯甲烷2ml，充分振摇30秒，静置分层（如有必要可加入适量饱和氯化钠溶液促进分层），分别将二氯甲烷层转移到不同玻璃试管中，水层保留在分液漏斗中；

2）向完成上述1）操作的分液漏斗中分别加入二氯甲烷2ml，充分振摇30秒，静置分层（如有必要可加入适量饱和氯化钠溶液促进分层）。将二氯甲烷层合并到上述1）操作中相应的的含有二氯甲烷的玻璃试管中；

3）将上述2）中合并后的萃取液分别进行氮吹，氮吹至干，分别加入1.0ml甲醇复溶，分别转移至不同进样小瓶，即得样品溶液B’、样品溶液D’、样品溶液F’；

4）量取20ml空白提取液BDF ，按照上述1）～3）步骤同法制备空白样品溶液BDF’。

注：如分析溶液对分析方法产生干扰，将会根据实际情况重新制备分析溶液。

3.3 检测方法

3.3.1关键仪器信息

表4：仪器信息

 3.3.2标准试液信息

表5：标准试液信息

3.3.3元素杂质检测

采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）对提取溶液中可能存在的元素进行定性全扫描（共73种）。根据元素全扫描结果，收集数据，综合相关指导原则，及考虑各元素在自然界的丰度、一次性输注器具中存在的可能性，及高于分析评价阈值的元素杂质进行定量检测。

表6：ICP-MS方法

3.3.4半挥发性有机物检测

半挥发性有机物SST溶液（0.5μg/ml）、空白样品溶液、样品溶液，先后进入GC-MS进行分析。仪器方法参见表7。

表7：GC-MS方法

注：实际试验条件会根据预实验结果进行调整。

3.3.5不挥发性有机物检测

取不挥发性有机物混合标准溶液（0.5μg/ml）、空白样品溶液和样品溶液，先后进入LC-MS/MS或UPLC-MS/MS进行分析。仪器方法参见表8。

表8： LC-MS/MS方法

注：实际试验条件会根据预实验结果进行调整。

3.4 结果分析

3.4.1元素分析

3.4.1.1灵敏度 

ICP-MS属于高灵敏度仪器，元素全扫方法的灵敏度可以到达1μg/L以下，能确保所有元素能够被准确的定性和半定量。仪器的灵敏度可接受标准参见表9。

表9：元素分析的灵敏度可接受标准

3.4.1.2结果分析

通过对提取溶液中可能存在的元素进行定性全扫描（共73种）。根据元素全扫描结果，综合相关指导原则，及考虑各元素在自然界的丰度、包材中存在的可能性，进行半定量分析。

3.4.1.3计算公式

报告值（μg/套）=（样品溶液测得值（μg/L）－空白样品溶液测得值（μg/L））×提取浓度（ml/套）÷单位换算因子（1000）

3.4.2不挥发性有机物分析

3.4.2.1灵敏度和SST

不挥发性有机物混合标准溶液（0.5μg/ml）的四种化合物代表材料中常见的添加剂，通过在分析样品前进样分析，对其四种化合物的信噪比（S/N）进行测定来确认仪器的灵敏度。仪器的灵敏度为0.5μg/ml。

不挥发性有机物方法的灵敏度不得大于AET，才能确保有机物能够被准确的定性和半定量。

仪器的灵敏度和SST可接受标准参见表10和表11。

表10：不挥发性有机物分析的SST可接受标准

表11：不挥发性有机物分析的灵敏度可接受标准

3.4.2.2结果分析

不挥发性有机物通过不挥发性有机物半定量混合标准溶液（0.5μg/ml）以及内部数据库进行结构匹配，再用不挥发性有机物半定量混合标准溶液进行半定量。

3.4.2.3计算公式

报告值（μg/套）=（样品溶液测得值（μg/ml）－空白样品溶液测得值（μg/ml））×提取液浓度（ml/套）/提取液浓缩倍数 

3.4.3半挥发性有机物分析

3.4.3.1灵敏度和SST

含有2种氘代内标有机物的半挥发性有机物SST溶液（0.5μg/ml）将在溶剂转换前被加入到配伍溶液（水）中，通过评估内标在溶剂转换后的 S/N 来确认样品前处理过程的转换效果，两种内标中至少有一种不被干扰。仪器的灵敏度为0.5μg/ml。

半挥发性有机物全扫方法的灵敏度不得大于AET，才能确保有机物能够被准确的定性和半定量。

仪器的灵敏度和SST可接受标准参见表12-13。 

表12：半挥发性有机物分析的SST接受标准

表13：半挥发性有机物分析的灵敏度接受标准

3.4.3.2结果分析

半挥发性有机物通过NIST 数据库以及内部数据库进行结构匹配，再用氘代内标有机物进行半定量。

3.4.3.3计算公式

报告值（μg/套）=（样品溶液测得值（μg/ml）－空白样品溶液测得值（μg/ml））×提取溶剂体积（ml/套）/提取液浓缩倍数

四、元素限度值和化合物的分析评价阈值

4.1 元素限度值

     根据 ICHQ3D元素杂质指导原则，将PDE转换为浓度作评估药品或者其他组分中元素杂质含量的工具，即为元素限度值（concentration limit）。

    元素限度值将参考 ICHQ3D、USP232、 Metal Reagents>、-Heavy Metals>和《化学药品注射剂与药用玻璃包装容器相性研究技术指导原则》中“附件6：玻璃容器中常用金属元素的每日允许摄入量（注射途径）”，结合药品的日最大用药量计算而得，将分析测得的元素浓度与元素限度值进行比较。

4.2 化合物的分析评价阈值（AET）

    阈值又叫临界值，相容性研究用化合物分析评价阈值，化合物的分析评价阈值（AET）有2种转化方法，即SCT法和PDE法，转化成AET时需结合产品的给药方式、给药方案、治疗周期等参数。

4.2.1SCT转化为AET

SCT为安全性评估阈值（Safety Concern Threshold，SCT），当化合物低于SCT时，可认为化合物的含量非常小，其致癌性和基因毒作用可以被忽略，不会对患者产生安全性隐患，并不需要被报告，SCT与AET之间的转化计算公式为：

AET=SCT/日最大用药量×（1−50%），其中：50%为不确定度。

不同给药途径的SCT不同。目前欧洲药品局（European Medicines Agency，EMA）推荐的遗传毒性致癌物的安全性阈值（SCT）注射剂SCT为1.5μg/天，国际药用气雾剂联盟（International Pharmaceutical Aerosol Consortium，IPAC）推荐的吸入制剂SCT为0.15μg/天，注射制剂为1.5μg/天。

4.2.2 PDE转化为AET

PDE为人每日允许暴露量，主要针对由文献、毒性数据库能获得PDE的化合物，根据制剂的临床使用情况，如：每日最大使用剂量、给药方式等，计算得到分析评价阈值（AET），与分析测得的化合物浓度进行比较，得出该浸物水平是否符合安全性要求。PDE与AET之间的转化计算公式为：

AET=PDE/日最大用药量×（1−50%），其中：50%为不确定度。

五、目标浸出物的确定

5.1 元素杂质

元素通过PDE法进行评估，超过限值的元素将作为目标物进行浸出物研究。若没有元素超过限值，方法学和浸出物研究将不再考虑元素。

5.2 有机浸出物

根据提取溶液中提取物的水平、可提取毒性评估结果，结合一次性输液系统材料配方，确定目标有机浸出物。对于浓度低于AET的化合物，可根据其积累水平、潜在安全风险、相关法律法规规定，并结合一次性输液系统配方选择有代表性的添加剂或者降解产物作为潜在目标浸出物，进行方法学研究，并在迁移试验中关注。

有机物先采用PDE 法、AI法或TTC法得到相应的限值，然后计算限值和最大测得结果的比值，得到安全边界（MOS）。MOS小于1.0的有机物将作为目标物进行浸出物研究；MOS 大于等于1.0的有机物将根据有机物的毒性和检测量进行浸出物研究。

给药器具中明确的添加剂将根据其风险进行浸出物研究。

六、方法开发与方法学验证

用配伍溶液（水），对目标元素杂质和目标有机物进行方法开发与方法学验证。

 6.1 目标元素杂质

参考《中国药典》四部通则9101、ICH Q2、USP<232>、USP<233>对目标元素进行方法学验证，验证参数主要包括：专属性、线性、范围、定量限、准确度、精密度（重复性和中间精密度）等。具体操作与可接受标准如下表所示。

表14：元素方法验证及可接受标准

6.2 目标有机物

参考《中国药典》四部通则9101、《化学药物质量控制分析方法验证技术指导原则》、ICH Q2等对目标浸出物进行方法学验证验证参数主要包括：专属性、线性、范围、检测限、定量限、准确度、精密度（重复性、中间精密度）、溶液稳定性。具体操作与可接受标准如下表所示。

表15：有机物方法验证及可接受标准

七、模拟临床研究

7.1 试验目的 

采用药品配伍溶液进行模拟临床研究，对模拟临床溶液中的浸出物进行测试，最终通过安全性评价判断产品和给药器具之间是否相容。

7.2 试验设计 

7.2.1模拟临床药品配伍溶液的配制

供试品溶液：取供试品2粒（规格：以琥珀酸美托洛尔计95mg（主要成份与酒石酸美托洛尔100mg相当）），打开胶囊，将胶囊内的颗粒倒入导管尖头冲洗器中，添加15mL水，轻轻摇动注射器约10秒钟，立即通过一根一次性使用硅胶鼻胃管或经鼻喂养管，确保注射器中没有颗粒，如有，使用水冲洗，收集溶液，根据限度将收集的溶液浓缩至相应的浓度。

7.2.2进样分析

表16：进样程序及系统适用性要求

八、浸出物研究阶段安全性评估

8.1 元素杂质

根据浸出物研究的测试结果和药品日最大用药量，计算该元素的日最大摄入量，与其对应的该给药途径PDE值比较，如日最大摄入量低于相对应的PDE，可认为该元素的释放量不会对药品本身及人身安全产生影响。

计算公式：    元素日最大摄入量（μg/天）=药液中元素含量（μg/g）×日最大用药量（g/天）

8.2 有机浸出物

根据浸出物研究的测试结果和药品日最大用药量，计算目标有机的每日最大摄入量，与其对应的给药途径PDE值比较，如日最大用药量低于相对应的PDE，可认为该有机物的释放量不会对药品本身及人身安全产生影响。

计算公式：   有机物日最大摄入量（μg/天）=药液中有机物含量（μg/g）×日最大用药量（g/天）

九、附录

附录1 参考文献

[1] Technical investigations into the cause of the increased incidence of antibody-mediated

pure red cell aplasia associated with EPREX®. Eur J hosp Pharm. 5:86-91 (2004).

[2]《YY/T 1550.2-2019 一次性使用输液器具与药物相容性研究指南 第 2 部分：可沥滤物研究 已知物》

[3]《化学药品注射剂与塑料包装材料相容性研究技术指导原则（试行）》（国家药品监督管理局）

[4]《化学药品注射剂与药用玻璃包装容器相容性研究技术指导原则（试行）》（国家药品监督管理局）

[5]USP<1661>Evaluation of Plastic Packaging Systems and Their Materials of Cnstruction with Respect to Their User Safety Impact;<381>Elastomeric closures for injection;<660>Glass Container Used in Packaging/Delivery System:Manufacture and Evaluation of the Inner Surface Durability;<1663>Assessment of Extractables Associated with Pharmaceutical Packaging/Delivery System;<1664> Assessment of Drug Product Leachables Associated with Pharmaceutical Packaging/Delivery System.

[6]SAFETY THRESHOLDS AND BEST PRACTICES FOR EXTRACTABLES AND LEACHABLES IN ORALLY INHALED AND NASAL DRUG PRODUCTS.8 SEPTEMBER 2006, Product Quality Research Institute.

[7] GUIDELINE FOR ELEMENTAL IMPURITIES. ICH Q3D (R1), FINAL VERSION, ADOPTED ON 22MARCH 2019.

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[10]ESTIMATION OF TOXICHAZARD-A DECISION TREE APPROACH, Fd Cosmet. Toxicol.Vol. 16. pp. 255-276. Pergamon Press 1978.

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[12]《医疗器械生物学评价第 12 部分：样品制备与参照材料》GB/T 16886.12-2017

[13]ASSESSMENT AND CONTROL OF DNA REACTIVE (MUTAGENIC) IMPURITIES IN PHARMACEUTICALS TO LIMIT POTENTIAL CARCINOGENIC RISK. ICHm7, Current Step 4 version, dated 23 Jun 2014.

[14]Extractables Characterization for Five materials of Construction Representative of Packaging Systems Used for Parenteral and Ophthalmic Drug Products. PDA J Pharm Sciand Tech 2013, 67 448-511.

[15]《中国药典》2020年版四部通则9101《分析方法验证指导原则》

[16]ICH Q2 (R1) Validation of Analytical Procedures: Text and methodology.

[17]USP<232> Elemental Impurities-Limits.

[18]USP<233> Elemental Impurities-Procedures.