AquaLab作為球全專業(yè)的水分活度解決方案提供者，采用可溯源的鏡面冷凝露點(diǎn)方法，是中國(guó)藥典、ISO、AOAC和美國(guó)USP、FDA等推薦使用的方法，能夠在5分鐘內(nèi)快速測(cè)量樣品的水分活度。目前80%的食品和藥品公司都選擇了使用AquaLab水分活度儀。

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凍干藥品中的殘留水分含量是一個(gè)關(guān)鍵的質(zhì)量參數(shù)，并且以不同形式存在。相較于結(jié)合更緊密的“結(jié)合水”，“游離”水更容易在產(chǎn)品內(nèi)引發(fā)降解反應(yīng)。然而，由于歷史原因，全球制藥行業(yè)將總水分含量作為主要的水分質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。行業(yè)所采用的傳統(tǒng)水分分析方法，如干燥失重法或卡爾費(fèi)休（KF）滴定法，無法區(qū)分不同的水狀態(tài)。大多數(shù)其他行業(yè)（例如食品行業(yè)）已將水分活度作為主要的水分質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。科學(xué)研究得出的結(jié)論是，與卡爾·費(fèi)休水分含量相比，水分活度是預(yù)測(cè)產(chǎn)品安全性和穩(wěn)定性的一個(gè)更好的指標(biāo)。

這是因?yàn)樗只疃仁且环N熱力學(xué)性質(zhì)，它反映了產(chǎn)品與水相互作用的潛力，并且與產(chǎn)品的水分依賴性特性直接相關(guān)。因此，美國(guó)藥典最近新增了一章，即USP<922>水分活度，以鼓勵(lì)更多地使用水分活度作為基于科學(xué)的水分質(zhì)量參數(shù)。本文闡述了制藥行業(yè)為何需要將目前使用的總水分含量質(zhì)量范式轉(zhuǎn)變?yōu)樗只疃取Ｎ恼峦ㄟ^具體的行業(yè)案例研究，舉例說明了如何使用非破壞性的基于激光的頂空水分活度方法來分析凍干藥品的水分含量?；诩す獾捻斂账只疃确椒軌蛑苯由山y(tǒng)計(jì)水分?jǐn)?shù)據(jù)，用于凍干周期優(yōu)化、凍干室水分分布圖繪制以及批次水分特征描述。

殘留水分測(cè)定的重要性

測(cè)定凍干藥品中的殘留水分含量至關(guān)重要，原因有多方面。首先，殘留水分含量的多少與藥品配方在整個(gè)貨架期內(nèi)的穩(wěn)定性相關(guān)。小分子藥物配方可能因水的存在而直接觸發(fā)降解途徑，因此，確保所有成品的水分含量低于規(guī)定的殘留水分標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。總體而言，大分子藥物配方的降解途徑更為復(fù)雜，水在其中往往起著間接作用。值得注意的是，凍干產(chǎn)品中的殘留水分以多種不同狀態(tài)存在，這些狀態(tài)根據(jù)其與賦形劑和活性藥物成分（API）之間化學(xué)和物理相互作用的強(qiáng)度和類型而有所區(qū)別。最在簡(jiǎn)單的層面上，這些不同的狀態(tài)通常被分為“結(jié)合水”——包括吸附水、化學(xué)結(jié)合水和結(jié)晶水——以及“游離水”，后者指的是與溶質(zhì)相互作用較弱、能夠根據(jù)配方成分與產(chǎn)品周圍環(huán)境之間的化學(xué)勢(shì)自由遷移的水。

科學(xué)界一致認(rèn)為，只有這種游離水或活性水才能參與化學(xué)反應(yīng)。由于過多的游離水可能觸發(fā)活性藥物成分的潛在降解途徑，因此游離水的存在對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響最大。

殘留水分測(cè)定之所以重要的第二個(gè)原因是，對(duì)成品進(jìn)行殘留水分分析的過程研究可以深入了解凍干工藝本身。特別是，可以研究和表征工藝變異性對(duì)最終產(chǎn)品質(zhì)量的影響。殘留水分測(cè)定可以用作一種工具，來確認(rèn)特定藥物配方所用特定凍干周期的效率和穩(wěn)健性，或者用于優(yōu)化和驗(yàn)證特定凍干機(jī)的性能。典型的藥品凍干周期目標(biāo)是將殘留水分含量控制在1%至3%（按重量計(jì)）的范圍內(nèi)。人們經(jīng)常遵循一種可以描述為“越干越好”的策略。對(duì)于具有由水直接觸發(fā)的降解途徑的小分子而言，這種方法是一種合適的策略。然而，在大型生物制藥分子領(lǐng)域，產(chǎn)品有可能被過度干燥，因此工藝的控制以及最終產(chǎn)品的分析變得更加關(guān)鍵。

現(xiàn)在人們普遍知道，即使在凍干狀態(tài)下，蛋白質(zhì)也需要少量水分來幫助維持其高級(jí)結(jié)構(gòu)。其他類型的產(chǎn)品，如某些凍干血漿配方，也需要最少量的水分才能有效實(shí)現(xiàn)干熱病毒滅活。因此，有時(shí)必須設(shè)計(jì)一個(gè)凍干周期，使所有成品樣本的水分含量都保持在一定的范圍內(nèi)，既最有低規(guī)格也有最高規(guī)格。在持續(xù)的制藥行業(yè)運(yùn)營(yíng)中，研發(fā)工作往往沒有足夠的時(shí)間來全面優(yōu)化配方和/或凍干周期。雖然采用保守的干燥周期可以生產(chǎn)出符合質(zhì)量參數(shù)的產(chǎn)品（即殘留水分足夠低），但如果對(duì)配方和工藝進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化開發(fā)，那么使用更短的周期也可能生產(chǎn)出同樣質(zhì)量的產(chǎn)品，從而節(jié)省時(shí)間和能源成本。

對(duì)更好殘留水分測(cè)定方法的需求

與過去幾年在設(shè)計(jì)和開發(fā)改進(jìn)凍干工藝方面所投入的關(guān)注和創(chuàng)新工作相比，在開發(fā)用于成品分析的更好殘留水分測(cè)定技術(shù)方面取得的進(jìn)展較少。制藥行業(yè)傳統(tǒng)上用于殘留水分測(cè)定的方法是熱重分析（TGA）和卡爾費(fèi)休（KF）滴定法。對(duì)于凍干產(chǎn)品，卡爾·費(fèi)休滴定法是目前使最用廣泛的方法，它測(cè)量?jī)龈捎矇K中的總水量，假設(shè)樣品在KF介質(zhì)完中全可溶。盡管滴定方法多年來已有所改進(jìn)，但KF方法仍然耗時(shí)，需要操作人員具備專業(yè)知識(shí)并仔細(xì)處理樣品，而且具有破壞性（樣品在分析過程中被銷毀）。與依賴化學(xué)反應(yīng)檢測(cè)水分的卡爾·費(fèi)休法不同，TGA方法通過加熱樣品來測(cè)量其重量損失，從而驅(qū)除殘留水分。這些方法不僅測(cè)量水分，還測(cè)量因加熱而產(chǎn)生的任何其他揮發(fā)性物質(zhì)。因此，為了使用TGA方法準(zhǔn)確測(cè)量殘留水分含量，必須充分了解凍干材料的組成。這些方法還可能受到環(huán)境水分引起的潛在偽影的影響，因此要求操作人員仔細(xì)處理，既耗時(shí)又具有破壞性。

傳統(tǒng)方法的破壞性限制了它們?cè)趦龈僧a(chǎn)品穩(wěn)定性和工藝研究中生成具有統(tǒng)計(jì)相關(guān)性的數(shù)據(jù)的應(yīng)用。在穩(wěn)定性研究中，如果需要將水分含量與活性成分濃度相關(guān)聯(lián)，那么對(duì)于每個(gè)參數(shù)，在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)都必須對(duì)一組樣品進(jìn)行破壞性測(cè)試。因此，為避免稀缺材料的浪費(fèi)，樣品組數(shù)量保持相對(duì)較少。此外，還隱含了一個(gè)假設(shè)，即在特定時(shí)間點(diǎn)測(cè)試的每個(gè)樣品都是相同的，但實(shí)際情況可能并非如此。如果能夠在單個(gè)樣品中同時(shí)測(cè)量產(chǎn)品水分和活性成分的降解情況，那么將獲得更穩(wěn)健的數(shù)據(jù)，從而能夠確定準(zhǔn)確的水分穩(wěn)定性規(guī)格，并且穩(wěn)定性研究所需的材料也會(huì)更少。在工藝研究領(lǐng)域，由于使用傳統(tǒng)方法無法獲得具有統(tǒng)計(jì)相關(guān)性的殘留水分?jǐn)?shù)據(jù)，因此只能有限地了解工藝變異性對(duì)最終產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

一種快速且非破壞性的補(bǔ)充水分測(cè)定方法將能夠在工藝研究中收集統(tǒng)計(jì)性的水分?jǐn)?shù)據(jù)，并深入了解工藝變異性對(duì)最終產(chǎn)品質(zhì)量的影響以及工藝變異性的根本原因。此類研究的結(jié)果隨后可以反饋到工藝設(shè)計(jì)活動(dòng)中。最后，如前所述，傳統(tǒng)水分測(cè)定方法無法區(qū)分自由（活性）水和結(jié)合水，這使得科學(xué)上難以研究不同狀態(tài)的水與降解之間的相關(guān)性，也難以了解凍干基質(zhì)中隨時(shí)間可能發(fā)生的水分動(dòng)態(tài)變化。改進(jìn)工藝設(shè)計(jì)并增加對(duì)凍干產(chǎn)品水分動(dòng)態(tài)的了解，將帶來更加精簡(jiǎn)和高效的生產(chǎn)過程，節(jié)省時(shí)間和資源，并降低批次問題的風(fēng)險(xiǎn)。

顯然，我們需要一種更好的殘留水分測(cè)量方法，以克服卡爾費(fèi)休（KF）滴定方法的不足和缺點(diǎn)。鏡面冷凝露點(diǎn)法和激光法的發(fā)展提供了一種替代技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、非破壞性的水分分析，這兩項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在全球制藥行業(yè)中應(yīng)用了將近四十年。