专利名称：一种评价头孢哌酮钠药品稳定性的方法
技术领域：
本发明涉及一种快速评价头孢哌酮钠药品稳定性的方法，具体地说，涉及一种应用粉末X-ray衍射技术进行结晶性分析，建立衍射特征参数与稳定性的相关关系，从而实现用样品的衍射特征参数快速评价其稳定性。
背景技术：
稳定性是评价药品质量的重要指标之一，是衡量药品安全性、有效性的一项主要标准。《中国药典》(2005年版二部)附录XIXC《原料药与药物制剂稳定性试验指导原则》和《ICH药品注册的国际技术要求》(质量部分)《新原料药和制剂的稳定性试验ICH三方协调指导原则》对药品稳定性试验的目的、基本要求、方法步骤和重点考察项目等方面进行了阐述和规定。
在药品质量研究工作中，依据上述两项指导原则，逐渐形成了一套传统的评价药品稳定性的试验方法，并已被人们普遍接受和采用。按照传统的评价方法，原料药需进行影响因素试验、加速试验和长期稳定性试验。影响因素试验包括高温试验(条件温度60℃或40℃；时间10天)、高湿度试验(条件温度25℃、相对湿度90±5％或75±5％；时间10天)和强光照射试验(条件4500±500lx；时间10天)，用以探讨药物的固有稳定性、了解影响其稳定性的因素及可能的降解途径与降解产物，为制剂生产工艺、包装、贮存条件和建立讲解产物分析方法提供科学依据。加速试验的试验条件是温度40±2℃、相对湿度75±5％，试验时间是6个月，其目的是通过加速药物的化学或物理变化，探讨药物的稳定性，为制剂设计、包装、运输、贮存提供必要的资料。长期稳定性试验的试验条件是温度25±2℃、相对湿度60±10％，试验时间是12个月，其目的是为制定药物的有效期提供依据。
按照传统的评价方法，需在各项试验规定的试验周期内多次取样(影响因素试验0天、5天、10天；加速试验0月、1月、2月、3月、6月；长期稳定性试验0月、3月、6月、9月、12月)，进行性状、含量、有关物质等项目的测定。可见传统的评价方法存在试验周期长、工作量大、费时费力等缺陷，无法满足药品生产工艺改进中快速评价的要求。因此，需要提供一种更加快速、准确的评价方法。
头孢哌酮钠属第三代头孢菌素类抗生素。化学名称为(6R，7R)-3-[[(1-甲基-1H-四唑-5基)硫]甲基]-7-[(R)-2-(4-乙基-2，3-二氧代-1-哌嗪碳酰氨基)-2-对羟基苯基-乙酰氨基]-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-甲酸钠盐。头孢哌酮钠具有抗菌谱广，抗菌作用强等优点，现已广泛应用于临床。我国自1981年开始头孢哌酮钠合成工艺的研究，至今国内已有几十家制剂生产企业，而原料的生产厂家仅有大连辉瑞、珠海联邦、苏州东瑞、齐鲁安替比奥等几家，部分原料仍需进口。
中国药品生物制品检定所抗生素室在2000年对其进行了重点抽验，本次抽验的样品来自28个生产企业，分布于17个省、市、自治区，总批数为112批，其中72批直接由生产企业抽取，占总批数的64.3％；40批自流通领域抽取，占35.7％。依据中国药典1995年版对抽取的样品进行检验，结果统计如下本次抽验的不合格率为11.6％，其中含量不合格是造成国产注射用头孢哌酮钠产品不合格的主要原因，而该项检查不符合规定的8批产品全部抽自流通领域。通过对产品的效期与含量作相关分析，发现总的趋势为越接近效期的样品，含量越低。提示头孢哌酮钠在储存期内逐渐分解，即影响头孢哌酮钠质量的最主要因素是其稳定性，所以，仍需要产品生产工艺进行指导和改造。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明的目的旨在提供一种快速、准确的药品稳定性评价方法，以克服传统评价方法试验周期长、工作量大、费时费力等缺陷，同时对头孢哌酮钠药品生产工艺改进进行指导。
(二)技术方案为解决上述问题，本发明提供了一种头孢哌酮钠药品稳定性的快速评价方法，本发明的方法包括以下步骤(1)取头孢哌酮钠样品，采用玻璃板正压法压片；(2)利用粉末X-ray衍射技术对样品的结晶性进行分析，寻找能够表征不同结晶性样品的衍射特征参数；(3)以衍射特征参数为指标，采用聚类分析法对结晶性不同的样品进行类群划分；(4)在不同类群中选择有代表性的样品，采用影响因素试验、加速试验和长期稳定性试验评价头孢哌酮钠药品的稳定性；(5)将样品类群划分的结果与稳定性试验的结果相关联，建立衍射特征参数与稳定性的相关关系；(6)利用样品的粉末X-ray衍射特征参数作为量化指标，快速评价头孢哌酮钠药品的稳定性，指导产品生产和工艺改造。
其中步骤(1)中所述的的样品可以同时选自不同生产工艺、不同批次，分别压片。
其中步骤(2)中所述的衍射特征参数是衍射峰位置(2θ)和衍射峰相对强度(I/I0)，或者是衍射峰位置(2θ)和衍射峰强度(I)。
其中步骤(3)中所述的聚类分析(Cluster analysis)又称集群分析，是研究“物以类聚”的一种多元统计方法，是利用数学手段将一批物体或变量按照它们在性质上亲疏远近的程度进行分类。采用谱系聚类方法(Hierarchicalclustering method)可以将一个样品集合划分成若干个亚集。类群划分遵循的基本原则是各事物之间依性质分类；同类事物之间的性质差别较小；类与类之间事物的性质差别较大。该方法聚类的排列方式是小类包含在大类中，其分析的典型结果是一个谱系图(Dendrogram)。现在已有多种软件可以达到这一目的，如SPSS软件。
其中步骤(4)中所述的影响因素试验时间为10天，包括高温试验(温度60℃或40℃)、高湿度试验(温度25℃、相对湿度90±5％或75±5％)和强光照射试验(光强4500±500lx)，分别于放样后第0天、5天、10天取样测定；加速试验时间为6个月，在温度40±2℃、相对湿度75±5％条件下，分别于放样后第0月、1月、2月、3月、6月取样测定；长期稳定性试验时间为12个月，在温度25±2℃、相对湿度60±10％条件下，分别于放样后第0月、3月、6月、9月、12月取样测定。测定项目为性状、含量、有关物质、熔点、吸湿性、溶液的颜色和澄清度、聚合物、水分等，但主要检测评价项目为性状、含量和有关物质。用测定结果评价头孢哌酮钠药品的稳定性。
其中步骤(5)必要时调整、优化表征指标，因为表征指标的科学、合理、恰当的选择是本方法建立过程中的关键一环，在一定程度上对方法的实用性起着决定性的作用。选择表征指标时需将不同结晶性样品的衍射特征参数与其稳定性试验的结果充分结合考虑。有时初选得到的表征指标会被后续实验结果证明是不够恰当的，此时就需要对其进行调整和优化。例如在初选确定的某个特征峰位(2θ)处，后续实验发现峰强测定结果的波动较大，说明在此峰位处实验数据的稳定性和重现性较差，此峰位不适合选作特征峰位，需变更或剔除。又如初选确定以峰强(I)参数作为又一表征指标，而后续实验结果表明峰强参数受仪器状态的影响较大，与之相比相对峰强(I/I0)参数几乎不受仪器状态的影响，可以降低方法的系统误差，因此调整和优化表征指标时将峰强(I)参数以相对峰强(I/I0)参数替代。总之，调整和优化表征指标的目的是使所选指标能够最大限度地表征出不同结晶性样品的衍射特征的差异。
其中步骤(6)中利用样品的粉末X-ray衍射特征参数作为量化指标，快速评价头孢哌酮钠药品的稳定性，是指对某一待分析的头孢哌酮钠样品进行粉末X-ray衍射测定，得到衍射图谱和衍射参数。将样品在给定的若干个特征峰位(2θ)处的特征相对峰强(I/I0)或峰强(I)与已知的A晶型头孢哌酮钠各亚型样品的上述两个衍射特征参数进行比较，确定待分析样品的亚型归属。结合已知的各亚型样品的稳定性结论，评价待分析样品的稳定性。再根据不同稳定性样品的具体生产工艺，对产品的生产工艺进行指导。
依据晶体学的分类方法，药物可分为结晶型和无定型两大类。对于结晶型药物，随着结晶溶媒和工艺条件的不同，同一种药物可能产生不同的晶型，称为药物的多晶型现象。药物的多晶型现象对药品质量及临床效果均有较大影响，其中在药品质量方面的主要影响之一是对药品理化稳定性的影响。
另一方面，对于同一种药物，即使是相同晶型的产品，由于生产工艺的改变，其产品的结晶性和结晶特征也不完全相同，进而导致稳定性存在差异。例如，本申请发明人在对β-内酰胺类抗生素头孢哌酮钠的研究中发现，同为A晶型产品，但产品之间的结晶性、结晶特征和稳定性均有所不同。
药物多晶型研究的方法目前常用的有热载台显微镜检查法、热分析法(包括差热分析法、差示扫描量热法以及热重分析法)、红外分光光度法、溶解度测定法、粉末X-ray衍射法以及单晶X-ray衍射法等，其中粉末X-ray衍射法是一种利用单色X-ray照射到多晶样品上产生的粉末X-ray衍射图谱解决有关样品结晶性和晶体结构等问题的技术。该技术以其特异、准确、快速、操作简便的优点日益受到人们的重视，在药物分析领域越来越被广泛应用，是目前进行药物多晶型研究的最常用和最有效的方法。
利用粉末X-ray衍射技术可以从样品的粉末X-ray衍射图谱中直观地区分出无定型和结晶型无定型样品没有明显的衍射峰；而结晶型样品具有尖锐的衍射峰。同时对结晶型样品，每种晶型的粉末X-ray衍射图谱几乎和人的指纹一样，其衍射峰的分布位置(2θ)和强度高低(I、I/I0)都有自己的特征。当样品中包含几种晶型时，其粉末X-ray衍射图谱是由组成它的各种晶型的衍射图谱加和得到的图谱。
另一方面，对于同一种药物的相同晶型的产品，其生产工艺的细微差别也可通过样品的粉末X-ray衍射图谱表现出来，从而相互区分。本发明的方法可以利用样品的粉末X-ray衍射特征参数作为量化指标，快速评价头孢哌酮钠药品的稳定性，进而评价不同生产工艺的优劣，指导产品生产和工艺改造。
(三)有益效果该方法首次将快速、简便、准确的粉末X-ray衍射技术应用于药品的稳定性评价中，弥补了传统评价方法的诸多缺陷，可进行头孢哌酮钠药品稳定性的快速评价，亦可用于指导生产企业目标明确地进行产品生产和工艺改造。
具体实施例方式
下面的实施例可以进一步清楚地理解本发明，但下述实施例不是对本发明的限定。
一、头孢哌酮钠现状中国药品生物制品检定所抗生素室在2000年对其进行了重点抽验。本次抽验的样品来自28个生产企业，分布于17个省、市、自治区，总批数为112批，其中72批直接由生产企业抽取，占总批数的64.3％；40批自流通领域抽取，占35.7％。依据中国药典1995年版对抽取的样品进行检验，结果统计如下1、本次抽验的总合格率为88.4％；13批样品不符合规定，不合格率为11.6％。
2、从检验项目上看，性状、澄明度、溶液的颜色、结晶性均符合规定，不合格产品中含量测定项不符合规定的有8批(分5个厂家)，占不合格总数的61.5％；澄清度不合格的有2批(分2个厂家)，占15.4％；水分不合格的有3批(1个厂家)，占23.1％。
3、样品来源上看，不合格产品中来自流通领域的有8批，占不合格总数的61.5％，均为含量测定项不符合规定；而澄清度与水分不合格者均抽自生产厂家(共5批，占不合格总数的38.5％)。
结果显示，含量不合格是造成国产注射用头孢哌酮钠产品不合格的主要原因，而该项检查不符合规定的8批产品全部抽自流通领域。通过对某企业产品的效期与含量作相关分析，发现总的趋势为越接近效期的样品，含量越低。提示头孢哌酮钠在储存期内逐渐分解。据此，本次抽验可以得出结论影响头孢哌酮钠质量的最主要因素是其稳定性。
二、头孢哌酮钠结晶型样品的分类及稳定性比较1.结晶型样品的分类在对本次抽验的112批国产注射用头孢哌酮钠进行粉末X-ray衍射分析时发现，同为结晶型样品但具有两种不同的衍射图谱，二者的衍射峰分布位置和强度均不相同。提示头孢哌酮钠结晶型样品可能具有两种不同的晶型，我们分别称之为A晶型和B晶型。将A晶型和B晶型各自的特征八强谱线的I/I0、2θ、d/n值(d/n值由布拉格方程2d sinθ＝nλ计算得到)分别列于表1中。可见A晶型和B晶型的d/n值明显不同，进一步说明结晶型头孢哌酮钠存在两种不同的晶型。
表1两种不同晶型的头孢哌酮钠的粉末X-ray衍射数据
2.A晶型和B晶型稳定性的比较2.1晶格稳定性2.1.1高温粉末X-ray衍射实验利用高温粉末X-ray衍射法对头孢哌酮钠A、B两种晶型进行测定以比较不同晶型晶格稳定性间的差异。结果显示，A晶型加热至120℃时，衍射峰的峰强开始减弱；2θ为28.58，28.30的衍射峰从肩峰合成单峰而后又分成两个强度较小的衍射峰；至140℃时，各衍射峰位置及强度在其衍射图谱中的变化均不大，表明晶格并未发生太大改变。而B晶型加热至80℃时，2θ为7.2的衍射峰已变得很弱，但其它衍射峰基本未发生改变；至100℃时，各衍射峰峰位开始发生较大改变，表明其晶格发生改变。
2.1.2热分析实验晶型不同的同种药物，熔点往往存在差异，通常只有一种晶型在热力学上是最稳定的，表现为熔点较高，化学稳定性较好。通过对A、B两种晶型的头孢哌酮钠进行DSC测定，发现A晶型在较高温度下基本不发生改变；而B晶型在110℃左右有一较宽的吸热峰(结果可能会有延时性)。表明两种晶型的头孢哌酮钠具有不同的稳定性，初步判断A晶型较B晶型稳定。
2.1.3结果分析药物的晶型不同，其晶格的稳定性也不同。通过对高温粉末X-ray衍射局部图谱的对比、放大，可清晰地看出A、B两种晶型的头孢哌酮钠随温度的升高其晶格变化上的差异。同时，晶型在转变过程中还常常伴有热量上的变化。DSC分析结果表明，B晶型在较高温度下(100℃)其原有晶格可能发生膨胀，衍射峰虽仍存在但位置和形状均已发生改变，且在此温度附近有一吸热过程发生；而A晶型的衍射峰变化不大，其DSC曲线也较平缓，没有明显的热量变化过程。表明A晶型较B晶型其晶格对较高温度更稳定。
2.2加速稳定性试验2.2.1温度的影响选择A晶型、B晶型和无定型的头孢哌酮钠样品分别进行40℃、60℃、70℃和80℃加速试验，考察两种不同结晶型样品和无定型样品的稳定性。
2.2.1.1以80℃试验数据比较不同晶型样品的稳定性随时间变化的趋势结果显示，头孢哌酮钠对热不稳定。前3天中，无定型样品降解曲线的斜率最大；至第6天，B晶型样品的含量下降幅度已超过无定型样品。分别作三者6天后的趋势线并给出趋势线方程A晶型为y＝-0.7679x+89.344；B晶型为y＝-2.77x+85.572；无定型为y＝-0.9975x+69.846。可见，降解斜率按从大到小排列依次为B晶型、无定型、A晶型。表明三者的稳定性顺序为A晶型＞无定型＞B晶型。
2.2.1.2以第5天时各温度下的试验数据比较不同晶型样品的稳定性随温度变化的趋势结果显示，头孢哌酮钠随温度的升高而降解加速，但温度对不同晶型头孢哌酮钠稳定性的影响不同。在较低温度下(60℃以下)，结晶型样品较无定型样品稳定，三者的稳定性顺序为A晶型＞B晶型＞无定型；而高温条件下(70℃以上)，B晶型样品最不稳定，三者的稳定性顺序为A晶型＞无定型＞B晶型，且随着温度的升高，B晶型样品的降解速率增加最快。表明头孢哌酮钠的稳定性不仅与结晶与否有关，而且与结晶类型有关。
通常结晶型样品在保持其晶格完整的情况下较无定型样品稳定。但在极端条件下(如高温)，当其晶格遭到破坏时，因结晶型样品一般较无定型样品含有更多的水分，故可表现出比无定型样品更不稳定的特性。当温度在70℃以上时，可能由于B晶型的晶格遭到破坏，结晶水逸出，导致其稳定性小于无定型样品。
2.2.2湿度的影响选择A晶型、B晶型和无定型的头孢哌酮钠样品分别进行40℃下不同湿度条件的稳定性试验，考察两种不同结晶型样品和无定型样品的稳定性。
2.2.2.1以各湿度下样品的含量变化数据比较不同晶型样品的稳定性随湿度变化的趋势结果显示，随着湿度的增加，头孢哌酮钠的降解加快。三者的稳定性顺序为A晶型＞B晶型＞无定型。无定型样品的稳定性受湿度的影响最大随着湿度的增加，其稳定性下降，降解加快。结晶型样品虽也具有此趋势，但变化并不明显。
2.2.2.2以高(75％)、低(30％)两个湿度下样品中水分含量随时间变化的数据比较不同晶型样品的水分增加趋势结果显示，头孢哌酮钠具较高的引湿性，但结晶型样品明显小于无定型样品。在较低湿度下(30％)，结晶型样品与无定型样品的水分含量均很快达到一平衡值并维持基本不变；而当较高湿度时(75％)，无定型样品的水分含量在迅速升高后还有缓慢上升的趋势，且其升高的幅度远远高于结晶型样品，同时含量下降也更快。由此证明水分可参与并提高固体分子的运动性从而加速其化学降解。
3.结论粉末X-ray衍射分析显示，结晶型头孢哌酮钠存在两种不同的晶型A晶型和B晶型。高温粉末X-ray衍射实验、热分析实验及加速稳定性试验进一步证实，A晶型头孢哌酮钠较B晶型样品更稳定。
三、头孢哌酮钠A晶型样品的分类表征1.A晶型样品的亚型分类对A晶型头孢哌酮钠样品重复进行粉末X-ray衍射测定，谱图用随机RISM.Qualitative Analysis软件进行分析，得到10强峰的平均衍射峰位(2θ)及各样品图谱中与之相对应的峰强(I)，结果见表2-1，以及相对峰强(I/I0)，结果见表2-2。运用SPSS软件提供的系统聚类法对A晶型样品进行分类，A晶型头孢哌酮钠样品可以进一步划分成5个亚型编号为13、14、15、6和7的样品为第I亚型；编号为4、17、12、19、11、8、10、1、2、3、16和24的样品为第II亚型；编号为5、20和18的样品为第III亚型；编号为9的样品为第IV亚型；编号为21、23和22的样品为第V亚型。
表2-1头孢哌酮钠A晶型样品衍射特征聚类数据
表2-2头孢哌酮钠A晶型样品衍射特征聚类数据
四、结晶度与头孢哌酮钠A晶型样品稳定性的关系1.各亚型样品间结晶度及化学稳定性的比较结晶度定义为样品中结晶部分和无定型部分两者的百分比，其数值在一定程度上反映了样品结晶程度的好坏。以A晶型头孢哌酮钠各样品的衍射峰面积之和占总峰积分面积的百分比计算各样品的相对结晶度，结果显示，各亚型样品的平均结晶度不同。同时，80℃加速稳定性试验的结果显示，A晶型头孢哌酮钠的稳定性与其结晶度呈正相关，随着结晶度的减小，稳定性降低。在5个亚型中，第I亚型样品的结晶度最高，推断其化学稳定性最佳。
2.同一亚型样品间结晶度与化学稳定性的关系选择同一亚型中两批结晶度相差较大(结晶度分别为16.24和29.46)的样品分别进行相同条件下的稳定性试验，在相同试验条件下，结晶度小的样品较之结晶度大的样品色谱图中杂质峰的增加更多也更明显。
以两批样品在70℃和40℃条件下稳定性试验中的杂质百分比(归一化法)作为指标，对二者的稳定性进行比较，结果见表3。
表3-1结晶度与稳定性的关系试验(70℃)
表3-2结晶度与稳定性的关系试验(40℃)
可见，不论是高温加速还是长期稳定性试验，结晶度小的样品其杂质量增加的百分比均高于结晶度大的样品，且杂质峰的检出数目也较多。
3.结论同一晶型的药物不一定具有相同的化学稳定性。对结晶度与化学稳定性关系的研究可以从一定程度上反映出结晶物质晶胞内部的某些微细差别。结果显示，A晶型头孢哌酮钠不同亚型样品的结晶度不同；其稳定性与结晶度大小存在一定的关系结晶度大的样品较结晶度小的样品稳定。
五、建立头孢哌酮钠药品稳定性的快速评价方法的意义所建方法可用于快速评价头孢哌酮钠药品的稳定性，还可以在此基础上快速评价不同生产工艺的优劣，进一步指导头孢哌酮钠产品的生产和工艺改造。
权利要求
1.一种头孢哌酮钠药品稳定性的评价方法，包括以下步骤(1)取头孢哌酮钠样品，采用玻璃板正压法压片；(2)利用粉末X-ray衍射技术对样品的结晶性进行分析，寻找能够表征不同结晶性样品的衍射特征参数；(3)以衍射特征参数为指标，采用聚类分析法对结晶性不同的样品进行类群划分；(4)在不同类群中选择有代表性的样品，采用影响因素试验、加速试验和长期稳定性试验评价头孢哌酮钠药品的稳定性；(5)将样品类群划分的结果与稳定性试验的结果相关联，建立衍射特征参数与稳定性的相关关系；(6)利用样品的粉末X-ray衍射特征参数作为量化指标，评价头孢哌酮钠药品的稳定性，指导产品生产和工艺改造。
2.如权利要求1所述的评价方法，其特征在于其中步骤(1)中所述的的样品同时选自不同生产工艺、不同批次，分别压片。
3.如权利要求1所述的评价方法，其特征在于其中步骤(2)中所述衍射特征参数是指峰位和相对峰强。
4.如权利要求1所述的评价方法，其特征在于其中步骤(2)中所述衍射特征参数是指峰位和峰强。
全文摘要
本发明提供了一种快速评价头孢哌酮钠药品稳定性的方法，是通过粉末X－ray衍射技术进行结晶性分析，选取可以表征不同结晶性样品的衍射特征参数作为量化指标，通过统计分析的方法将不同结晶性的样品划分成不同的类群。以此为基础，将不同的样品类群与其稳定性相关联，建立衍射特征参数与稳定性的相关关系，从而实现用样品的衍射特征参数快速评价其稳定性。该方法快速、简便、准确，弥补了传统评价方法的诸多缺陷，可进行头孢哌酮钠药品稳定性的快速评价，亦可用于指导生产企业目标明确地进行产品生产和工艺改造。
文档编号G01N1/28GK1971258SQ200510086949
公开日2007年5月30日 申请日期2005年11月22日 优先权日2005年11月22日
发明者胡昌勤, 薛晶, 李建文, 侯秉章, 邬华丽, 杨利红 申请人:中国药品生物制品检定所, 上海新先锋药业有限公司