冼芷然,孫春萌,駱雪芳*,鐘文英**
(1中國藥科大學(xué)理學(xué)院藥物質(zhì)量研究中心,南京211198;2中國藥科大學(xué)藥學(xué)院,南京211198)
鹽酸利多卡因(lidocaine hydrochloride)為臨床上常制成鹽酸利多卡因注射劑應(yīng)用于局部麻醉藥[1]和抗心律失常藥物等[2-3]。作為國內(nèi)一致性評價(jià)藥物目錄的基本藥物,原料及制劑的系統(tǒng)雜質(zhì)研究尚無文獻(xiàn)報(bào)道,對制劑中高風(fēng)險(xiǎn)雜質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)研究十分必要。
在小分子化學(xué)藥物一致性評價(jià)中,遺傳毒性雜質(zhì)因其毒性危害大,在極微量水平即能與體內(nèi)DNA 分子反應(yīng)誘發(fā)DNA 突變或致癌,是藥物安全性評價(jià)的重要內(nèi)容。遺傳毒性雜質(zhì)在藥物制劑中主要來源于原料工藝及原輔料降解,本文根據(jù)鹽酸利多卡因的結(jié)構(gòu)及合成工藝,結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)及研究資料確定了2,6-二甲基苯胺為遺傳毒性雜質(zhì),N-氯乙酰-2,6-二甲基苯胺為潛在遺傳毒性雜質(zhì)。已有測定鹽酸利多卡因中雜質(zhì)2,6-二甲基苯胺的文獻(xiàn)報(bào)道[3-4],現(xiàn)有藥品標(biāo)準(zhǔn)中《中華人民共和國藥典》(以下簡稱《中國藥典》)(2015)[5]收錄的鹽酸利多卡因注射液中雜質(zhì)2,6-二甲基苯胺質(zhì)控限度為0.04%,《中國藥典》(2015)、歐洲藥典9.0[6]收錄鹽酸利多卡因原料中雜質(zhì)2,6-二甲基苯胺質(zhì)控限度為0.01%,美國藥典40[7]對鹽酸利多卡因原料中雜質(zhì)2,6-二甲基苯胺(質(zhì)控限度:0.01%)與雜質(zhì)2,6-二甲基苯基乙酰胺(質(zhì)控限度:0.1%)均進(jìn)行了控制。暫無文獻(xiàn)報(bào)道對遺傳毒性雜質(zhì)和潛在遺傳毒性雜質(zhì)同時(shí)進(jìn)行控制。本研究通過建立LC-MS/MS 方法,檢測2,6-二甲基苯胺和潛在遺傳毒性雜質(zhì)N-氯乙酰-2,6-二甲基苯胺在原料、自制制劑及原研制劑中的檢出數(shù)量及含量,并通過強(qiáng)制降解試驗(yàn)確定遺傳毒性雜質(zhì)的來源和降解途徑,評估降解風(fēng)險(xiǎn),為該制劑的質(zhì)量控制提供參考。
EX125DZH 電子天平(美國奧豪斯公司);Agilent 1100高效液相色譜儀配紫外檢測器、柱溫箱及自動進(jìn)樣器(美國安捷倫公司);AB API3000 單四極桿質(zhì)譜檢測器,配有電噴霧電離源(美國應(yīng)用生物系統(tǒng)公司);MILLIPAK Millipore 超純水儀(德國默克公司)。
甲醇(色譜純,德國默克公司);水(超純水,德國默克超純水儀自制)。鹽酸利多卡因原料藥(山西新寶源制藥有限公司,批號:201811009、201811012、201811016);鹽酸利多卡因注射液自制制劑(實(shí)驗(yàn)室自制,批號:190502、190503,規(guī)格:100 mg:5 mL,原料批號201811009);鹽酸利多卡因注射液參比制劑(德國費(fèi)森尤斯集團(tuán),批號:6120311,規(guī)格:100 mg:5 mL)。N-氯乙酰-2,6-二甲基苯胺(歐洲藥典,批號:1366080,純度99%);2,6-二甲基苯胺(英國政府化學(xué)家實(shí)驗(yàn)室,批號:108951,純度99.8%)、2,6-二甲基苯基乙酰胺(批號:154427,純度99.98%)、N-2,6-二甲基苯基-2-乙基氨基乙酰胺(批號:142855,純度99.5%)、雜質(zhì)2-二乙基疊氮酰基-N-2,6-二甲基苯基乙酰胺(批號:833116,純度98.4%)(英國政府化學(xué)家實(shí)驗(yàn)室)。
2.1.1 檢測色譜條件 色譜柱為Agilent ZORBAX Eclipse Plus C18(4.6 mm × 250 mm,5 μm),流動相為甲醇-水(80∶20)等度洗脫,流速0.3 mL/min,柱溫30 ℃,進(jìn)樣體積20μL。
2.1.2 檢測質(zhì)譜條件 正離子模式;采集模式:MRM;霧化器指數(shù):8;氣簾:8;碰撞氣:4;離子源壓力:5 000 psi;離子源溫度:400 ℃。質(zhì)譜參數(shù)見表1。
2.1.3 強(qiáng)制降解試驗(yàn)色譜條件 色譜柱為Agilent ZORBAX Eclipse Plus C18(4.6 mm × 250 mm,5 μm),流動相A:4.85 g/L 磷酸二氫鉀(氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH 至8.00),流動相B:乙腈,流動相梯度:25%B→60%B;流速1.0 mL/min;柱溫30 ℃;檢測波長:230 nm;進(jìn)樣體積20μL。
Table 1 Mass spectrometer of genotoxic impurities.
2.2.1 對照品溶液 分別取雜質(zhì)A與雜質(zhì)B對照品適量,以甲醇-水(80∶20)的混合溶液溶解并定量稀釋制成含雜質(zhì)各100 ng/mL的混合對照品溶液。
2.2.2 原料藥供試品溶液 取鹽酸利多卡因原料藥約25 mg,置25 mL 量瓶中,加甲醇-水(80∶20)的混合溶液,振搖使溶解,定容并搖勻即得。
2.2.3 制劑供試品溶液 另取自制制劑與參比制劑各適量(約相當(dāng)于鹽酸利多卡因50 mg),置50 mL 量瓶中,加甲醇-水(80∶20)的混合溶液,定容并搖勻即得。
2.2.4 強(qiáng)制降解試驗(yàn)供試品溶液 取鹽酸利多卡因原料藥各約50 mg,置于10 mL量瓶中,分別加入1 mol/L HCl溶液2 mL、1 mol/L NaOH 溶液2 mL、1%雙氧水2 mL,于常溫避光環(huán)境下各放置24 h 進(jìn)行酸、堿、氧化強(qiáng)制降解,另取各約10 mg,置于10 mL 量瓶中,加入超純水2 mL 振搖使溶解,于60 ℃烘箱、5 000 Lx 的光照試驗(yàn)箱下放置24 h 進(jìn)行高溫與光照強(qiáng)制降解。上述強(qiáng)制降解溶液破壞結(jié)束后加流動相A-流動相B(70∶30)的混合溶液定容并搖勻即得。另取鹽酸利多卡因原料藥約50 mg,置于10 mL 量瓶中,加入超純水2 mL 振搖使溶解,于常溫避光環(huán)境下放置24 h 后加流動相A-流動相B(70∶30)的混合溶液定容并搖勻,得未破壞供試品溶液,精密量取上述溶液適量,加流動相A-流動相B(70∶30)的混合溶液定量稀釋,配制0.1%的自身對照溶液。
據(jù)文獻(xiàn)[8-10]報(bào)道,利多卡因主要由兩條合成路線制備,其中最常用合成路線見圖1[8],根據(jù)該合成路線推測降解雜質(zhì)可能含起始物料2,6-二甲基苯胺(圖2-A)、中間體N-氯乙酰-2,6-二甲基苯胺(圖2-B)及二乙氨鍵斷裂后降解產(chǎn)物N-2,6-二甲基苯基乙酰胺(圖2-C);Li 等[11]指出叔胺易氧化形成N-氧化物,故含叔胺結(jié)構(gòu)的利多卡因易氧化降解形成2-二乙基疊氮酰基-N-2,6-二甲基苯基乙酰胺(圖2-D);Li 等[12]指出,利多卡因一步代謝可形成代謝產(chǎn)物2,6-二甲基苯胺與N-2,6-二甲基苯基-2-乙基氨基乙酰胺(圖2)。
針對以上文獻(xiàn)信息,本研究從5個(gè)降解雜質(zhì)中篩選出一個(gè)遺傳毒性雜質(zhì)與一個(gè)潛在遺傳毒性雜質(zhì),詳細(xì)說明如下。
Figure 1 Synthesis route of lidocaine
Figure 2 Structures of possible degradation products in lidocaine hydrochloride
3.1.1 2,6-二甲基苯胺(下文簡稱雜質(zhì)A) 雜質(zhì)A為合成鹽酸利多卡因的關(guān)鍵起始物料,其主要致突變/致癌基團(tuán)為芳香胺,芳香胺易形成親電氮離子與DNA 反應(yīng)產(chǎn)生基因突變和/或致癌。Kobets等[13]提出,大鼠慢性生物試驗(yàn)中表明雜質(zhì)A 會增加腺瘤和鼻腔癌的發(fā)生率,致癌性及體內(nèi)遺傳毒性均顯示陽性。Koujitani 等[14]的毒性研究數(shù)據(jù)表明,連續(xù)52 周對大鼠的飲食中施以3 000 mg/kg 的雜質(zhì)A 后,組織病理學(xué)評估結(jié)果顯示該組的腫瘤發(fā)生率為33%,即TD50(median toxic dose,半數(shù)中毒劑量)大于3 000 mg/kg,根據(jù)ICH M7 指導(dǎo)原則[15]按照TD50進(jìn)行線性外推計(jì)算限度的方法,代入該值計(jì)算該雜質(zhì)的限度為1%。而在已有藥品標(biāo)準(zhǔn)中,《中國藥典》(2015)[5]規(guī)定雜質(zhì)2,6-二甲基苯胺在鹽酸利多卡因注射液中的限度為0.04%,在鹽酸利多卡因原料藥中的限度為0.01%,歐洲藥典9.0[6]、美國藥典40[7]均規(guī)定鹽酸利多卡因原料藥中2,6-二甲基苯胺的限度為0.01%,在各國藥品標(biāo)準(zhǔn)對該雜質(zhì)的質(zhì)控要求更權(quán)威及更嚴(yán)格的背景下,本研究按照從嚴(yán)控制原則,選擇各藥典中規(guī)定的最低限度0.01%對鹽酸利多卡因注射液中該雜質(zhì)進(jìn)行控制。
3.1.2N-氯乙酰-2,6-二甲基苯胺(下文簡稱雜質(zhì)B) 雜質(zhì)B 結(jié)構(gòu)中含脂肪族氯代基團(tuán),電負(fù)性的氯使其鄰位的α-C易失電子形成親電基團(tuán),該親電基團(tuán)易與DNA 等親核物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生基因突變[16]。該雜質(zhì)目前無確切致癌性及致突變性數(shù)據(jù),本研究參考文獻(xiàn)[17]中鹵代物典型化合物的致癌性及致突變性試驗(yàn)數(shù)據(jù)中化學(xué)結(jié)構(gòu)較相近的化合物4'-氯乙?;阴1桨返亩拘詳?shù)據(jù)來評估雜質(zhì)B 的遺傳毒性風(fēng)險(xiǎn)。文獻(xiàn)表明該化合物無致癌性TD50數(shù)據(jù),但存在致突變性(AMES 試驗(yàn)陽性),即無致癌性、有致突變性。根據(jù)ICH M7 指導(dǎo)原則[14]中的分類標(biāo)準(zhǔn),可將雜質(zhì)B 列為2類遺傳毒性雜質(zhì),需將其控制在合適的毒理學(xué)閾值(threshold of toxicological concern,TTC)以下。按照指導(dǎo)原則中相關(guān)說明,用于麻醉的藥品,其藥物治療時(shí)長不超過1 個(gè)月,遺傳毒性雜質(zhì)的可接受攝入量為120μg/d,結(jié)合鹽酸利多卡因注射液最大日劑量0.3 g計(jì)算,雜質(zhì)限度為PDE/最大日劑量即0.04%。因雜質(zhì)B與雜質(zhì)A同為利多卡因的可能降解產(chǎn)物,且其潛在遺傳毒性未能準(zhǔn)確評估,為更嚴(yán)格地控制雜質(zhì)水平,將該雜質(zhì)限度與遺傳毒性的雜質(zhì)A 限度保持一致,即按0.01%控制。
3.1.3N-2,6-二甲基苯基乙酰胺(下文簡稱雜質(zhì)C) 本研究暫未查到雜質(zhì)C 相關(guān)毒性資料,根據(jù)ICH 的指導(dǎo)原則,在缺乏安全性數(shù)據(jù)的支持下,可采用“警示結(jié)構(gòu)”[18]對雜質(zhì)進(jìn)行遺傳毒性篩選并進(jìn)行分類。經(jīng)比對,發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)C 中含有警示結(jié)構(gòu)“芳胺的?;铩?,該結(jié)構(gòu)在鹽酸利多卡因原料藥中亦存在。由于雜質(zhì)C與原料藥具有相同的警示結(jié)構(gòu),按照ICH M7 的分類原則,應(yīng)對其按4 類雜質(zhì)進(jìn)行控制,即按非致突變雜質(zhì)進(jìn)行控制。
3.1.4N-2,6-二甲基苯基-2-乙基氨基乙酰胺(下文簡稱雜質(zhì)D) 雜質(zhì)D 為鹽酸利多卡因叔胺上N原子的氧化產(chǎn)物,目前暫未查到文獻(xiàn)報(bào)道有關(guān)該雜質(zhì)的遺傳毒性數(shù)據(jù),在ICH M7 指導(dǎo)原則參考的警示結(jié)構(gòu)列表中,無烷基叔胺氮氧化物結(jié)構(gòu),即表明在大量毒性試驗(yàn)中暫無證明此基團(tuán)存在潛在遺傳毒性的數(shù)據(jù)。綜上所述,因雜質(zhì)D 不含警示結(jié)構(gòu),按遺傳毒性分類原則將其分為5 類雜質(zhì),不將其按照潛在遺傳毒性雜質(zhì)進(jìn)行研究。
3.1.5 2-二乙基疊氮酰基-N-2,6-二甲基苯基乙酰胺(下文簡稱雜質(zhì)E) 與雜質(zhì)D 同理,對于暫無文獻(xiàn)報(bào)告雜質(zhì)E的遺傳毒性數(shù)據(jù),本研究通過與指導(dǎo)原則中的“警示結(jié)構(gòu)”[18]比對來預(yù)測該雜質(zhì)的遺傳毒性,比對結(jié)果顯示,雜質(zhì)E 亦無可匹配的警示結(jié)構(gòu),按遺傳毒性雜質(zhì)分類原則將其分為5 類雜質(zhì),亦不列入潛在遺傳毒性雜質(zhì)范圍。
綜合以上分析,本研究最終確定鹽酸利多卡因中遺傳毒性雜質(zhì)為2,6-二甲基苯胺,潛在遺傳毒性雜質(zhì)為N-氯乙酰-2,6-二甲基苯胺,二者在鹽酸利多卡因原料藥及注射液中檢出均不得過0.01%。
現(xiàn)行各國藥典規(guī)定的鹽酸利多卡因原料及注射液中2,6-二甲基苯胺檢查法所采用的流動相中均含磷酸鹽[5-7],不適用于質(zhì)譜聯(lián)用檢測。本研究在建立遺傳毒性雜質(zhì)檢測方法過程中,將流動相中水相改為超純水,有機(jī)相改為在質(zhì)譜中較乙腈更易離子化的甲醇,流動相流速降為0.3 mL/min,通過調(diào)整水相與有機(jī)相比例使API 與兩個(gè)待測雜質(zhì)實(shí)現(xiàn)良好分離。在優(yōu)化的色譜條件下用液質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行一二級質(zhì)譜碎片掃描,分別確定各雜質(zhì)定量離子對并進(jìn)行質(zhì)譜參數(shù)優(yōu)化,從而確定液相-質(zhì)譜聯(lián)用條件。由于API 在兩個(gè)待測雜質(zhì)出峰后經(jīng)色譜柱洗脫,因此在檢測方法中雜質(zhì)A 與雜質(zhì)B均出峰后設(shè)置通道切換,將后續(xù)含高濃度API的流出液作為廢液排出,以保護(hù)質(zhì)譜儀。在確定的色譜條件下,空白溶劑(80%甲醇)、混合對照品溶液及供試品溶液雜質(zhì)測定譜圖見圖3,從圖譜上看,在雜質(zhì)A 與雜質(zhì)B 特異性Q1/Q3 定量離子對通道下,各相鄰峰均不干擾該峰檢測;該色譜及質(zhì)譜條件下雜質(zhì)A 與雜質(zhì)B 的定量限分別為43.91 與40.39 ng/mL,約相當(dāng)于0.004%的鹽酸利多卡因,可滿足本品質(zhì)控限度要求。
Figure 3 Chromatograms of potential genotoxic impurities tests
取各雜質(zhì)對照品及鹽酸利多卡因原料藥、自制制劑、原研制劑照“2.1”項(xiàng)下方法配制混合對照品溶液與供試品溶液,按照遺傳毒性雜質(zhì)檢測方法進(jìn)樣,以外標(biāo)法計(jì)算各雜質(zhì)含量,測定結(jié)果見表2。
Table 2 Results of content of potential genotoxic impurities of lidocaine hydrochloride API, homemade preparations and reference preparations
表中結(jié)果顯示,批號201811009的原料藥和由該批次制成的自制制劑及批號201811012 的原料藥中雜質(zhì)A 與雜質(zhì)B 均有檢出,批號201811016 原料藥僅檢出雜質(zhì)B。與原料及自制制劑相比,原研制劑僅檢出少量的雜質(zhì)A。比對各組數(shù)據(jù),兩個(gè)雜質(zhì)檢出量均呈現(xiàn)自制制劑>原料藥>原研制劑的趨勢。對原料藥與原研制劑雜質(zhì)檢出量進(jìn)行比對分析可知,雜質(zhì)可能來源于原料生產(chǎn)過程中的工藝雜質(zhì),也可能來源于原料儲運(yùn)過程中產(chǎn)生的降解。而由自制制劑與原料藥雜質(zhì)檢出量的差異判斷,從原料儲存―制劑制備―制劑儲存的途徑中,鹽酸利多卡因均存在降解產(chǎn)生雜質(zhì)A 與雜質(zhì)B 的趨勢。綜合以上分析,原料生產(chǎn)工藝與雜質(zhì)的降解均可能是導(dǎo)致自制制劑與原研制劑遺傳毒性雜質(zhì)檢出情況不一致的原因。本研究主要從雜質(zhì)的降解方面入手,設(shè)計(jì)原料藥的強(qiáng)制降解試驗(yàn),進(jìn)一步探究上述雜質(zhì)的主要降解途徑和降解程度,為注射液的制備工藝和儲存條件提供參考。
照上述“2.2.4”項(xiàng)下配制方法進(jìn)行酸、堿、氧化、高溫及光照強(qiáng)制降解試驗(yàn),取各溶液于“2.1.3”條件下進(jìn)樣,計(jì)算強(qiáng)制降解供試品溶液各雜質(zhì)含量與未破壞供試品溶液各雜質(zhì)含量的絕對偏差,為更全面分析鹽酸利多卡因降解途徑,本研究將“3.1”項(xiàng)下涉及的5個(gè)降解雜質(zhì)均進(jìn)行了降解含量分析,結(jié)果如見表3。
結(jié)果顯示,堿降解及氧化降解為鹽酸利多卡因的主要降解途徑,在較極端的酸、高溫及光照條件下鹽酸利多卡因較穩(wěn)定。在氧化破壞條件下,主要降解產(chǎn)物為雜質(zhì)D,其次為雜質(zhì)E 與雜質(zhì)A,據(jù)之前分析,雜質(zhì)D 與雜質(zhì)E 無潛在遺傳毒性,對鹽酸利多卡因遺傳毒性風(fēng)險(xiǎn)影響較低。觀察鹽酸利多卡因化學(xué)結(jié)構(gòu),其中含有關(guān)鍵基團(tuán)酰胺鍵,試驗(yàn)前期筆者初步預(yù)測鹽酸利多卡因易發(fā)生酰胺鍵的水解反應(yīng)降解形成雜質(zhì)A 而使原料藥和制劑的遺傳毒性風(fēng)險(xiǎn)大大增加,但根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以看出,在各條件下雜質(zhì)A 均沒出現(xiàn)較大的降解趨勢,該現(xiàn)象的出現(xiàn)可能由于苯環(huán)上鄰位的兩個(gè)甲基形成的空間位阻對酰胺鍵起了一定的保護(hù)作用[12]。在堿性條件下僅雜質(zhì)B 有少量降解。結(jié)合上述原料藥與自制制劑中雜質(zhì)的檢測結(jié)果分析,雜質(zhì)A與雜質(zhì)B 在自制制劑的含量與原料藥相比有所增加,與強(qiáng)制降解試驗(yàn)二者均有少量降解的結(jié)果一致,證明了前述對于雜質(zhì)A與雜質(zhì)B除了來源于原料工藝雜質(zhì)外還會來源于鹽酸利多卡因的降解這一推斷。
Table 3 Results of the forced degradation tests of lidocaine hydrochloride
綜合強(qiáng)制降解試驗(yàn)結(jié)果可知,鹽酸利多卡因主要在堿性條件和氧化條件下產(chǎn)生降解,形成雜質(zhì)A 和雜質(zhì)B,遺傳毒性風(fēng)險(xiǎn)增加。針對以上結(jié)果,可在本品制備和儲存過程中針對含氧量與酸堿度進(jìn)行條件優(yōu)化,以減少鹽酸利多卡因的降解。本研究對鹽酸利多卡因自制制劑儲存過程中的氧氣接觸時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化,在安瓿瓶熔封前向瓶內(nèi)灌入高純氮?dú)猓瑢⑵績?nèi)注射液與空氣隔絕,再進(jìn)行熔封,制成批號為190503 的小試批自制制劑。照“3.2”項(xiàng)下步驟測定兩個(gè)待測雜質(zhì)的含量,雜質(zhì)A與雜質(zhì)B 檢出量分別為5×10-4%與1.6×10-3%。與批號為190502 的雜質(zhì)含量檢測結(jié)果進(jìn)行比對分析,經(jīng)過充氮保護(hù)后,鹽酸利多卡因降解出雜質(zhì)A的趨勢有所下降,說明充氮保護(hù)對形成雜質(zhì)A 的降解途徑有一定的抑制作用。而雜質(zhì)B 的檢出量未降低,說明充氮保護(hù)不能抑制雜質(zhì)B的降解。
除充氮保護(hù)外,有文獻(xiàn)報(bào)道曾采用在制劑中添加如鹽酸賴氨酸[19]、亞硫酸氫鈉[20]等抗氧劑或使用脫氣水等手段來抑制注射劑的氧化降解,通過加入不同種類的pH 調(diào)節(jié)劑并適當(dāng)調(diào)節(jié)用量來抑制注射劑的酸降解或堿降解。若要實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)在鹽酸利多卡因注射液的制備工藝中的應(yīng)用,需要多方面考察原輔料相容性、輔料自身的毒性與處方的詳細(xì)用量等,目前仍有待進(jìn)一步研究。
本研究確定了鹽酸利多卡因中遺傳毒性雜質(zhì)與潛在遺傳毒性雜質(zhì),經(jīng)檢測原料藥、自制制劑及原研制劑中遺傳毒性雜質(zhì)檢出情況存在一定的差異,根據(jù)強(qiáng)制降解試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步確定該差異主要來源于原料生產(chǎn)工藝與原料藥在氧化及堿性條件下的降解,通過充氮保護(hù)可一定程度減少雜質(zhì)2,6-二甲基苯胺的降解,本研究對鹽酸利多卡因注射液的遺傳毒性風(fēng)險(xiǎn)評估和處方工藝優(yōu)化提供了理論參考。