嘉峪检测网 2025-06-09 08:36
导读：本文结合中国、欧盟、美国的最新法规与技术指南，系统解析亚硝胺类杂质的风险评估方法、控制策略及未来挑战，为制药企业提供科学参考。
1.引言
近年来，亚硝胺类杂质因其极低的致癌阈值和广泛的潜在来源，成为全球药品监管的核心议题。自2018年缬沙坦类药物中检出N-亚硝基二甲胺（NDMA）以来，全球药品召回事件频发，各国监管机构相继出台严格的检测与控制要求。本文结合中国、欧盟、美国的最新法规与技术指南，系统解析亚硝胺类杂质的风险评估方法、控制策略及未来挑战，为制药企业提供科学参考。
2.亚硝胺类杂质的特性与危害
1.1 化学特性
亚硝胺类化合物（Nitrosamines）是一类含N-亚硝基结构的物质，常见于药物、食品、烟草等。这类化合物由胺类与亚硝酸盐在特定条件下反应生成，其独特的N-亚硝基结构（N-N=O）赋予其特殊的化学活性。其稳定性强，可在环境或人体内长期存在，部分亚硝胺（如NDMA、NDEA）易溶于水，可通过多种途径传播。在酸性环境中，它们能通过酶促反应转化为高活性的烷化剂，与DNA形成加合物，这种特性使其成为强效基因诱变剂。
1.2 危害性
国际癌症研究机构（IARC）将多种亚硝胺列为1类致癌物，长期暴露可显著增加肝癌、胃癌、食管癌等风险，其致癌机制涉及代谢活化后诱导DNA烷基化，造成碱基错配和染色体断裂，即使极低浓度（如ppm至ppb级）也可能产生累积效应。
3.亚硝胺类杂质的来源分析
2.1 原料药合成阶段
2.1.1化学反应副产物
★ 胺类与亚硝化试剂反应
☆ 直接亚硝化：合成中使用的仲胺、叔胺与亚硝酸盐（如NaNO₂）、氮氧化物（NO₃⁻/NO₂⁻）在酸性条件下生成亚硝胺（如NDMA、NDEA）。
☆ 案例：沙坦类药物（如缬沙坦）生产中的四唑环合成步骤，使用亚硝酸钠与二甲基甲酰胺（DMF）反应，可能生成NDMA。
2.1.2 试剂、溶剂及催化剂残留
★ 溶剂污染：回收溶剂中残留胺类或亚硝酸盐（如DMF降解生成二甲胺）。
★ 催化剂引入：金属催化剂（如钯碳）可能促进胺类与亚硝酸盐的偶联反应。
2.1.3 起始物料杂质
★ 起始物料含胺类：如原料中的二甲胺、哌嗪等未被纯化完全，后续与亚硝化试剂反应。
★中间体不稳定：中间体在储存或反应中分解生成活性胺，如亚胺类化合物水解为胺。
2.2 生产设备与工艺控制
2.2.1 设备交叉污染
★ 共用设备残留：未彻底清洁的设备残留胺类或亚硝酸盐（如上一批次残留的叠氮化物）。
★ 设备材质释放：橡胶密封圈、管道材料中的胺类添加剂（如硫化促进剂）可能迁移至药液中。
2.2.2 工艺参数失控
★ pH值波动：酸性条件下（pH<4）加速亚硝化反应（如盐酸胍与亚硝酸钠反应）。
★ 温度过高：高温导致胺类与硝酸盐自发反应（如灭菌步骤中生成亚硝胺）。
2.3 辅料与包装材料
2.3.1 辅料杂质引入
★ 辅料含硝酸盐：如乳糖、微晶纤维素可能被硝酸盐污染（水源或生产过程）。
★ 功能性辅料反应：抗氧化剂（如焦亚硫酸钠）在特定条件下分解生成SO₂，促进亚硝化反应。
2.3.2 包装材料迁移
★ 塑料/橡胶组件：PVC瓶盖中的塑化剂（如邻苯二甲酸酯）或橡胶塞中的硫化剂释放胺类。
★ 油墨与粘合剂：包装印刷油墨中的硝基苯类化合物迁移至药物中，经还原生成胺类。
2.4 储存与运输环节
2.4.1 环境因素诱导降解
★ 高温高湿：加速药物分解生成游离胺（如雷尼替丁在湿热条件下降解为二甲胺）。
★ 光照催化：光敏性药物（如硝苯地平）在光照下生成活性自由基，促进亚硝胺形成。
2.4.2 多组分相互作用
★ 复方药物风险：不同活性成分的降解产物（如胺类与硝酸盐）在储存中发生交叉反应。
2.5 水系统与生产环境
2.5.1 工艺用水污染
★ 亚硝酸盐超标：纯化水或注射用水系统消毒后残留次氯酸钠，与氨类反应生成氯胺，进一步转化为亚硝酸盐。
2.5.2 空气污染物引入
★ 氮氧化物（NOx）：工厂环境中汽车尾气或燃烧废气中的NOx与药物表面胺类反应。
2.6 生物技术药物特殊风险
2.6.1 发酵工艺残留
★ 培养基成分：酵母提取物或蛋白胨中含胺类，与亚硝酸盐（如防腐剂）反应。
★ 细胞代谢产物：微生物发酵过程中产生的代谢副产物（如尸胺、腐胺）。
2.7 法规与质量控制盲区
2.7.1 分析方法局限
★ 检测阈值不足：传统HPLC方法对痕量亚硝胺（ppm级）灵敏度不足，需LC-MS/MS等先进技术。
2.7.2 供应链风险
★ 外包生产失控：CMO（合同生产组织）未严格审核原料供应商，导致污染链传递。
▲图1-药品中亚硝胺类杂质产生原因和来源
4.全球监管框架与风险评估方法
3.1 国际监管法规动态
下表为中国、FDA和EMA关于药物中亚硝胺类杂质监管法规进展的时间线梳理：
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时间 |
FDA |
EMA |
中国 |
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2018年：全球亚硝胺杂质监管的起点 |
2018年12月：FDA针对华海药业缬沙坦原料药中的NDMA污染问题发布警告信，要求企业整改并加强杂质控制 |
2018年7月：EMA发布关于缬沙坦中检出N-亚硝基二甲胺（NDMA）的公告，要求召回相关批次药品，并启动全欧盟范围内的风险评估 |
/ |
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2019-2020年：监管框架初步形成 |
2020年9月：发布《人用药中亚硝胺杂质控制》指南，明确要求制药企业对已上市药品进行风险评估，并在6个月内完成初步分析。新药申请需在上市前提交亚硝胺杂质控制方案。 |
2020年6月：发布《沙坦类药物中亚硝胺杂质事件教训》报告，总结缬沙坦事件经验，提出“预防优先”原则，并强调工艺优化和全生命周期管理。
2020年8月：发布《人用药品中亚硝胺杂质评估报告》，要求企业提交详细的风险评估数据，并针对高风险品种实施强制检测 |
2020年5月：国家药监局发布《化学药物中亚硝胺类杂质研究技术指导原则（试行）》，首次系统性提出从研发到上市阶段的亚硝胺杂质控制要求，强调“源头避免”策略 |
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2021-2023年：监管细化与技术创新 |
2021年：更新指南，要求企业针对特定药物（如二甲双胍、雷尼替丁）进行长期稳定性研究，监测降解产生的亚硝胺杂质。
2023年：发布《亚硝胺药物成分相关杂质（NDSRI）推荐摄入量指南》，提出基于结构分类的AI（可接受摄入量）计算方法，并首次纳入药物相关亚硝胺杂质（NDSRI）的风险评估。 |
2021年：修订CEP（欧洲药典适用性证书）申请要求，明确原料药需在3.2.S.3.2章节提供亚硝胺杂质风险评估报告，否则将收到缺陷信。
2023年：发布《亚硝胺杂质分析方法验证指南》，推荐LC-MS/MS和HRMS技术，并要求验证方法的灵敏度（ppb级）和专属性。 |
2023年12月：国家药审中心（CDE）在《化学药物中亚硝胺杂质的控制策略及审评考虑》中指出，部分企业仅检测NDMA、NMBA等常见杂质，未全面评估药物相关亚硝胺风险，要求补充数据。 |
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2024年至今：监管协同与前瞻性调整 |
2024年9月：发布《亚硝胺杂质控制指南（第2次修订）》，新增对NDSRI的结构预测工具（如QSAR模型）的应用要求，并明确在线监测技术的合规性。 |
2024年：启动“亚硝胺杂质数据库”项目，整合企业提交的风险评估数据，推动跨国监管信息共享。 |
2024年2月：CDE在《人用药品中亚硝胺类杂质的监管现状及思考》中提出，未来需重点关注药物相关亚硝胺杂质的分析方法标准化，并加强国际合作。 |
3.2 风险评估的核心步骤
根据ICH M7（R2）指南，风险评估需分三步：
a)危害识别：通过文献检索与工艺分析，识别潜在亚硝胺杂质。
b)暴露评估：结合TD50值（50%肿瘤发生率剂量）与每日最大用药量（MDD），计算杂质限度（公式：AI = TD50 × 50 kg / 50,000）。
c)控制策略：优先避免生成，无法避免时需通过工艺调整（如提前引入反应步骤）、分析方法验证及稳定性研究控制风险。
案例：以NDMA为例，其在大鼠中的TD50为0.0959 mg/kg/天，按公式计算每日AI为96 ng，对应缬沙坦（日剂量320 mg）的限度为0.30 ppm。
常见亚硝胺类杂质可接受日摄入量（AI）见表2：
▲表2-亚硝胺类杂质可接受日摄入量（AI）
|
杂质名称 |
N-亚硝基二甲胺 |
N-亚硝基二乙胺 |
N-亚硝基二丁胺 |
N-亚硝基甲基-4-氨基丁酸 |
N-亚硝基甲基苯胺 |
N-亚硝基二异丙胺 |
N-亚硝基异丙基乙胺 |
N-亚硝基乙基异丙基胺 |
1-甲基-4-亚硝基哌嗪 |
N-亚硝基吗啉 |
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缩写 |
NDMA |
NDEA |
NDBA |
NMBA |
NMPA |
NDIPA |
NIPEA |
NEIPA |
MeNP |
NMOR |
|
限度 |
96ng/天 |
26.5ng/天 |
26.5ng/天 |
96ng/天 |
26.5ng/天 |
26.5ng/天 |
26.5ng/天 |
26.5ng/天 |
26.5ng/天 |
127ng/天 |
5.亚硝胺类杂质的控制策略
4.1 控制策略分析
★ 原料“截流”：阻断污染链
从合成第一步“排雷”，替换高风险试剂（如用乙酸替代易降解的DMF），严控起始物料中的胺类残留，如含仲胺的溶剂（DMF、NMP）和亚硝化试剂（叠氮化钠）。沙坦类药物曾因四唑环合成工艺缺陷导致亚硝胺污染，正是原料环节敲响警钟。
★ 工艺“改造”：釜底抽薪
优化反应条件，避免高温、酸性环境下的亚硝化反应；引入连续流生产技术，缩短中间体停留时间。某降压药通过调整pH值与温度，将NDMA生成量降低99%。将可能生成亚硝胺的步骤前置，利用后续纯化步骤降低残留。
★ 设备“净化”：严防交叉污染
专用设备避免共用风险，橡胶密封圈升级为惰性材质，清洁验证标准提高10倍。采用实时监测系统，一旦pH异常立即报警，将风险扼杀在反应釜中。
★ 包装“锁死”：切断迁移路径
选用多层共挤膜替代PVC瓶，油墨采用无胺配方，包材迁移实验从常规3个月延长至2年。某糖尿病药物更换包装后，储存期亚硝胺零增长。
★ 检测“鹰眼”：精准狙击痕量风险
检测方法向高灵敏度和智能化（AI预测）发展。LC-MS/MS等高灵敏度技术将检出限压至万亿分之一（ppt级）；AI算法预测降解路径，提前预判亚硝胺生成趋势。
4.2 分析方法与检测技术
★ 高灵敏度检测：推荐LC-MS/MS、GC-MS/MS及高分辨质谱（HRMS），检测限需达ppb级别（常见的分析技术及特点见表3）。
★ 标准品挑战：若无对照品，可通过结构相似性论证风险或采用替代方法（如加强AMES试验）。
★ 方法验证：需符合ICH Q2要求，验证线性、准确度及专属性，确保交叉污染与假阳性可控。
▲表3-常见的分析技术及特点
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技术 |
特点 |
典型应用 |
|
GC-MS/MS |
高选择性，适合挥发性亚硝胺（如NDMA、NDEA） |
缬沙坦中5种亚硝胺同步检测，LOQ低至2.5ppb。 |
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LC-MS/MS |
适用非挥发性杂质，兼容复杂基质 |
三重四极杆质谱（如AB Sciex 5500）实现多离子对定性。 |
|
HRMS |
高分辨率、高灵敏度和高稳定性 |
分辨能力通常可以达到万分之一甚至更高。 |
|
离子色谱法 |
专攻亚硝酸盐前体监测 |
某产品中亚硝酸钠含量精准控制，灵敏度超常规方法。 |
|
新型传感器 |
快速筛查，成本低 |
纳米材料传感器实现ppb级NDMA现场检测。 |
6.挑战与未来方向
5.1 技术挑战
★ NDSRI的复杂性：亚硝胺药物成分相关杂质（NDSRI）结构多样且缺乏毒理数据，需依赖构效关系（SAR）预测AI限度。
★分析方法局限性：低浓度杂质检测易受基质干扰（如DMF对NDMA检测的影响）。
5.2 监管协同与创新
★ 国际标准统一：需加强中国、EMA、FDA的监管协调，避免企业重复评估。
★ 新技术应用：AI驱动的风险评估工具、在线质谱实时监测工艺步骤等。
7.结语
亚硝胺类杂质的控制是药品质量与安全的核心议题，需企业、监管机构与科研单位的多方协作。未来，随着检测技术的突破与监管科学的进步，亚硝胺风险有望从“被动应对”转向“主动预防”，为患者提供更安全的用药保障。
参考文献
[1] CDE. 化学药物中亚硝胺类杂质研究技术指导原则（试行）（2020）.
[2] ICH M7(R2)：Assessment and control of DNA reactive (mutagenic) impurities in pharmaceuticals of limit potential carcinogenic risk
[3] FDA. Control of Nitrosamine Impurities in Human Drugs Guidance for Industry（2024）.
[4] EMA. Nitrosamine impurities risk assessment report（2020）.
[5] H.P.R. Vikram, T.P. Kumar, G. Kumar et al., Journal of Pharmaceutical Analysis 2024,14, 100919.
[6] Razvan ̆ C. Cioc, Ciarán Joyce et al., Org. Process Res. Dev. 2023, 27, 1736-1750.
来源：注册圈
关键词： 亚硝胺类杂质
