如何进行原料药研发课件.ppt
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1、 如何进行原料药的研发如何进行原料药的研发 内容内容 立项 路线设计 打通路线 工艺优化、特性研究 放大 验证 持续改进 典型研发的缺陷性立项立项 立项目标要清晰 市场、类别、时间 各公司都有自己的方式 重点 -研发要与市场相结合 -注册要与专利相结合 -立项要经过详细的论证 -立项完成后要有相应的记录和报告路线设计流程路线设计流程具体项目指标设计合成路线专利确认注册确认项目终止项目终止小试启动路线设计路线设计- -文献检索文献检索 对API性质的研究 -原研说明书的研究:溶解度,pKa,最大 剂量等信息 -专业数据库:如Dialog、Thomson -其他专利文献信息 对合成路线的研究 -各
2、条路线、合成专利和文献报告 目的:列出各条路线的优缺点、检索专利状态,为路线选择提供支持。路线设计路线设计- -产品设计(产品设计(1 1)目的:评估目标产品的质量概况-QTTP(Quality Target Product Profile)对于API来说,QTTP一般关注以下几点-与API化学性质相关 杂质:有机杂质残留溶剂残留试剂 -大于定量限的杂质,不能高于原研 -其他:符合既定药典或者ICH要求 含量:98.0%-102.0% 其他指标:外观、鉴别、重金属、水分、干燥失重、炽灼残渣、等等 路线设计路线设计- -产品设计(产品设计(2 2) -与制剂剂型相关的物理性质 颗粒度 晶型、盐类
3、-影响可压性、溶解性 -与与稳定性相关 一般要求:室温状态能保存2年以上 特殊产品根据性质制定保存条件路线设计概况路线设计概况: : 参与人员:工艺研发、晶型研发、分析、注册、专利 好的路线具有的特征 -经济性 -绿色安全 -起始原料商业化可得、性质稳定、质量可控 不同市场,可能采取不同的开发策略。 -各国家的注册法规有差异 -各国的专利法规有差异路线设计概况路线设计概况路线设计实例 -盐类的选择 -合成路线选择-基因毒性风险 -中间体控制2022-3-18路线选择案例-错误的盐(1) 概述 产品A为了避专利,一开始开发了氢溴酸盐,在完成所有的开发验证后,发现残留溶剂检测有2个未知杂质峰没有归
4、属,经GC-MS确定后,认为可能是溴甲烷和异溴丙烷,回过来再重新对工艺进行梳理,确定工艺合成路线中可能会产生以下两个遗传毒性物质。 溴甲烷:中间体用到的甲醇残留在成盐工序,与氢溴酸反应产生; 异溴丙烷:中间体精制过程中用到的异丙醇残留在成盐工序,与氢溴酸反应产生。2022-3-18路线选择案例-错误的盐(2) 重新开发方法控制,产品测定结果 数据可以看出溴甲烷和异溴丙烷在API和制剂中残留量都很高,此该项目由于产品选择了错误的盐而终止。杂质名称检测限 定量限检测结果API对应制剂溴甲烷2.2ppm7.7ppm44ppm薄膜包衣片:45.0ppm片芯: 43.0ppm异溴丙烷1.6ppm5.3p
5、pm19ppm薄膜包衣片:15.0ppm片芯: 14.2ppm路线选择案例-高遗传毒性风险(1) 概述 企业合成吡格列酮经历了两条路线,从这个项目可以一窥各个官方和制剂用户对遗传毒性杂质逐渐重视的过程。 2005年开始研发并申报的工艺1,使用的起始原料、中间体和试剂有7个后来被评估为具潜在遗传毒性。除此此外,还有一个潜在的遗传毒性杂质氯乙烷。路线选择案例-高遗传毒性风险(2)名称名称来源来源2009年前限度年前限度2009年后限度年后限度硝基吡咯中间体30ppm30ppm对氟硝基苯物料30ppm氯乙烷副产物30ppm30ppm吡咯酯中间体30ppm氨基吡咯副产物30ppm30ppm硫脲物料30
6、ppm丙烯酸甲酯物料30ppm30ppm亚硝酸钠物料30ppm30ppm 杂质控制水平如下:路线选择案例-高遗传毒性风险(3)在2010年以后,随着对遗传毒性的认识,客户和官方对于存在遗传毒性杂质风险的产品越来越敏感。因此,企业重新研发新的一条遗传毒性杂质少的合成工艺路线。路线2包含两个遗传毒性杂质,一个是甲磺酰氯,另一个是甲磺酰氯与乙醇的反应副产物甲磺酸乙酯。自2011年开始,新的客户以及老客户均陆续采用工艺2代替工艺1。路线选择-控制策略 产品C开发初期,为了控制成本,成品前4步的中间体全是油状物或者不分离直接向后反应。 存在问题:中间体中含有大量的溶剂、杂质残留(超过2%的杂质有9个)。
7、杂质谱混乱,无法解释其控制策略,注册文件描述非常难度。 综合评估后,将其中的两个中间体提纯拿出固体;另两个中间体按不分离的中间体的方式加中间控制,产品顺利注册成功。打通路线流程打通路线流程小试合成中间体、成品样品确认注册路线评估晶型确认工艺优化项目终止项目是否继续中间体、成品分析结果注册路线确认单晶型评估报告项目节点报告打通路线(打通路线(1 1)合成研发人员 -按设计的路线实验,拿到产品 -确定合成步骤 以X,Y开始,经缩合、上保护、氢化、水解、成盐反应得到目标产物分析人员 -前期中间体分析:NMR、Mass -反应进程监控:快速液相色谱通用方法快速液相色谱通用方法 -原料、中间和成品:初步
8、建立日常分析方 法雏形打通路线(打通路线(2 2)晶型研发人员 -晶型筛选的工作越早启动越好 -晶型筛选样品来源1. 小试合成样品2. 外购样品3. 以化合物专利赶样4. 从制剂提取工艺优化流程工艺优化流程优化工艺质量风险评估质量风险评估工艺特性研究质量研究设计优化方案根据QTTPCQA杂质谱确定关键工序正交试验确认关键工艺参数单因素试验确认参数设计范围破坏性试验确认工艺的耐受性评估关键质量属性,确认控制策略工艺优化工艺优化- -概况(概况(1 1)工艺优化约占整个项目50%以上的时间QbD贯穿整个研发过程,优化路线过程中的QbD会以文件的形式体现出来主要工作 -通过减少生产周期和单元操作,将
9、杂质最 小化、收率最大化并固定合成方法 -确定正确的晶型 -评估产品的工艺特性 确定产品的关键质量属性、关键物料属性、关键工艺步骤、关键工艺参数之间的关系并制定各个步骤的控制策略。工艺优化工艺优化- -概况概况(2)路线优化小试DOE放大实验工艺特征研究工艺确定工艺优化工艺优化- -前期工作前期工作团队 -预评估产品的CQA并将CQA按重要性进行顺序1. 合成步骤:难控制的杂质2. 结晶步骤:颗粒度、晶型 -预评估杂质谱预评估杂质谱 1.合成的机理和各个中间体结构基本确定,可以初步 画出产品的杂质谱 2.根据杂质的合成难易情况和去除的难易情况,确定 杂质合成的先后顺序-根据杂质的走向,研发与分
10、析部门一起确定需要控的 步骤。工艺优化工艺优化- -确定起始物料(确定起始物料(1 1)起始物料:优化工艺的起点起始物料选择考虑 -是药物活性物质的重要结构片段 -商业化可供的一般化学品,市场上至少有 2-3家以上的生产供应商 -反应步骤,在起始原料和最终的中间体之间 至少2-3步,而且有相应的纯化和分离步骤 -化合物结构的复杂性,如有一到两个以上 手性中心一般认为结构比较复杂,建议考虑 将手性形成前的物料作为SM工艺优化工艺优化- -确定起始物料(确定起始物料(2 2)外购VS自己合成:研发和注册之间的平衡 -研发人员:路线越短越好,减少研发工作量,缩短研发周期 -注册人员:能长则长,减少注
11、册风险解决方式:风险评估 -起始物料前端的物料的特性或者操作条件的更改对成品质量不会产生显著影响 -影响成品杂质分布(尤其是不能在工艺中精制去除的)的原料包含在注册步骤中。 由起始原料带入的杂质不能是成品中杂质的显著水 平的来源(不得大于0.1%) -供应商的质量体系、研发能力以及合作密切程度 工艺优化工艺优化- -溶剂、试剂等物料的确定溶剂、试剂等物料的确定原则 -提高收率,提高产品质量 -易去除、易回收 -绿色环保重点考虑 -贵金属的回收套用 -溶剂的回收套用 -母液的回收套用工艺优化工艺优化- -标准品的制备标准品的制备工艺优化过程中研发人员的挑战之一包括API工作标准品和杂质标准品方法
12、 -外购:USPEP中检所,标准品试剂公司 -精制:原料、中间体、成品 -母液提取 -破坏性试验 -重新合成;设计杂质合成路线 -制备色谱工艺优化工艺优化- -质量研究质量研究分析方法的开发破坏性试验预稳定性试验原研片的研究 注:质量研究工作与工艺特性研究穿插并行,无先后次序工艺优化工艺优化- -质量研究质量研究_ _分析方法研发(分析方法研发(1 1)分析方法开发平台评估参数参数范围色谱柱5根不同类型色谱柱水相pH值pH=27选择5个值有机相乙腈/甲醇(%X/%Y)梯度程序时间(分):0 30 30 40流动相B% :5 90 5 5流速(ml/min)1.0柱温()40UV扫描范围(nm)
13、190400质谱仪扫描范围1001000工艺优化工艺优化- -质量研究质量研究_ _分析方法研发(分析方法研发(2 2)检测波长的选择 -要兼顾主峰和杂质的吸收 -难以取舍时尽量取杂质吸收强的波长色谱柱 -保留时间、保留值、分离度、对称因子流动相pH和有机相的选择 -对色谱柱的影响 -对待分析样品的影响 -洗脱时间工艺优化工艺优化- -质量研究质量研究_ _分析方法研发(分析方法研发(3 3)各组份在优化条件下得到的重要方法指标 -分离度 -拖尾因子 -精确度系统适应性参数初选分析方法确认工艺优化工艺优化- -质量研究质量研究_ _分析方法研发(分析方法研发(4 4)要求项目要求标准分离度(R
14、s)(主峰与杂质)Rs2.0分离度(Rs)(杂质之间)Rs1.5峰拖尾因子0.9-1.8LOQ(S/N10)低于报告限度的50%流动相质谱兼容性必须兼容HPLC柱不同批号柱子能高度重复分析结果方法专一性是溶液稳定性在室温下有一天的稳定性分析时间比最后峰出峰时间再至少长2倍柱死时间首峰保留时间第一个杂质出峰时间至少不短于2倍柱死时间柱温35-50工艺优化工艺优化- -质量研究质量研究_ _预强降解试验预强降解试验目的 -评估杂质对成品质量的影响 -评估环境参数变化对成品质量的影响 -为包装材料以及贮存条件选择提供依据试验内容 -强酸、强碱 -高温、高湿 -强光(强紫外光、日照光) -氧化工艺优化
15、工艺优化- -质量研究质量研究_ _预稳定性试验预稳定性试验目的 -初步考察产品物化性质的稳定性 -考察包装材料的适应性 -为制定内控标准,特别是强降解物质的放行标准提供依据 -为确定正式的稳定性试验方案提供支持试验条件 -稳定性试验加速条件或者更苛刻检测项目 -杂质以及从预强降解试验中发现的不稳定因素,如:产品容易吸水 -晶型指标工艺优化工艺优化- -质量研究质量研究_ _原研片研究原研片研究研究原研片的杂质情况 -制定货架期标准的杂质指标1. 原研有的大于定量限度的,杂质不得超过原研含量2. 原研没有的,按ICH要求确定 -为工艺优化提供目标杂质总体水平与原研靠近工艺优化工艺优化- -工艺
16、特性研究概况(工艺特性研究概况(1 1)需要理解的要素Quality Target Product Profile(QTPP)目标产品质量概况Critical Quality Attributes(CQA)关键质量属性Critical Material Attributes(CMA)关键物料属性Critical Process Parameters(CPP)关键工艺参数Design Space(DS)设计空间Control Strategy(CS)控制策略工艺优化工艺优化- -工艺特性研究概况(工艺特性研究概况(2 2)起始物料起始物料单元操作单元操作产品产品CMAsCSCPPsDSCSCQA
17、sOTTPCS工艺优化工艺优化- -工艺特性研究目的工艺特性研究目的识别和建立关键生产工艺参数建立有效的生产工艺参数的范围建立生产控制范围 -不必建立临界范围建立起始原料和中间体的关键质量属性工艺优化工艺优化- -工艺特性研究方法工艺特性研究方法分析各个参数是否会有放大效应或者是与设备选型相关 -无关的参数:在小试阶段进行试验,摸索相应的工艺可接受参数范围(PAR)-先优化再放大 - 有关的参数:待kg级放大、试产后考虑进行PAR的试验-先放大再优化 (具体的关键工艺参数确定方法在“原料药的工艺研究与放大”课程中有详细介绍)工艺优化工艺优化- -工艺特性研究工艺特性研究_ _起始物料(起始物料
18、(1 1)起始物料的关键质量属性 -根据起始物料的合成路线以及产品特性, 确定起始物料的杂质情况 研发人员的化学知识 与供应商的沟通 -根据起始物料杂质对下一步的影响确定起 始物料的关键质量属性 一般为实际存在的杂质情况 -在优化过程中,使用不同质量的起始物料 进行平行实验,考验工艺的耐受性并根据 结果以及供应商的质量情况确定起始物料 的杂质指标 。 工艺优化工艺优化- -工艺特性研究工艺特性研究_ _起始物料(起始物料(2 2)要完成此研究,需要 -研发人员合成/购置相应的杂质 -分析人员开发检测方法 -供应链培育合格供应商注意点:起始物料的质量研究不是一劳永逸的,也起始物料的质量研究不是一
19、劳永逸的,也是贯穿整个研发过程的。是贯穿整个研发过程的。 -产品TT的案例API-起始物料的质量研究 案例简述 -产品TT在2011年底(研发阶段),因供求问题,更换了起始物料Tf-8的供应商。小试确认小试确认结束,有稳定未知杂质。 -在2012年产品的试产过程中,发现成品中有杂质(杂质X)远超过我们原来制定的单个未知杂质指标0.10%(约0.27%),重新进行相应研发工作 对杂质X进行了结构确认,确定为一个溴取代杂质 确定其来源 试验工艺去除能力 API-起始物料的质量研究(2)-为了在成品中能控制此溴代杂质,我们着手: 取不同含量的溴代杂质进行工艺耐受性试验,最终确定如果要得到合格的成品,
20、这个杂质在起始物料中必须控制在0.07%以内。 与供应商进行接触,让供应商从其工艺及物料的属性出发来降低此杂质含量。API-起始物料的质量研究(3) 最终,我们对起始物料的质量标准进行了修订,重新修订起始物料标准,将溴代杂质控制在0.05%以内,如下:原先标准原先标准更改后标准更改后标准有关物质(HPLC)有关物质(HPLC)单个未知杂质不得过0.5%溴代杂质不得过0.05%杂质总和不得过1.0%其它单个未知杂质不得过0.2%杂质总和不得过1.0%工艺优化工艺优化- -工艺特性研究工艺特性研究_ _中间体(中间体(1 1)中间体的关键质量属性 -杂质以及中间体稳定性研发需要做的工作 -根据杂质
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