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如何正確進(jìn)行儀器性能確認(rèn)PQ？
分析儀器的驗證作為儀器使用前的一個重要環(huán)節(jié)，其目的在于通過書面形式，證明整個測量過程能夠達(dá)到預(yù)期效果，即能夠獲得穩(wěn)定、可靠和準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù)。
制藥生產(chǎn)關(guān)系到人們的生命健康，其數(shù)據(jù)的真實準(zhǔn)確至關(guān)重要。分析儀器是進(jìn)行藥品質(zhì)量檢驗工作的必要設(shè)備，《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（2010年修訂）》第一百四十條明確提出，應(yīng)當(dāng)建立確認(rèn)與驗證的文件和記錄，并能以文件和記錄證明達(dá)到以下預(yù)定的目標(biāo)：
（一）
設(shè)計確認(rèn)應(yīng)當(dāng)證明廠房、設(shè)施、設(shè)備的設(shè)計符合預(yù)定用途和本規(guī)范要求；
（二）
安裝確認(rèn)應(yīng)當(dāng)證明廠房、設(shè)施、設(shè)備的建造和安裝符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；
（三）
運行確認(rèn)應(yīng)當(dāng)證明廠房、設(shè)施、設(shè)備的運行符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；
（四）
確認(rèn)應(yīng)當(dāng)證明廠房、設(shè)施、設(shè)備在正常操作方法和工藝條件下能夠持續(xù)符合標(biāo)準(zhǔn)；
（五）
工藝驗證應(yīng)當(dāng)證明一個生產(chǎn)工藝按照規(guī)定的工藝參數(shù)能夠持續(xù)生產(chǎn)出符合預(yù)定用途和注冊要求的產(chǎn)品。
分析儀器屬于檢驗設(shè)備，屬于上述（四）的范疇，而PQ（Performance Qualification）的含義即性能確認(rèn)。性能確認(rèn)不僅在《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》中有明確規(guī)定，在美國藥典 USP <1225>分析方法驗證、ICH分析方法驗證的通則里也有相關(guān)要求。
分析儀器的性能確認(rèn)包括哪些項目？這些項目的具體含義分別是什么？本文以藥企常用的分析儀器“總有機碳TOC分析儀"為例，對性能確認(rèn)作出科學(xué)詮釋，旨在減少儀器故障的發(fā)生率，避免不合格情況的出現(xiàn)，將風(fēng)險降到較低。
檢驗方法驗證
檢驗方法驗證（即檢驗儀器的確認(rèn)）是根據(jù)檢測項目的要求，預(yù)先設(shè)置一定的驗證內(nèi)容，并通過設(shè)計合理的實驗來驗證所采用的分析方法是否符合檢測項目的要求。檢驗方法驗證的基本內(nèi)容包括方案的起草、審批以及檢驗儀器的確認(rèn)。其中，方案的起草與審批，企業(yè)需根據(jù)自身情況進(jìn)行撰寫。至于檢驗儀器的確認(rèn)，則包括多個檢測項目。
驗證參數(shù)釋義
《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（2010年修訂）》中明確指出，檢驗方法驗證的檢測項目包括精密度、定量限/檢測限、準(zhǔn)確度、線性/范圍、專屬性、樣品溶液穩(wěn)定性以及系統(tǒng)適應(yīng)性。以下是這些驗證參數(shù)的具體含義。
精密度
精密度指在一定的受控條件下重復(fù)測定均一樣品所得測定值的一致程度，它反映了測量系統(tǒng)存在的隨機誤差大小。比如，用不同品牌的總有機碳分析儀對同一個水樣進(jìn)行測定，儀器的精密度越高，測量數(shù)據(jù)就越集中，倘若測量數(shù)據(jù)均集中在真值附近，則測量結(jié)果就越理想。舉例而言，同樣配置500 ppb（1 ppm=1 mg C/l，1 ppb=1μg C/l）的標(biāo)準(zhǔn)蔗糖溶液，表1的兩組數(shù)據(jù)中，數(shù)據(jù)A的精密度較好。
表1：兩組數(shù)據(jù)的精密度對比
數(shù)據(jù)A（單位：ppb） | 數(shù)據(jù)B（單位：ppb） |
498 | 476 |
491 | 462 |
508 | 536 |
511 | 521 |
499 | 509 |
準(zhǔn)確度
準(zhǔn)確度指在一定實驗條件下多次測定的平均值與真值相符合的程度，用來表示誤差的大小。精密度和準(zhǔn)確度的區(qū)別就如同士兵打靶，如果彈頭分布很松散，則表明射擊精密度低；如果彈頭密集在一起，則表明射擊精密度高。在射擊精密度高的情況下，聚集在槍靶中心的彈頭越多，則準(zhǔn)確度越高。圖2表示精密度高，準(zhǔn)確度低；圖3則表示精密度低，準(zhǔn)確度高。
圖2 精密度高，準(zhǔn)確度低
圖3 精密度低，準(zhǔn)確度高
定量限/檢測限
定量限（Limit of Quantification，LOQ），指可定量測定樣品中待測組分的較低濃度或較低量。此處所指的較低濃度，應(yīng)滿足上述精密度和準(zhǔn)確度的要求。比如在滿足1%精密度和±2%準(zhǔn)確度的前提下，測量較低濃度為4 ppb的水樣。如果低于這個值，測量結(jié)果將不再準(zhǔn)確。
檢測限（Limit of Detection，LOD），指能夠被識別和檢測的較低濃度。當(dāng)儀器處于穩(wěn)定狀態(tài)時，儀器本身存在著噪聲會導(dǎo)致測量讀數(shù)出現(xiàn)漂移和波動。此值通常是儀器噪聲水平標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍，檢測限表示檢測器對測定物質(zhì)敏感程度的指標(biāo)，其值越低，則說明檢測器性能越好。
線性/范圍
在給定范圍內(nèi)，所提供的樣品與測試結(jié)果之間存在線性關(guān)系。通常，兩點確定一條直線，對于最后的測試數(shù)據(jù)要求，應(yīng)列出回歸方程、相關(guān)系數(shù)、殘差平方和以及線性圖（或其他數(shù)學(xué)模型）。回歸系數(shù)以1為基準(zhǔn)，距離1越近則表示線性越好。
專屬性
專屬性指在其他成分（如雜質(zhì)、降解產(chǎn)物、輔料等）可能存在的情況下，采用的方法能準(zhǔn)確測定出被測物的特性，反映的是對被測物質(zhì)準(zhǔn)確而專屬的測定能力，是用于復(fù)雜樣品分析時相互干擾程度的度量。比如，對于總有機碳分析儀而言，不論樣品化學(xué)結(jié)構(gòu)或分子組成如何，都能準(zhǔn)確地測量出其中的有機碳化合物。
以此建立專屬性驗證標(biāo)樣組，所使用的品種如下：
● 1瓶試劑水（空白溶液）；
● 1瓶500 ppb的TOC標(biāo)樣（甲醇）；
● 1瓶500 ppb的TOC標(biāo)樣（煙酰胺）；
● 1瓶500 ppb的TOC標(biāo)樣（鄰苯二甲酸氫鉀，簡稱KHP）。
甲醇的分子式為CH3OH，由甲基和羥基組成，一個分子中僅含有一個碳原子，具有醇的化學(xué)性質(zhì)，容易揮發(fā)和流失。即便只有一個碳原子，總有機碳分析儀仍能探測到它的存在，說明其專屬性是合格的。
煙酰胺含有一個氮的雜原子，同樣適用于含碳物質(zhì)的測試。通過專屬性測試，也能夠測量出其中含有的物質(zhì)。
KHP是一種呈無色單斜結(jié)晶或白色結(jié)晶性粉末狀的化學(xué)物質(zhì)，其特點是具有一個苯環(huán)，較難氧化，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，便于保存。可使用KHP進(jìn)行檢測，進(jìn)而反映儀器的氧化能力。
樣品溶液穩(wěn)定性
樣品溶液穩(wěn)定性也稱魯棒性，是指儀器在受到擾動或者不確定的情況下，仍然可以維持某些性能的特性。英文名字為Robustness，即健壯和強壯。標(biāo)樣組設(shè)有以下幾個品種：
● 1瓶試劑水（空白溶液）；
● 1瓶500 ppb的TOC標(biāo)樣（USP 蔗糖）；
● 1瓶500 ppb的TOC標(biāo)樣（USP 1,4-ben醌）。
根據(jù)美國藥典 USP <1225>分析方法驗證的要求，所使用的試驗方法必須是穩(wěn)定的。舉例而言，TOC既與溫度無關(guān)，也與pH值無關(guān)，即使改變溫度或 pH值，也不會影響樣品溶液的穩(wěn)定性。
系統(tǒng)適用性
可通過兩種最端的物質(zhì)，即一個在自然環(huán)境中最容易氧化的物質(zhì)“蔗糖"和另外一種在自然環(huán)境中最不容易氧化的物質(zhì)“1,4-ben醌"進(jìn)行測試。各自配置500 ppb濃度的蔗糖溶液、500 ppb濃度的 1,4-ben醌溶液，以及空白溶液放置到總有機碳分析儀中進(jìn)行測定，測定的響應(yīng)值分別記為Rs、Rss以及Rw，通過測定三種溶液，確定總有機碳分析儀的適用性。響應(yīng)效率（Re）按下列公式計算：
Re=100[(Rss-Rw)/(Rs-Rw)]
如果85%<Re<115%，則確定該分析儀適用。藥企可以根據(jù)自身生產(chǎn)的產(chǎn)品對風(fēng)險進(jìn)行評估。建議同步進(jìn)行系統(tǒng)適用性測試（SST），以記錄整個測量系統(tǒng)的性能（即人員、工藝、儀器和標(biāo)樣）。系統(tǒng)適用性標(biāo)樣的可接受回收率范圍在85%～115%。如果能夠通過系統(tǒng)適用性測試，則表明總有機碳分析儀的氧化性能良好。
結(jié)語
藥企質(zhì)量部和工程部人員不應(yīng)只滿足于對照藥典和藥品GMP指南中有關(guān)規(guī)定的字面理解，而應(yīng)該從根本上掌握性能驗證與各個測定項目的真正含義。在此基礎(chǔ)上，使用合格的分析儀器來滿足藥品質(zhì)量檢測的需要。
原文刊登于《流程工業(yè) · 制藥業(yè)》雜志2021年第12期，作者：Sievers分析儀 王欣