預(yù)測(cè)性穩(wěn)定性研究允許從短期穩(wěn)定性研究的結(jié)果外推，對(duì)原料藥或藥品的長(zhǎng)期穩(wěn)定性特性進(jìn)行表征。這些研究通常持續(xù)一個(gè)月。最常用的預(yù)測(cè)穩(wěn)定性研究類型是加速穩(wěn)定性評(píng)估程序（ASAP）研究，該研究側(cè)重于通過降解產(chǎn)物的形成或藥物物質(zhì)的損失來(lái)監(jiān)測(cè)化學(xué)降解。ASAP包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、確定研究、存儲(chǔ)和分析樣品，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)審核和建模，最后進(jìn)行穩(wěn)定性預(yù)測(cè)。本文將在這幾個(gè)方面向大家介紹。
一、ASAP簡(jiǎn)介
1.1 加速穩(wěn)定性研究的必要性
在藥品的開發(fā)和商業(yè)階段對(duì)藥品進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)試對(duì)整個(gè)行業(yè)而言，無(wú)論是在成本、資源還是時(shí)間上都會(huì)造成重大負(fù)擔(dān)。預(yù)測(cè)性穩(wěn)定性方法利用加速或壓力條件下進(jìn)行較短期的穩(wěn)定性研究，并設(shè)計(jì)成可以將降解動(dòng)力學(xué)外推回環(huán)境存儲(chǔ)條件[1-5]。以這種方式，可以在通常持續(xù)一個(gè)月的短期研究中研究藥品物質(zhì)或藥品的穩(wěn)定性特性。通過預(yù)測(cè)性穩(wěn)定性研究，不僅可以確定適宜的長(zhǎng)期存儲(chǔ)條件，還可以選擇適當(dāng)?shù)陌b，并預(yù)測(cè)復(fù)驗(yàn)期或貨架期。
1.2 實(shí)驗(yàn)原理
ASAP基于標(biāo)準(zhǔn)的阿倫尼烏斯動(dòng)力學(xué)方程（適用于溶液或液體），以及對(duì)固體的改進(jìn)的阿倫尼烏斯方程，還考慮了濕度對(duì)反應(yīng)速率的影響，如下所示。
其中：
k為反應(yīng)速率
ln(A)為碰撞頻率
Ea為活化能（kcal/mol）
R為氣體常數(shù)（kcal/(K·mol)
T為溫度（K）
B為濕度因子
RH為相對(duì)濕度（%）
ASAP研究的目的是在一系列溫度濕度條件下，獨(dú)立地變化溫度和濕度，將樣品降解至限度水平。這樣可以確定在每個(gè)測(cè)試條件下達(dá)到規(guī)定限度所需的時(shí)間（或達(dá)到規(guī)定限度的反應(yīng)速率）。為了求解相關(guān)的阿倫尼烏斯方程，需要確定特定反應(yīng)的碰撞頻率（ln(A)）、活化能（Ea，以kcal/mol表示）和濕度因子（B）（如果相關(guān)的話）。然后可以利用這些值預(yù)測(cè)在任何給定條件下達(dá)到限度的反應(yīng)速率，從而確定樣品的存儲(chǔ)條件和復(fù)驗(yàn)期/貨架期。重要的是，樣品在每個(gè)存儲(chǔ)條件下都要被降解到相同程度（通常是標(biāo)準(zhǔn)中的限度），從而確保在整個(gè)研究中降解動(dòng)力學(xué)保持類似，這個(gè)概念被稱為等轉(zhuǎn)化。這旨在克服非均質(zhì)固體動(dòng)力學(xué)的復(fù)雜性。
二、ASAP預(yù)測(cè)方向
2.1化學(xué)穩(wěn)定性
ASAP研究可用于調(diào)查一系列藥品材料的化學(xué)穩(wěn)定性，包括原料藥、起始物料、中間體、制劑（片劑、膠囊、顆粒、溶液、凍干物等）。迄今為止，制藥行業(yè)進(jìn)行的ASAP研究通常應(yīng)用于小分子，但也可以應(yīng)用于生物大分子，特別是在化學(xué)降解可能是貨架期限制屬性的情況下。
從ASAP研究中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)反映了所用分析方法的質(zhì)量。這些方法應(yīng)具有穩(wěn)定性指示能力。特別是對(duì)于由液相色譜法（LC）進(jìn)行的有關(guān)物質(zhì)方法，降解產(chǎn)物應(yīng)與主成分適當(dāng)分離。因此，建議進(jìn)行一些強(qiáng)制降解研究，并使用降解樣品來(lái)輔助方法開發(fā)。對(duì)于含手性中心的藥品，還應(yīng)在ASAP實(shí)驗(yàn)中囊括異構(gòu)體雜質(zhì)的監(jiān)測(cè)。
ASAP研究的一個(gè)局限性是它們往往專注于化學(xué)降解，而這可能不是限制貨架壽命的關(guān)鍵屬性。在預(yù)測(cè)貨架壽命時(shí)，還應(yīng)考慮和調(diào)查其他穩(wěn)定性指示屬性，例如物理形態(tài)穩(wěn)定性，口服固體劑型的溶解度或溶液制劑的沉淀、pH變化或微生物生長(zhǎng)。
ASAP研究的一個(gè)重要前提是在研究過程中，被研究物質(zhì)的實(shí)體不會(huì)改變物理形態(tài)。需要考慮的物理變化，包括晶態(tài)轉(zhuǎn)變、水合或脫水、熔化、吸濕甚至升華等。建議在最后一個(gè)時(shí)間點(diǎn)檢查存儲(chǔ)在最嚴(yán)苛條件下的ASAP樣品的物理形態(tài)，并與初始樣品進(jìn)行比較，以確保沒有發(fā)生變化。通常，分析來(lái)自最高溫度和濕度條件的樣品，但還應(yīng)考慮高溫下的最低濕度，因?yàn)檫@種條件可能引發(fā)水合物的脫水。
任何形態(tài)變化都可能導(dǎo)致降解動(dòng)力學(xué)的變化，使得對(duì)長(zhǎng)期存儲(chǔ)條件的預(yù)測(cè)失敗。因此，在設(shè)計(jì)ASAP研究方案時(shí)，評(píng)估樣品或樣品組分在超過臨界溫度或濕度時(shí)可能改變形態(tài)，并相應(yīng)地調(diào)整研究方案是很重要的。
2.2 包裝系統(tǒng)預(yù)測(cè)
預(yù)測(cè)產(chǎn)品在貨架期的包裝內(nèi)相對(duì)濕度和不同包裝下降解程度。還可以預(yù)測(cè)患者使用情境下的包裝濕度，這些預(yù)測(cè)考慮了瓶子的開啟和關(guān)閉，例如每次取出一定數(shù)量的藥片。通過這些預(yù)測(cè)，可以選擇合適的包裝形式和配置。例如，可以確定改變瓶中藥片數(shù)量的影響，以及增加干燥劑對(duì)樣品降解的影響。
三、材料
3.1 鹽溶液
飽和鹽溶液可以用于在不同溫度下維持特定的濕度水平。當(dāng)自制濕度鹽溶液時(shí)需要注意至少提前24小時(shí)準(zhǔn)備并確保溶液始終處于飽和狀態(tài)。也可以購(gòu)買商業(yè)化的濕度膠囊。
四、實(shí)驗(yàn)
4.1 ASAP方案設(shè)計(jì)
1. 在設(shè)計(jì)ASAP方案時(shí)，現(xiàn)有樣品穩(wěn)定性的知識(shí)可以應(yīng)用到方案設(shè)計(jì)中。應(yīng)該設(shè)計(jì)特定條件和時(shí)間點(diǎn)以使樣品降解到規(guī)定的限度。最理想的時(shí)間點(diǎn)是在規(guī)定時(shí)間的一半以上和不超過規(guī)定時(shí)間的150%之間。
2. 在ASAP研究中至少需要四個(gè)條件，但最好使用至少五個(gè)或六個(gè)條件。
3. 為了確定準(zhǔn)確的初始時(shí)間點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果，并減少誤差。通常，大多數(shù)時(shí)間點(diǎn)只進(jìn)行一次分析，但在一個(gè)中間條件和時(shí)間點(diǎn)上，需要進(jìn)行多次重復(fù)分析，以確定相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）。然后可以將該值應(yīng)用于整個(gè)研究的數(shù)據(jù)，以減少測(cè)試樣本的數(shù)量。
4. 在設(shè)計(jì)ASAP方案時(shí)，考慮研究的目的也很重要。表1是固體口服制劑的典型方案，表2是貨架壽命研究的典型方案。建議使用至少五個(gè)條件，初始樣品至少進(jìn)行兩次分析，中間條件和時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行三次分析。對(duì)于可能用于監(jiān)管申請(qǐng)的貨架壽命設(shè)置研究，建議使用至少六個(gè)條件，初始樣品進(jìn)行三次分析，并對(duì)中間樣品進(jìn)行五倍重復(fù)。
▲表1-固體口服制劑的典型ASAP方案
▲表2-貨架壽命研究的典型方案
5. 溫度和濕度在ASAP研究中應(yīng)該獨(dú)立變化，如表1和表2中所示的方案所示，否則無(wú)法確定每個(gè)變量的獨(dú)立效應(yīng)。
6. 如果對(duì)樣品的穩(wěn)定性的認(rèn)知有限，可以在方案中設(shè)置多個(gè)備用樣品，如表3所示。
▲表3-靈活可變的方案示例
7. ASAP研究的一個(gè)重要準(zhǔn)則是，在研究過程中樣品的物理形式不發(fā)生變化。
對(duì)于制劑的ASAP研究，這些界限適用于輔料和活性成分，因?yàn)檩o料形式的改變也可能改變活性成分降解的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。
8. 與固體相比，對(duì)于溶液制劑，ASAP方案通常要簡(jiǎn)單得多，因?yàn)闈穸葘?duì)大多數(shù)溶液的降解沒有影響，所以只需要變化溫度。如表4所示，在這種情況下，至少需要三個(gè)條件。
▲表4-液體制劑研究的典型ASAP方案
9. 對(duì)于所有的方案，在每個(gè)條件下添加備用樣品是必要的。如果在特定時(shí)間點(diǎn)對(duì)樣品的分析存在問題，并且需要進(jìn)行重復(fù)分析，就可以采用備用樣品；或者延長(zhǎng)備用樣品的放置時(shí)間來(lái)使樣品進(jìn)一步降解以接近質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)極限。
10. 在設(shè)計(jì)ASAP研究的方案時(shí)，應(yīng)關(guān)注檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)方法以及時(shí)間點(diǎn)和條件。對(duì)于典型的藥物物質(zhì)或固體口服制劑，使用具有穩(wěn)定性指示性HPLC進(jìn)行雜質(zhì)分析最常用。
11. 在最后一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的最嚴(yán)酷條件下，應(yīng)考慮藥品的物理狀態(tài)（外觀）和手性雜質(zhì)，以確認(rèn)在研究過程中未發(fā)生物理形態(tài)或手性的變化。如果認(rèn)為轉(zhuǎn)化為對(duì)映異構(gòu)體是主要的降解機(jī)制，則應(yīng)在所有條件和時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行手性分析。
12. 當(dāng)研究可能用于支持監(jiān)管申請(qǐng)中的有效期聲明時(shí)，也應(yīng)考慮詳細(xì)描述分析過程。對(duì)于不同的制劑類型，其他分析方法可能更相關(guān)；對(duì)于溶液制劑，顏色變化可以用來(lái)監(jiān)測(cè)降解。此外，可能需要確認(rèn)在研究過程中pH值未發(fā)生變化，或者沒有發(fā)生沉淀。如果在ASAP條件下觀察到活性成分的沉淀，則不應(yīng)使用該條件下的數(shù)據(jù)進(jìn)行ASAP模型分析，因?yàn)橐恍┗钚猿煞挚赡芤呀?jīng)發(fā)生了物態(tài)變化，并且降解動(dòng)力學(xué)也可能受到影響。
13. 在設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)每個(gè)分析所需的樣品量計(jì)算每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的樣品量。對(duì)于樣品量有限的制劑，可在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)和條件下僅使用一個(gè)或兩個(gè)制劑。
4.2 實(shí)施ASAP研究
1. 選擇有代表性的批次進(jìn)行ASAP研究。
2. ASAP樣品可以使用飽和鹽溶液控制濕度的烘箱存儲(chǔ)，使用同時(shí)控制溫度和濕度的穩(wěn)定性室存儲(chǔ)，或使用自動(dòng)化機(jī)器人存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)。
3. 測(cè)量樣品所暴露的準(zhǔn)確溫度和濕度數(shù)據(jù)非常重要，特別是用于支持貨架期申請(qǐng)的預(yù)測(cè)研究?？梢允褂脺貪穸葌鞲衅鱽?lái)檢測(cè)，還可以使用同時(shí)測(cè)量溫度和濕度的探頭，并將其與樣品和鹽溶液一起放置在密封罐或干燥器中。
4. 在ASAP研究過程中發(fā)生的所有降解都是由溫度或濕度的影響引起的。如果樣品對(duì)光敏感，需要在ASAP條件下做避光保護(hù)。
5. 盡可能減小ASAP研究樣品分析的誤差，從而減小預(yù)測(cè)結(jié)果的誤差。因此，理想的做法是減少檢測(cè)?？梢酝ㄟ^錯(cuò)開起始點(diǎn)使實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)在同一天，這樣可以在一個(gè)序列中分析所有樣品。初始樣品和檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)之前的樣品可以根據(jù)需要存放在冰箱中。
4.3 收集數(shù)據(jù)
1. 對(duì)于ASAP研究，通常對(duì)雜質(zhì)用面積歸一化法計(jì)算是足夠的。對(duì)于可能用于監(jiān)管申請(qǐng)的有效期確定研究，需要使用外標(biāo)法法計(jì)算。
2. 對(duì)樣品在整個(gè)HPLC運(yùn)行過程中進(jìn)行隨機(jī)排序，包括重復(fù)的初始樣品和中間樣品，以避免系統(tǒng)誤差影響后續(xù)的預(yù)測(cè)。
4.4 審核數(shù)據(jù)
1. 在開始任何建模之前，完成分析后應(yīng)先審核數(shù)據(jù)。
2. 對(duì)于雜質(zhì)分析，需要從數(shù)據(jù)中確定可能限制有效期的降解產(chǎn)物。
3. 如果形成多個(gè)降解產(chǎn)物，需要單獨(dú)對(duì)它們進(jìn)行建模，以確定是限制有效期的關(guān)鍵雜質(zhì)。
4. 降解產(chǎn)物的總水平也應(yīng)考慮，在多個(gè)降解產(chǎn)物在低水平時(shí)，總雜已經(jīng)到限度水平。
5. 確定主要降解產(chǎn)物后，應(yīng)審核數(shù)據(jù)以確認(rèn)在每個(gè)條件下樣品是否至少降解到限度要求的一半，并且沒有過度超過限度要求（限度的150%）。如果ASAP研究中的降解水平超過了限度，降解的動(dòng)力學(xué)可能會(huì)發(fā)生變化。因此，重要的是保持在限度的大約150%以下。這樣做可以最大程度地減小在生成ASAP模型的誤差。
6. 可能需要從模型中排除沒有發(fā)生降解的條件和降解超過150％限度的時(shí)間點(diǎn)，因?yàn)榻到獾膭?dòng)力學(xué)可能會(huì)發(fā)生變化。
7. 確定要在ASAP模型中使用的條件和時(shí)間點(diǎn)后，應(yīng)多次重復(fù)計(jì)算初始樣品的平均值，并計(jì)算初始和中間條件/時(shí)間點(diǎn)的重復(fù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）。然后，將RSD值中較高的值應(yīng)用于整個(gè)研究的數(shù)據(jù)。
8. 確定用于擬合數(shù)據(jù)的降解動(dòng)力學(xué)。在大多數(shù)情況下，線性擬合就足夠了。
4.5 建模ASAP數(shù)據(jù)
1. 有商業(yè)化的軟件可用于建模，如ASAP（Accelerated Stability Assessment Program）。
2. 使用在每個(gè)條件下得到的降解速率來(lái)帶入阿倫尼烏斯方程，并確定阿倫尼烏斯參數(shù)。
3. 可以通過2D或3D可視化來(lái)展示模型，具體取決于樣品類型（圖1和圖2）。
▲圖1-典型液體樣品ASAP模型
▲圖2-典型固體樣品ASAP模型
4. ASAP軟件通常利用對(duì)重復(fù)樣品的存儲(chǔ)和分析計(jì)算出的誤差來(lái)確定在每個(gè)條件下達(dá)到限度所需的時(shí)間誤差。此誤差隨后傳遞到最終的阿倫尼烏斯參數(shù)，從而為預(yù)測(cè)長(zhǎng)期條件下的降解提供置信限。
5. 評(píng)估模型。阿倫尼烏斯常數(shù)應(yīng)在預(yù)期范圍內(nèi)，活化能通常應(yīng)在15-40 kcal/mol的范圍，B在0到0.1之間[4]。每個(gè)條件應(yīng)在確定的誤差范圍內(nèi)與模型擬合。這可以通過R平方項(xiàng)（理想情況下應(yīng)大于0.9）和殘差來(lái)確定。
6. 生成可靠的模型后，可以對(duì)不同儲(chǔ)存條件進(jìn)行預(yù)測(cè)。這些預(yù)測(cè)可以用于處方篩選、預(yù)測(cè)復(fù)檢期或貨架壽命。圖3顯示了一個(gè)典型的ASAP預(yù)測(cè)與主要降解產(chǎn)物0.2%限度的關(guān)系?？梢钥闯?，這個(gè)例子的預(yù)測(cè)支持在上限95%置信限內(nèi)的12個(gè)月貨架壽命。
▲圖3- ASAP預(yù)測(cè)貨架期
五、包裝預(yù)測(cè)
1. 要預(yù)測(cè)包裝產(chǎn)品的貨架壽命，首先需要通過實(shí)驗(yàn)或計(jì)算確定包裝的濕氣透過率（MVTR）。聚合物片材或薄膜有標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法可用（ASTM E96），藥品瓶和泡罩有標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法可用（ASTM D7709）。
2. 利用動(dòng)態(tài)蒸汽吸附曲線（DVS）確定產(chǎn)品在不同濕度下吸濕的能力。
3. 使用市售的現(xiàn)成軟件或制藥公司定制的軟件預(yù)測(cè)包裝內(nèi)的濕度隨時(shí)間的變化。這些變量包括片劑數(shù)量、大小以及瓶型包裝中的干燥劑用量。
4. 利用ASAP研究中的阿倫尼烏斯參數(shù)，可以將包裝內(nèi)的濕度轉(zhuǎn)換為存儲(chǔ)時(shí)間內(nèi)包裝內(nèi)的降解水平。通過這種方法，可以比較不同的包裝類型和配置，如圖4所示，甚至無(wú)需進(jìn)行任何包裝產(chǎn)品的穩(wěn)定性測(cè)試。
▲圖4- 典型包裝預(yù)測(cè)結(jié)果圖
六、總結(jié)
預(yù)測(cè)穩(wěn)定性和ASAP研究在藥品研發(fā)和商業(yè)化周期中具有廣泛的應(yīng)用。這些應(yīng)用包括配方篩選、在開發(fā)早期設(shè)置初始復(fù)驗(yàn)期和貨架期、控制策略支持、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定和制定依據(jù)、研究批次間變異性[8]、研究藥物物質(zhì)粒子工程對(duì)藥品穩(wěn)定性的影響，以及支持包裝變更。
ASAP還可以評(píng)估在藥物物質(zhì)或藥品開發(fā)過程中的任何變化對(duì)化學(xué)穩(wěn)定性特性的影響。如果ASAP研究證明與現(xiàn)有藥物物質(zhì)或藥品等效，則在那時(shí)可能不需要對(duì)新的藥物物質(zhì)或藥品進(jìn)行進(jìn)一步的穩(wěn)定性測(cè)試。ASAP研究還可用于處理開發(fā)過程中的偏差，根據(jù)ASAP研究數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，以幫助定義藥品的合適偏差聲明。同樣，如果發(fā)生了偏差，則可以使用ASAP數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)來(lái)證明批次的適用性。
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