药品中亚硝胺杂质的根本原因和风险因素的监管经验_检测资讯

药品中亚硝胺杂质的根本原因和风险因素的监管经验

嘉峪检测网 2023-02-24 09:42

摘要

N-亚硝胺（也称为亚硝胺）是一类物质，其中许多是强致突变剂，已被列为可能的人类致癌物。自2018年6月监管机构获悉血管紧张素II受体阻滞剂（ARB）缬沙坦中存在N-亚硝基二甲胺（NDMA）以来，亚硝胺杂质一直是制药行业和全球监管机构关注的问题。各监管机构合作并分享有关亚硝胺问题的信息和知识，目的是促进在技术问题上的共识，减少患者接触药品中有害亚硝胺杂质的风险。本文从质量角度分享了当前有关亚硝胺杂质的风险因素和潜在根本原因的科学信息，以及风险缓解和控制策略的建议。

介绍

2018年6月，全球监管机构收到一批缬沙坦活性物质中存在N-亚硝基二甲胺（NDMA）的报告。随着更多信息的获得，对潜在存在的亚硝胺杂质的调查扩展到了其他生产商以及同一ARB类别药物中的其他活性物质。基于动物研究，可以合理预计许多亚硝胺杂质对人类具有潜在致突变性和致癌性。这意味着长期暴露于超过安全水平的亚硝胺杂质可能会增加癌症的风险。此外，根据ICH M7指南，N-亚硝基化合物和亚硝胺被列为关注队列。

鉴于这一事件的全球性和保护公众健康的必要性，监管机构联盟通过多边电话会议共享信息。随着亚硝胺杂质在其他药品（如雷尼替丁、二甲双胍和利福平）中的出现，监管机构联盟于2018年成立了“亚硝胺国际战略小组（NISG）”，NISG定期举行会议，重点讨论分享市场和其他监管行动的知识。由于参与NISG的监管机构都希望就技术问题和科学发展进行更深入的讨论，因此在2020年底成立了“亚硝胺国际技术工作组（NITWG）”。NIWG由具有安全、毒理学、质量（化学和生产）、药学和分析科学背景的专家组成，旨在共享与亚硝胺相关的科学知识和当前对技术安全和质量问题的思考，并在可能的情况下促进成员辖区之间的技术融合。

本文旨在从质量角度分享当前人用药物中与亚硝胺杂质的根本原因、风险因素和风险缓解措施相关的信息和经验。

1.1 背景

亚硝胺是19世纪以来已知的一类物质。亚硝胺作为溶剂或合成中间体在有机化学中的应用有限，但N-亚硝基二甲胺（NDMA）除外，大量的NDMA被用于生产液体火箭燃料1,1-二甲基肼。在此期间，人们发现了NDMA对人体的毒性作用。随后，NDMA被报道为大鼠肝脏致癌物，引起了大量的科学研究，最终在20世纪60年代鉴定出了数十种亚硝胺作为体内致癌物。截至2022年，228种低分子量亚硝胺衍生物的动物数据显示，82%的亚硝胺被认为是与给药途径无关的体内致癌物[1-3]。通常，亚硝胺需要代谢激活才能引发致癌作用，普遍接受的的机制为：亚硝胺在α-位被细胞色素P450酶羟基化并转化为反应剂，如重氮物或碳正离子。在这些代谢途径中产生的亲电试剂很容易与DNA中的亲核中心反应，引起癌症。

20世纪60年代，在亚硝酸盐处理的食物中发现了NDMA与动物致癌作用之间的联系，因此亚硝胺被评估为人类致癌物。国际癌症研究机构（IARC）启动的关于亚硝胺的研究计划确定了人类接触亚硝胺的多种来源。人类接触亚硝胺可能是通过吸收或形成前体的内源性接触，也可能是来自化学、金属和食品以及其他生活方式（例如烟草、药物、水、化妆品等）的外源性接触。20世纪70年代，有报道称与活性药物成分（API）相关的亚硝胺会在体内（或某些情况下体外）形成。例如，NDMA是氨茶碱（又称氨基比林）中的一种杂质，该产品广泛用作解热镇痛药。重要的是，20世纪70年代和80年代的分析程序在对某些药物进行测试时，测试条件可能会形成NDMA，因此应谨慎评估药品中本身存在亚硝胺的初步报告。2018年以来，随着现代分析技术和充分验证的分析程序的应用，对API和药品中的亚硝胺进行了定量测量，才有了更准确和有力的数据来准确评估药品中是否存在亚硝胺。

1978年，世界卫生组织（WHO）专家组提出将亚硝化试验程序（NAP试验）作为标准条件下研究药物亚硝化能力的通用体外试验系统。最近一项研究表明，使用超临界流体色谱-串联质谱SFC-MS/MS分析，在NAP检测条件下，67种原料药中的33种被证明会形成与药物成分相关的亚硝胺杂质（nitrosamine drug substance-related impurities，NDSRI），表明了NAP试验在亚硝化性评估方面的潜在应用[4]。然而，由于亚硝酸盐的浓度超过生理条件下通常存在的浓度，NAP试验是否适用于解决原料药的内源性亚硝化问题仍值得怀疑。

ICH M7为药品中致突变杂质的评估和控制提供指导，N-亚硝基化合物以及由此产生的亚硝胺均被列入关注队列。如表1所示，最近的指南要求生产商进行风险评估和确认性检测，以提供药物中胺的亚硝化性的信息。

表1 不同监管机构发布的公共信息、指南、问答文件和立法

监管机构	出版物	发布日期
Anvisa, Brazil	Normative RDC n 677/2022 – Risk assessment and control of nitrosamines in API and drug products for human use	May-22
	(url)
Anvisa, Brazil	Guideline n 50/2021, version 2 - Nitrosamines Control in active pharmaceutical ingredient (API) and drug products	May-22
	(url)
EC/EMA, Europe	EMEA/H/A-5(3)/1490 - Procedure under Article 5(3) of Regulation EC (No) 726/2004 - Nitrosamine impurities in human medicinal products	Jul-20
	(url)
EC/EMA, Europe	Call for review - EMA finalises opinion on presence of nitrosamines in medicines	Jul-20
	(url)
EC/EMA, Europe	Questions and answers for marketing authorisation holders/applicants on the CHMP Opinion for the Article 5(3) of Regulation (EC) No 726/2004 referral on nitrosamine impurities in human medicinal products	Updated over time
	(url)
EC/EMA, Europe	Nitrosamine impurities – EMA communication webpage	Updated over time
	(url)
EDQM	Revising relevant European Pharmacopoeia (Ph. Eur.) monographs to add limits for N-nitrosamine impurities, an important part of ensuring the continuity of the supply of medicines for the benefit of patients in Europe	Jan-20
	(url)
EDQM	Nitrosamines – Update from the CEP procedure (actions taken by EDQM related to holders of CEPs for valsartan in 2018; call for review to CEP holders in Oct 2019; revision of monographs)	Dec-20
	(url)
EDQM	Seven new reference standards available for the analysis of N-nitrosamine impurities	Dec-20
	(url)
EDQM	Elaborating a European Pharmacopoeia general chapter providing analytical procedures to control the relevant N-nitrosamine impurities (2.5.42 Ph. Eur. Supplement 10.6)	Jul-21
	(url)
EDQM	Work on sampling strategies and testing methods with OMCLs - Ad-hoc projects of the OMCL Network – Methods for determination of nitrosamines in sartans, ranitidine, metformin and determination of other genotoxic substances in sartans	Updated over time
	(url)
FDA, US	Control of Nitrosamine Impurities in Human Drugs - Guidance for Industry	Sep-20
	(url)	Updated Feb 2021
FDA, US	Information about Nitrosamine Impurities in Medications	Last updated Nov 2021
	(url)
Health Canada, Canada	Health Canada's Nitrosamine Impurities in Medications webpage	Updated over time
	(url)
Health Canada, Canada	Letter to Market Authorisation Holders (MAHs): Information to MAHs of Human Pharmaceutical Products Regarding Nitrosamine Impurities: Request to evaluate the risk of the presence of nitrosamine impurities in human pharmaceutical products containing chemically synthesized active pharmaceutical ingredients	Oct-19
Health Canada, Canada	Letter to Market Authorisation Holders (MAHs): Information to MAHs of Human Pharmaceutical Products Regarding Nitrosamine Impurities: Request to evaluate the risk of the presence of nitrosamine impurities in biologics and radiopharmaceuticals	Dec-20
Health Canada, Canada	Guidance document: Nitrosamine Impurities in Medications - Evaluating and managing the risks of N-nitrosamine impurities in human pharmaceutical, biological and radiopharmaceutical products	Last updated Sep 2022
	(url)
HSA, Singapore	Letter to Product Registrants: Request for all product registrants to conduct risk assessments of all their therapeutic products containing chemically synthesised drug substances for risk of nitrosamine contamination	Mar-20
HSA, Singapore	Nitrosamines Impurities in Medicines	Updated over time
	(url)	Last updated Jun 2022
MHLW / PMDA. Japan	PSEHB/PED Notification No. 1008-1, PSEHB/PSD Notification No. 1008-1, PSEHB/CND Notification No. 1008-1 - Self-inspection on Risks of Contamination with Nitrosamines in Drugs	Oct-21
	(Japanese Original), (English Translation)
MHLW / PMDA. Japan	PMDA's webpage for the Self-inspection on Risks of Contamination with Nitrosamines in Drugs	Updated over time
	(url (Japanese))
Swissmedic, Switzerland	Test method for nitrosamines	Jul-19
	(url)
Swissmedic, Switzerland	Public information - Evaluation of potential nitrosamines in connection with new authorisations	Apr-20
	(url)
Swissmedic, Switzerland	General communications - Potential nitrosamine contamination	Nov 2019, last updated Apr 2021
	(url)
Swissmedic, Switzerland	General communications - Potential nitrosamine contamination – harmonised implementation (update)	Sep-22
	(url)
TGA, Australia	Nitrosamine impurities	Nov-21
	(url)
TGA, Australia	Nitrosamine impurities in medicines - Information for sponsors and manufacturers	Nov-21
	(url)
WHO	Information Note Nitrosamine impurities	Nov-19
	(url)
WHO	WHO Prequalification Unit – Medicines request to manufacturers to conduct risk assessments to evaluate the potential for the presence of nitrosamine impurities	Apr-20
	(url)

总体而言，关于亚硝胺导致人类疾病的风险仍有许多需要了解的地方，整个领域是大量正在进行的工作的重点，旨在提供必要的科学数据以填补知识空白。

1.2 亚硝胺的化学和特性

低分子量亚硝胺通常可以以可蒸馏液体或结晶固体的形式分离。由于N-NO基团的偶极矩较大，根据所连接取代基的亲脂性，亚硝胺部分溶于水，易溶于有机溶剂。当考虑到通过标准水溶液处理程序从反应混合物中清除这些物质的效率以及分析样品的制备时，溶解度特性具有重要的意义。对于高分子量亚硝胺，如在仲胺上亚硝化的API（称为亚硝胺药物成分相关杂质，或NDSRIs），部分其他结构和官能团可以显著改变其物理化学性质。

亚硝胺的性质和反应性在很大程度上受N-NO键的两性离子共振结构的影响，该结构具有明显的双键特征，具有平面性，从而阻碍了键的旋转[5]。N-NO键可以热断裂，但通常需要暴露于高温（400-500°C）下。亚硝胺暴露于光下时容易发生光降解，因此紫外光解可以作为一种从水中去除亚硝胺的技术。

亚硝胺可以在酸性溶液中质子化，主要是在氧原子上，作为路易斯碱（Lewis碱）和氢键受体。在酸性条件下，脱亚硝化（亚硝化过程的逆反应）可以在不存在或存在催化亲核试剂（如溴离子）的情况下发生，提供仲胺和亚硝酸。亚硝胺易于还原，例如通过催化氢化、溶解金属或氢化物还原转化为相应的肼衍生物。此外，过氧化物试剂氧化亚硝胺常用于制备N-硝胺。亚硝胺可通过光解重排转化为相应的脒肟，在α-位金属化后，亚硝胺还可被烷基化和酰化形成相应的加合物[5]。已发现α-羟基-N-亚硝胺具有极强的反应性，在生理pH值下的水溶液中表现出体外不稳定性，半衰期为几秒钟，在体内形成的中间体是亚硝胺与DNA反应并显示出致癌作用机制的一部分。

N-亚硝胺可以由胺和亚硝化剂（通常为含有氧化氮的化合物，NOx，表4）在某些反应条件下形成。亚硝酸与碱性胺形成盐，加热后可进一步反应生成N-亚硝胺。这些NOx具有不同的反应活性，取决于反应介质的pH值和溶剂的性质。低pH值时，胺被质子化，反应活性较低。因此，在水溶液中有效的亚硝化取决于亚硝化物、pH值和胺的碱性（Scheme 1）。即使在中性和碱性溶液中，在催化醛的存在下，仲胺的N-亚硝化也可以实现（Scheme 2）。抗氧化剂可以抑制亚硝胺的形成，例如抗坏血酸。

伯胺很容易与亚硝化试剂反应，但相邻氢的存在使得亚硝胺迅速转化为重氮盐。因此，当仅存在伯胺时，亚硝胺杂质的形成不被视为主要风险，尽管在某些情况下可以观察到少量亚硝胺的形成。对于仲胺，形成重氮物的途径由于缺乏足够的质子而受到抑制，因此仲胺及其铵盐很容易与NOx反应，形成亚硝胺，这一过程也可由醛类（如甲醛）通过形成亚胺离子，或由卤化物通过形成亚硝酰卤化物催化。叔胺及其铵盐可通过去烷基化机制直接与亚硝酸盐反应形成亚硝胺（Scheme 3）。对于季铵离子，已有研究假定其通过重复亚硝化脱烷基化形成亚硝胺[6]。

亚硝胺也可通过非经典反应形成，如在酸性条件下与金属反应或在金属催化剂存在下氢化还原硝胺。此外，肼化合物可与氧/催化剂和过氧化氢反应产生亚硝胺，腙化合物可通过分解臭氧转化为亚硝胺。

亚硝胺的许多化学性质只在溶液中进行过研究，主要是在API的生产过程中。然而，近年来发现，在API和成品的生产或储存过程中也会形成亚硝胺。假设这种反应发生在固态或溶液和固体之间的界面（即表面）。已知亚硝酸盐、过氧化物和甲醛是多种辅料中的杂质，在配制和储存过程中，其可能单独或组合形成亚硝胺。在包装过程中，可能会形成气态亚硝化剂，当存在胺时可能会导致亚硝胺的形成。在过去几年中，已经发现了许多其他形成亚硝胺的途径，本文将在第3节对这些途径进行深入讨论。

监管机构/组织关于亚硝胺的指导文件

NISG的监管机构发布重要的指导文件分享与亚硝胺相关的信息。表1为不同监管机构应用和发布的一些关键公共信息、指南和立法。2018年以来，因为亚硝胺杂质在药品中的含量超过可接受摄入量（AI）限值，监管机构采取了召回等市场行动。

在证实了血管紧张素-II受体拮抗剂（也称为“沙坦”）中存在亚硝胺后，许多监管机构对二甲双胍和雷尼替丁采取了召回等措施。基于“沙坦”获得的经验，自2019年开始，许多监管机构在一些辖区评估人用API和药品中亚硝胺的质量风险和风险控制的考虑因素，大多数监管机构采用一种通用的三步方法来指导行业评估和控制上市药品中的亚硝胺，包括：

第一步：风险评估；

第二步：确认性检测；

第三步：根据需要更新上市许可

监管机构采用各种工具向行业和公众传达与亚硝胺风险缓解相关的活动，并通过广泛合作，协调科学指导。例如，EMA成立了亚硝胺实施监督小组（NIOG），包括定期与行业贸易协会举行会议等。网络研讨会也是FDA和加拿大卫生部等机构经常采用的一种方式，目的是介绍最新情况并促进监管机构和行业之间的讨论。为配合监管机构采取的行动，一些机构，如FDA、加拿大卫生部、欧盟官方药物管制实验室（OMCL）网络等，开发并公布了测定API和药品中亚硝胺的分析程序，以支持确认性检测。

活性药物成分的根本原因和风险要素

评估潜在亚硝胺形成或引入的过程是一项复杂的挑战。对亚硝胺和亚硝胺前体的所有潜在来源（包括不明显的来源）进行综合分析，可为亚硝胺的风险评估建立框架。监管机构已就评估亚硝胺风险的必要性向药品生产商发布了指南（表1）。本文讨论了评估API和药品中亚硝胺的风险时应考虑的根本原因。表2总结了API中亚硝胺形成和污染的根本原因和风险因素。

表2 活性药物成分（API）中亚硝胺形成和污染的根本原因和风险因素示例
根本原因描述	根本原因分类	潜在或已确认的亚硝胺示例	风险因素
亚硝胺仅由API/API 中间体/SMs 的结构成分形成	API的固有特性	NDMA	硝基和仲胺或叔胺都是同一分子的结构成分（例如，雷尼替丁和尼扎替丁）。
亚硝胺作为一种副反应在生产/储存过程中无意中形成	工艺设计和控制	NDMA, NDEA, NMBA, NEIPA, NDIPA, NDBA, MNP, CPNP	1. 活性胺的亚硝化胺源： API、反应副产物、API中间体、起始物料、试剂、溶剂、催化剂（及其降解产物）。产生稳定亚硝胺的活性胺的来源包括仲胺、叔胺和季铵盐。叔胺可能含有仲胺杂质，或者叔胺可能通过脱烷基化途径生成可进行亚硝化的仲胺。亚硝化剂来源：在生产过程中有意引入的亚硝酸盐（例如，重氮化或作为叠氮化物的还原剂）、硝酸、亚硝基烷基、硝基烷基、肟在许多情况下，亚硝化发生在酸性条件下。然而，在中性或碱性条件下也可以观察到亚硝化，例如，当存在羰基催化时。在生产过程中无意引入的亚硝化剂，例如可能使API暴露于大量空气中的NOx的流化床干燥。 2. 肼官能团氧化为亚硝胺可能在反应副产物/降解产物、残留的API中间体、起始物料、试剂中发现肼官能团。
亚硝胺作为工艺起始物料/中间体直接引入，作为合成工艺的一部分	工艺设计和控制	MNP, CPNP	亚硝胺官能团可能存在于起始物料、中间体（包括起始物料上游）中。
活性炭表面催化亚硝基化合物的形成	工艺设计和控制	NDMA	活性炭的使用。
使用含有亚硝胺/亚硝胺前体的回收材料（例如溶剂a、试剂、催化剂）	质量和合规	NDMA, NDEA	已确认使用回收的三丁基氯化锡、三乙胺或溶剂是亚硝胺污染的来源。
多产品设施中物料与亚硝胺/亚硝胺前体的交叉污染（例如，使用共用设备）a	质量和合规	NDMA, NDEA	由于批次间清洁不当，在由不同工艺生产的API中发现了由一种工艺形成的杂质。
工艺步骤操作/设计不当导致亚硝胺清除不充分	质量和合规	NDMA	1、操作不当：水/有机分离执行不当，固体分离过程中洗涤不充分。 2、纯化步骤不充分：纯化步骤不足以将亚硝胺清除到可接受限度以下。
使用含有亚硝胺/亚硝胺前体的受污染原料（例如溶剂a、试剂、催化剂）	质量和合规

在新鲜溶剂（例如甲苯、甲醇、二氯甲烷、甲醛、甲酸）中发现了胺和亚硝胺杂质。亚硝酸盐杂质存在于叠氮化钠、水、碳酸钠、碳酸氢钠、活性炭和氢氧化钠中。

a 可能适用于药品和原料药的风险因素。

表3和表4分别列出了胺类和亚硝化剂来源的亚硝胺前体。

表3 亚硝胺前体-胺类的示例
仲胺、叔胺、胺和季铵盐的潜在来源	示例
原料（Raw materials）	胺碱（Amine bases）、四烷基季铵盐
溶剂中的微量杂质	N，N-二甲基甲酰胺（DMF）中的二甲胺
叔胺的脱烷基化产物	三乙胺中的二乙胺
酰胺的碱性水解	N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）中的N-甲基-4-氨基丁酸
合成试剂的残留	二甲胺
API脱甲基或其他相关物质	N-去甲基西地那非、N-去甲基文拉法辛、去甲基-溴己新
API	卡维地洛或普萘洛尔

表4 亚硝胺前体-亚硝化剂的示例
亚硝化剂的潜在来源	示例
合成试剂	亚硝酸、亚硝酸钠、硝基烷烃或亚硝酸烷基酯
试剂和溶剂中的污染物	叠氮化钠、硝酸盐中的亚硝酸盐
副产物	还原条件下的硝酸、氧化条件下的羟胺、硝基甲烷重排为亚硝酸甲酯
水中的杂质	氯胺、亚硝酸盐
单元操作	流化床干燥工艺中空气和加热产生的NOx
工艺助剂	活性炭催化固定空气中的氮气和活性氮的形成

API中亚硝胺杂质的一个主要来源是有意将其作为起始物料或合成中间体引入生产工艺中（表2），如利福平和利福喷丁原料药中分别存在1-甲基-4-亚硝基哌嗪（MNP/MeNP）和1-环戊基-4-亚硝基哌嗪（CPNP），其在生产过程中转化为含有肼官能团的中间体。生产商应谨慎使用回收的试剂和溶剂，以限制原料药中亚硝胺杂质的存在。

总体而言，亚硝胺中间体和起始物料在API合成中的应用相对较少。更可能的情况是亚硝胺无意中被引入到生产过程中，或者作为起始物料或其他原料中的污染物（表2）。在某些情况下，溶剂或催化剂的回收会产生亚硝胺，然后将其引入后续工艺步骤，从而导致API污染。

原料药中出现亚硝胺杂质最普遍的根本原因是其在生产工艺步骤中的无意形成。尽管已经描述了多种形成途径，但在API生产中亚硝胺的形成可归纳为两个反应：肼官能团的氧化或易受攻击的胺与亚硝化试剂（如亚硝酸）反应。

1，1-二取代肼氧化为亚硝胺是一个简单的反应，可能由空气中存在的氧气或臭氧引发（Scheme 4）。单取代肼也容易氧化，但生成的亚硝胺随后会快速生成高反应性重氮盐，最终成为原料药中杂质的风险很小。无论作为原料、合成中间体、反应副产物或降解产物引入1，1-二取代肼，或API本身存在1,1-二取代肼部分（不论是否存在氧化条件），其工艺均应被视为存在风险。值得注意的是，1，1-二取代肼也可能作为降解产物通过水解释放，随后被氧化为亚硝胺，这将更难进行控制，因为在适当条件下，这类降解产物在储存过程中可能会随着时间的推移而增加。

3.1 可亚硝化胺的来源

表3列出了一些可能作为亚硝胺前体的胺的潜在来源。任何常规亚硝化剂都容易与伯、仲脂肪族和芳香族胺发生亚硝化反应。当被亚硝化时，伯胺会短暂形成亚硝胺，这些亚硝胺会迅速脱水形成相应的重氮盐，而仲胺在药物中形成亚硝胺污染的风险最大，因为仲胺可以形成稳定的、可分离的仲胺亚硝胺。尽管历史上认为叔胺和季铵盐与亚硝化剂几乎不反应，但其实际上能够通过脱烷基化途径亚硝化，尽管速率低得多。除了在生产过程中使用上述可亚硝化胺作为原料带来的风险外，含有仲胺、叔胺或季铵盐的杂质、降解产物和与API相关的中间体也有形成亚硝胺的风险。

由于其结构和反应性，某些API本身也可能作为亚硝胺前体。原则上，任何仲胺都可能与亚硝化剂发生反应，形成NDSRI。但实际上，由于立体电子效应，某些仲胺的反应活性可能会降低。此外，原料药的仲胺片段是常见的工艺杂质，在一些原料药的药典杂质概况中有提及。API结构中的叔胺官能团可发生亚硝化脱烷基化（Scheme 3）形成仲胺，如2-(二甲基氨基甲基)-吡咯可转化形成NDMA。

3.2 亚硝化剂的来源

表4为可能作为亚硝胺前体的亚硝化试剂的潜在来源。仲胺的亚硝化通常为胺与亚硝酸阳离子（NO+）或三氧化二氮（N2O3）的反应。胺的亚硝化与pH有关，通常在酸性条件下（pH 3-4）更快。在酸性溶液中，最常见的途径是亚硝酸和仲胺，还可能是通过自由基途径与NO/O2生成亚硝酰卤化物。此外，醛对亚硝化也具有催化作用，从机理上讲，醛催化剂与仲胺反应形成亚胺，向亚胺中加入亚硝酸盐会形成亚硝酰供体，其可与另一当量的仲胺反应形成亚硝胺并再生醛催化剂，并且即使在中性或碱性介质中，该途径也可能发生。

水可能含有残留的亚硝化剂。例如，水中的氯胺与含胺药物（如雷尼替丁）和氧气反应生成 NDMA。制药过程使用的水中也可能存在亚硝酸盐，研究表明在API生产过程中的亚硝酸盐水平非常低（< 0.01 mg/L），大多数情况下不会与碱性仲胺反应生成大量的N-亚硝胺（pKa > 9.5）[7]。然而，使用碱性较低的胺、升高温度或低pH值条件以及较高的亚硝酸盐水平有可能产生一定水平的N-亚硝胺，如果下游工艺不能有效清除，可能导致API中存在一定量的N-亚硝胺。

活性炭是API生产过程中常用的原料。研究显示，在有氧条件下，活性炭可促进仲胺转化为N-亚硝胺。该机理与活性炭表面吸附的活性氮物质的存在有关[8]。

某些生产操作会产生亚硝化条件，如API生产中的流化床干燥，可能会创造有利的亚硝化条件（NOx和热量）。

亚硝化剂和胺前体同时存在于API结构中的例子很少。研究发现，原料（包括溶剂、试剂和起始物料）、活性物质以及中间体均可能含有能够形成亚硝胺的官能团。因此，在评估是否存在亚硝胺、肼或亚硝胺前体时，需要进行整体评估。在多数情况下，许多亚硝胺杂质的可接受摄入量极低（即低于ICH M7中定义的致突变杂质的毒理学关注阈值1.5µg/天），且低于ICH Q3A中的杂质阈值。当亚硝胺为已知杂质时，生产过程可能需要更彻底的纯化步骤来清除它们，因此，批次检测仍然是证明亚硝胺杂质不超过可接受水平的重要组成部分。

药品的根本原因和风险因素

API生产过程中与亚硝胺形成相关的风险因素通常都有详细的记录，并可归因于所使用的原料和条件。虽然第3节所述的可亚硝化胺和亚硝化剂的来源在评估与药品相关的风险时也是相关的，但鉴于制剂往往具有不同的性质，评估药品中亚硝胺形成的风险并没有那么简单。表5列出了药品中亚硝胺形成的根本原因和相关风险因素。如上所述，仲胺是形成稳定且可分离的亚硝胺的最大风险。含有胺官能团的药物通常以其酸式盐的形式分离，这也可能促进亚硝胺的形成。

表5 活性药物成分（API）中亚硝胺形成和污染的根本原因和风险因素示例
根本原因描述	根本原因分类	潜在或已确认的亚硝胺示例	风险因素
DP生产/储存期间API中胺官能团的亚硝化	处方设计和控制	NNV, NMBA, NDSRIs	仲胺API 含微量亚硝酸盐的辅料有助于API和亚硝化剂接触的单元操作，如湿法制粒将API暴露于大量空气中的NOx的工艺，如流化床干燥亚硝酸盐/氯胺/亚硝胺含量高的水或工艺助剂向处方混合物提供能量的单元操作，如制粒（湿法或干法）和压缩（压片）
工艺条件下API中活性胺官能团的降解/亚硝化	工艺设计和控制	正在进行根本原因调查，以确定降解途径对药品中仲胺形成的贡献	叔胺可通过亚硝酸脱烷基化途径反应生成仲胺，仲胺可能在亚硝酸盐存在下发生亚硝化 API中的酰胺水解可能会释放出仲胺化合物，仲胺在亚硝酸盐存在下发生亚硝化在加热的低pH条件下的单元操作可能促进脱烷基化/亚硝胺的形成，如湿法制粒、喷雾干燥，压片、粉碎
DP工艺中胺官能团的亚硝化（API中的亚硝化除外）	工艺设计和控制	NDMA, NDEA, NDBA, NDPA	存在亚硝酸盐来源时的API降解物、API反离子、API杂质（仲胺、叔胺和季铵盐）含仲胺的辅料作为可亚硝化部分（例如葡甲胺）的潜在来源
源自泡罩包装组件的亚硝胺，在热封过程转移到产品中	工艺设计和控制	NDMA, NDEA	含有硝化纤维素（潜在亚硝酸盐来源）的泡罩包装含有仲胺的油墨在热封过程中挥发
源自包装的亚硝化剂，在热封过程中与片剂中的胺反应	工艺设计和控制	NDMA	含有硝化纤维（潜在亚硝酸盐来源）的泡罩包装含有可亚硝化官能团的API降解物、API反离子、API杂质

辅料可能也提供了亚硝酸盐的来源，尽管其通常以百万分之一的低的水平存在。不同的辅料含有不同水平的亚硝酸盐，取决于辅料生产过程中使用的原料和加工步骤（例如滴定、氧化和漂白）。辅料中的过氧化物杂质可能会氧化API中间体或降解产物中存在的肼，从而生成亚硝胺，但这一风险因素仍有待确定。

亚硝胺形成的另一个潜在来源可能是生产单元操作，如湿法制粒可能通过溶解和混合反应物来促进API和亚硝化剂之间的接触，特别是当工艺步骤在最佳pH范围内进行时。

叔胺通常比仲胺反应慢约1000倍形成亚硝胺，但某些叔胺含有大大促进脱烷基化步骤的结构特征，例如，富含电子的杂芳族部分或可稳定碳正离子的其它官能团。在某些情况下，如湿法制粒、喷雾干燥等，叔胺可通过亚硝化脱烷基化产生一定的仲胺产物。药品中仲胺的形成还可能通过酰胺的水解形成。由于与API相关的杂质通常被控制在较低水平，因此高剂量产品和含有大量活性仲胺杂质的产品，亚硝胺风险通常更为显著。

药品包装可能是亚硝胺污染的另一个来源。硝化纤维素铝箔的使用与亚硝胺的形成有关。研究显示，印刷油墨的胺组分可与硝化纤维素反应，生成挥发性亚硝胺[9]，在高温密封过程中，这些物质会蒸发并沉积在药品上。此外，高温热封过程可能产生挥发性NOx，其可能与药品中的胺反应，产生亚硝胺杂质。

更好地了解药物产品中亚硝胺形成的根本原因有助于制定风险缓解策略，如下所述。

其他来源的根本原因和风险因素

（与原料药、原料药合成和原料药处方或生产工艺无直接关系）

表6为不属于表3和表5的一些根本原因和风险因素，包括稳定性试验过程中（如使用亚硝酸盐来控制湿度）或分析程序中（如高温）由于所用条件而形成的亚硝胺，其不是来自于原料药合成或药品处方和包装步骤。

表6 亚硝胺形成和其他来源污染的根本原因和风险因素示例
根本原因描述	根本原因分类	潜在或已确认的亚硝胺示例	风险因素
含胺药物在稳定性过程中的人为降解（例如，使用亚硝酸钠溶液控制湿度）	工艺设计和控制	N-亚硝基卡维地洛、N-亚硝基普萘洛尔	在稳定性研究中使用亚硝酸盐控制湿度 API样品储存在某些能够释放亚硝酸盐的玻璃瓶中
分析程序缺乏特异性	质量和合规	DMF与NDMA共洗脱，DMF的次要同位素缺乏分辨率	假阳性的原因
用于测量亚硝胺的分析程序中人为形成亚硝胺	质量和合规	NDMA	在分析程序中加热API，使用顶空GC-MS技术的雷尼替丁用二氯甲烷萃取溶解的API或其杂质与某些HPLC小瓶中释放的亚硝酸盐发生反应
来自弹性材料（例如橡胶塞）的亚硝胺污染物	工艺设计和控制	NDMA	胶塞、弹性材料可能含有固化工艺中产生的亚硝胺
从季铵阴离子交换树脂中浸出的胺与液相中存在的亚硝化剂反应	质量和合规	NDMA	用于水消毒的氯胺与DMA反应，DMA从用于去离子的阴离子交换树脂中浸出，在纯化水生产过程中产生NDMA
亚硝胺是API结构的一部分或作为作用机制的一部分	API的固有特性		吗多明（Molsidomin）在体内通过亚硝胺产生NO。吗多明的一种生物活性代谢物是N-吗啉基-N-亚硝基氨基-乙腈

亚硝胺的形成是试验条件设计的产物，而不是与药物相关的真实风险。总体而言，在进行分析程序开发时，应格外小心，避免亚硝胺的人为形成。

在其他情况下，某些生产步骤中使用的橡胶或阴离子交换树脂的可浸出物导致了NDMA或DMA的存在。用于水消毒的残留氯胺可与DMA反应形成NDMA。橡胶塞等弹性材料是药品中亚硝胺污染物的另一个潜在来源。值得注意的是，一些药物在其结构中含有N-亚硝基部分（如链脲佐菌素 streptozotocin），或N-亚硝基是药物作用机制的一部分（如吗多明 molsidomin）。总的来说，为了全面了解潜在风险，有必要评估原料药和药品的所有成分及其生产工艺，以充分了解胺类和亚硝化剂的潜在作用以及它们可能结合在一起的时间点。有了足够的知识，就可以进行适当的风险评估，并设计风险缓解策略。

控制策略和风险缓解措施

了解药物中亚硝胺杂质存在的风险因素和根本原因（表2-6），为实施有效的风险缓解和控制策略提供了基础。通过风险评估、强化处方和生产工艺设计策略以及有效的质量管理体系（PQS），可将亚硝胺杂质对患者的风险降低至可接受的水平。质量风险管理是有效PQS的重要组成部分，可用于指导药物中亚硝胺杂质相关风险的评估、控制和缓解。有效的PQS包括按照合规性和良好生产实践（GMP）控制亚硝胺杂质，包括但不限于：

药品及其组分质量属性的可接受性；

产品生命周期内供应链合作伙伴的可接受性和持续可接受性；

外包活动的监督，如工艺材料的回收和再利用；

确保人员进行适当培训。

API和药品生产工艺应在一开始就进行设计，以尽可能避免亚硝胺杂质的形成或引入。鉴于药物和天然分子中普遍存在胺官能团，以及胺在API生产中作为起始物料、试剂和有机碱的重要性，完全避免使用胺是不现实的。此外，亚硝胺和亚硝酸盐在环境来源（如水）中的存在也可能将其引入生产工艺。亚硝化是一种有用的合成方法，可能在所有情况下都无法替代。

尽管存在这些挑战，但生产商应对生产工艺有足够的了解，并制定适当的控制策略，以确保患者接触的亚硝胺杂质低于AI限值。为了建立药品中各种亚硝胺杂质的适当控制策略，有必要确定AI限值，其中包括使用足够特异和灵敏的分析程序对API和药品进行检测。在已确认药品中存在亚硝胺风险的情况下，有效的控制策略至关重要。

监管机构已公布了几种亚硝胺杂质的AI限值（见表1和表7）。利益相关方应参考各监管机构的指南，以获得其推荐的既定AI限值。

为了降低亚硝胺杂质的风险，在API、辅料和药品的开发和生产过程中可以采用多种策略。了解用于辅料、API和药品生产的水纯化工艺，并通过分析确保亚硝胺和前体的水平在预期目的下是可接受的，有助于降低亚硝胺风险。辅料、API和药品生产用水的质量从饮用水到注射用的高纯度水，由于API生产中使用的饮用水可能含有较低水平的亚硝酸盐和亚硝胺，且具有区域差异性，因此应了解控制亚硝胺和亚硝酸盐的水平。常见的水纯化技术包括紫外线照射、臭氧分解、氯化/水合氯醛、反渗透和蒸馏。紫外线照射是光化学降解亚硝胺的有效技术。相反，使用氯或一氯胺进行水消毒可能产生亚硝胺，臭氧分解可能产生氮氧化物，这是已知的亚硝化试剂。

将API生产中使用亚硝化剂的步骤定位在存在仲胺或叔胺的步骤的上游，并确保其被充分清除，是降低亚硝胺形成风险的有效策略。然而，在亚硝化条件和胺不可避免地同时存在的情况下，将此类步骤定位于生产过程的早期并使用有效的纯化操作可以降低风险。可利用形成或引入的亚硝胺的化学转化（包括常见的氧化和还原转化）来去除亚硝胺。或者利用特定的单元操作（如萃取、蒸馏、结晶-过滤、洗涤和干燥步骤）清除亚硝胺至可接受水平。

无机碱（如碳酸钾）、伯胺（如正丁胺）或弱亲核碱可用作仲胺或叔胺的替代，相关的风险缓解策略是避免使用酰胺溶剂，如DMF、N，N-二甲基乙酰胺和NMP，这些溶剂可能含有生产过程中的残留仲胺，或者可能在某些工艺条件下水解产生仲胺。同样，避免使用硝基烷烃作为溶剂或试剂会减少亚硝试剂在生产过程中残留的可能。优化和控制工艺参数，如pH值、温度、浓度、速率和处间，在减少亚硝胺的形成方面也很重要。

通过对回收工艺、设备清洁程序、验证计划、相关信息的了解以及对回收工艺材料的承包商进行资格认定，可以降低回收材料（包括溶剂、试剂或催化剂）中引入亚硝胺或其前体的风险。

对药品生产和储存过程中亚硝胺形成的影响因素的认识不断发展。尽管已在溶液中对胺的经典亚硝化进行了广泛研究，但这些条件不一定代表用于药品生产的条件。例如，对于固体口服剂型，常见单元操作（如制粒）对药品处方中亚硝胺形成的影响尚未得到充分研究。在流化床干燥中，通过使用洗涤剂控制NOx的引入可能是有效的。

检测辅料中亚硝酸盐含量的研究有助于选择辅料和设计处方，从而将亚硝胺风险降至最低。各种辅料中亚硝酸盐含量的信息已经公布，这些信息可用于指导辅料的选择。应注意的是，对于许多辅料，其亚硝酸盐的含量取决于供应商，即使来自同一供应商，也可能有批次之间的差异。可通过在其质量标准中包含适当的亚硝酸盐限值来确保辅料的质量。降低辅料中的亚硝酸盐水平是降低药品风险的一种选择，但需要制药行业和辅料供应商的合作努力。合理预期，含有将pH值控制在中性至碱性范围内的辅料的药物制剂能有效缓解其亚硝化。药物-辅料相容性研究和加速稳定性研究有助于确定亚硝胺和亚硝胺前体形成的风险，并指导选择合适的储存条件和容器。

生产商也可以通过适当减少使用含有硝基纤维素的容器密闭组件，或通过控制可能与其接触的材料的胺含量，来降低亚硝胺形成的风险。通过在药物处方中加入亚硝化抑制剂，抑制结构中含有仲胺和辅料中含有亚硝酸盐的API形成亚硝胺是一种有前景的策略。在口服固体制剂的研究中，通过在制剂中加入抗氧化剂（如抗坏血酸），证明了对4-苯基哌啶盐酸盐亚硝化的抑制作用。此外，氨基酸如甘氨酸、赖氨酸和组氨酸被证明能抑制溶液中的亚硝化[10]。随着药品中有关亚硝胺科学知识的进步，预计还会出现其他风险缓解方法。最终，当在药物中检测到亚硝胺时，基于可靠科学数据的全面根本原因调查将为最适当的风险缓解措施和控制策略提供依据。

结论

自2018年6月对药物中亚硝胺的存在有了更多的了解以来，对于药物中亚硝胺的认识和控制发生了变化。监管机构和制药行业将继续采取措施，解决与亚硝胺相关的问题，确保患者不会面临不必要的风险。

监管机构的一些措施包括：在亚硝胺水平超过可接受水平时采取行动（例如，产品召回、与生产商进行沟通)，并及时向医疗保健专业人员和公众提供信息。如本文所述，监管机构继续相互合作（例如，通过与NISG和NITWG的讨论），并向利益相关方发布指导文件，以提高认识并与利益相关方分享信息。制药行业一直在积极应对这些问题，确保上市药物的持续安全性、有效性和质量。这些努力以及对一些与亚硝胺相关的潜在风险因素和风险缓解措施的更深入了解，有助于制定有效的控制策略，以消除或减少患者接触药物中的亚硝胺。

参考文献

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10. Nanda KK, Tignor S, Clancy J, Marota MJ, Allain LR, D'Addio SM 2021. Inhibition of N-Nitrosamine Formation in Drug Products: A Model Study. Journal of Pharmaceutical Sciences 110(12):3773-3775.

来源：IPEM

药品中亚硝胺杂质的根本原因和风险因素的监管经验

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