在生物制药领域,一次性使用系统(SUS)因其便捷性和降低交叉污染风险的优势而广泛应用,但其中的可提取物(Extractables)和可浸出物(Leachables)可能对药品安全构成潜在威胁。本文将系统梳理E&L检测的核心项目、前沿方法,助力制药企业全面管控一次性耗材的质量风险。
一次性耗材E&L检测的必要性与核心挑战 随着生物制药行业对一次性技术的依赖程度不断提高,可提取物和可浸出物(E&L)研究已成为监管审查的重点领域。一次性生物反应袋、储液袋、管路、过滤器等产品在与药液接触过程中,其中的添加剂、降解产物或工艺残留物可能迁移至药品中,直接影响药品的安全性、有效性和质量稳定性。 E&L研究面临的主要挑战 复杂基质干扰:细胞培养基等复杂基质会严重影响痕量物质的检测灵敏度。 超低浓度检测:许多高风险物质的毒性阈值极低,要求方法具有超高灵敏度。 未知物鉴定:材料中的添加剂、降解产物种类繁多,非靶向筛查难度大。 法规符合性:需同时满足FDA、EMA、USP等多地区法规要求 。 E&L的核心检测项目 全面而精准的检测项目设计是E&L研究成功的基础。根据生物制药一次性耗材的特点,检测项目应覆盖以下关键物质类别: 1、有机化合物检测 挥发性有机物(VOCs):残留溶剂(如甲苯、丙酮)、单体(如环氧乙烷)、小分子降解产物等,主要采用顶空GC-MS 分析 。 不挥发性有机物:聚合物添加剂、色素、表面活性剂等,需使用 UPLC-QTOF-MS 等高分辨质谱技术。 无机元素检测:重金属:Cd、Pb、As、Hg等。 毒理学关注元素、催化剂残留:Sn、Pt、Pd等。 其他金属离子:Al、Zn、Fe等可能影响生物工艺的金属,分析方法: ICP-MS (多元素同时检测,灵敏度达ppt级) 。 2、特殊风险物质 亚硝胺类:潜在遗传毒性杂质。 多环芳烃(PAHs):致癌物质。 2-巯基苯并噻唑(MBT):橡胶添加剂,可能引起过敏反应 。
表1:生物制药一次性耗材E&L检测
核心项目及方法一览
前沿检测方法与技术进展 创新分析方法的开发是应对E&L检测挑战的关键。近年来,多种高灵敏度、高选择性的技术方案已在行业内得到成功应用: 样品前处理技术革新 分散液-液微萃取(DLLME):爱尔兰NIBRT团队开发的DLLME技术,结合UPLC-MS,可有效富集细胞培养基中的痕量浸出物,显著降低基质干扰,回收率达82-109%,定量限低至9.1-46.3 ng/mL。 微流控在线萃取:将萃取与表面增强拉曼光谱(SERS)联用,实现水溶性差药物的高灵敏度检测(达10^-8 M)。 多模式进样技术(MMI):在溶剂排空模式下操作,可大幅提高GC-MS对半挥发性物质的检测灵敏度 。 高分辨质谱技术的应用 UPLC-QTOF-MS:四极杆-飞行时间高分辨质谱可同时实现非靶向筛查和精准定量 ,特别适合一次性耗材中未知添加剂的鉴定。 APGC软电离技术:大气压气相色谱打破传统GC/MS对NIST谱库的依赖,提高未知物鉴定准确度。 UNIFI科学数据系统:一体化E&L工作流程,支持从数据采集到报告生成的全过程,内置材料添加剂谱库(含保留时间、精确分子量等信息) 。 元素分析技术进展 ICP-MS多元素同步检测:最新研究通过优化方法,可一次性测定生物制药储液瓶中的34种无机元素,各元素线性相关系数≥0.999,检出限达0.001-25.772 μg/L,加标回收率86.0%-115.7%。 动态反应池技术(DRC):有效消除质谱干扰,提高As、Se等易受干扰元素的检测准确性 。
符合法规要求的E&L研究流程 系统而严谨的研究设计是满足监管要求的基础。基于USP、ISO等国际标准,完整的E&L研究应包含以下关键步骤: 1、风险评估与实验设计 基于BPOG或USP建立风险评估模型,确定组件风险级别。 识别与工艺流体直接接触的组件及接触条件(温度、时间、流体性质)。 根据风险评估结果设计提取/浸出条件,选择适当模拟溶剂。 2、可提取物研究 模型溶剂选择 :应模拟实际料液的pH、极性等性质。 提取条件 :采用比实际使用更严苛的条件(更高温度、更长时间、更强溶剂)。 分析方法 : 低风险组件:紫外(UV)、不挥发性残渣(NVR)等基础检测。 中高风险组件:HS-GC-MS、GC-MS、LC-MS、ICP-MS/OES等全面分析 。 3、浸出物研究 研究条件:使用真实药物产品,在常规工艺或加速条件下进行。 重点关注:可提取物研究中发现的高风险物质。 分析方法:与可提取物研究类似,但需考虑实际产品基质的干扰。 4、毒理学安全性评估 对所有超出分析评价阈值(AET) 的物质进行毒理学评估。 参考ICH Q3C(残留溶剂)、Q3D(元素杂质)等指南设定 可接受限值 (如每日允许暴露量PDE)。 对无毒性数据的物质,需由专业毒理学家进行评估。 5、方法验证与报告 按照ICH、USP要求验证方法的专属性、线性、精密度、准确度等参数。 对于未知物筛查,通常先采用半定量扫描法,发现高风险物质后再开发 验证过的定量方法。 生成符合监管要求的整研究报告 ,包括:实验设计、检测结果、毒理学评估、安全性结论。
E&L与百林科上游耗材解决方案 E&L研究是确保生物制药一次性耗材安全使用的关键保障 。通过科学的检测项目设计、先进的分析方法选择和严谨的研究流程执行,制药企业可以全面把控一次性技术带来的化学风险,为药品安全筑起坚实防线。随着行业对一次性系统依赖度的提高,持续优化 E&L研究策略将成为生物制药企业的核心竞争力之一。 百林科产品覆盖生物制药多个生产工序,满足各个工序需求。本次对细胞培养上游所需耗材产品进行介绍。
图1:生物制药工艺流程图
百林科拥有完整的一次性生物使用耗材制造链,从选材到制造满足各种法律法规要求,产品设计能够根据客户要求自主定制,在产品制造后会进行一系列验证确保产品的功能实用性及安全性(验证资质齐全,各项验证均有相关报告输出保证验证结果真实性)。 1、BioHub® 一次性配液袋
图2:BioHub® 一次性配液袋
拥有严格完善的验证文件;
搅拌桨叶采用高强度磁铁和二次包胶工艺,磁铁包被保证完全密封;
搅拌袋设计灵活;
兼容性广泛等特点。
BioHub® 一次性配液袋
适用于以下搅拌系统:
桌面型
上搅拌型:敞口式、封闭式
底搅拌式:磁力耦合、磁悬浮
2、BioHub® 一次性储液袋
图3:BioHub® 一次性储液袋的应用
2D储液袋——可灵活选择管路&接头定制的小体积储液产品:一体焊5mL-1000 mL;多边焊2L-50L。
3D储液袋——节约空间的大体积储液产品:大白桶(50L-500L);塑料折叠方箱Bin(250L、500L、1000L);304不锈钢储液Tank(50L-300L)。
3、BioHub® 系列管路组件及接头类产品
图4:BioHub® 系列管路组件及接头类产品
产品分类: 堵头、直通、三通、四通、Y型、T型、变径 卡盘接头、垫圈、盲板、卡箍四件套;TC50、TC25 夹管阀:OD1/2-OD1-1/2;OD1/8-OD1 MPC快速接头 压力表三通接头:1/2螺纹式;TC25/TC50隔膜分离式;隔膜一体式 产品特点: 采用制药行业常见材料,聚偏二氯乙烯PVDE和聚丙烯PP,成熟可靠 符合ISO 9001和ISO 13485生产标准 可耐受湿热灭菌(121℃,30min)和耐受辐射灭菌 优越的耐压效果,适用于生物制药常见应用场景 验证文件齐全
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