史上最详细HPLC生命周期风险评估指南！

容颜迟暮

史上最详细HPLC生命周期风险评估指南！
来源：OurGMP


　　本文的核心问题是对于——仪器出现故障的可能方式;以及您的实验室是否能够检测出这类故障的结果分析!提到对HPLC进行生命周期的风险评估，多数人会很惊讶，其真正意义是什么?4Q模型是什么?设计认证 (DQ)、安装认证 (IQ)、操作认证 (OQ) 和性能认证 (PQ)分别啥意思?


　　笔者认为HPLC生命周期的风险评估是：利用操作性色谱仪寻找问题，以确定这些问题是否能够在性能认证 (PQ) 中被发现，或在操作认证 (OQ) 中被避免。


　　比如说，GxP 法规实验室必须对其色谱仪进行认证，以证明仪器切合目的要求。


　　一起来看看美国药典中规定的基于 4Q模型认证过程，它通常用于认证液相色谱仪。


　　美国药典认证4Q模型是什么?


　　美国药典 (USP) <1058> (1)中记载的 4Q 模型由四个彼此关联的阶段组成：


　　设计认证 (DQ)、安装认证 (IQ)、操作认证 (OQ) 和性能认证 (PQ)。


　　从 4Q模型的角度对高效液相色谱的生命周期风险评估进行讨论。我们将从使液相色谱在操作认证阶段(PQ 阶段)出现问题的原因出发，进行HPLC 仪器的生命周期风险评估。


　　如何通过确定问题帮助我们管理并降低其他阶段的仪器风险?


　　我们将从这个角度考察系统适用性测试及其与设计认证 (DQ)、安装认证 (IQ)之间的联系将如何解决部分(但不是全部)仪器问题。


　　制药行业中有多需要风险管理和风险评估?


　　在过去十年中，风险管理和风险评估已经成为了制药行业中的专业术语，是 ICHQ9 中质量风险管理文章的主题。但是，这对监管机构和制药行业到底意味着什么呢?


　　从监管机构的角度出发，行业必须进行风险评估以确定某个活动或过程中最关键的部分，并在此处投注大量努力降低风险。这是将稀有资源放在最需要的地方，并确定风险管理改进的一种手段。而从行业角度出发，这通常是能够证明事半功倍的一种手段。


　　HPLC每个模块可能发生哪些错误?


　　我们从可能使操作性 HPLC 出现问题的功能开始讨论。

　　如图 1 所示，液相色谱由四个模块组成：泵、进样器(自动进样器)、柱温箱和检测器。由于我们的目的是考察液相色谱仪的认证而非方法性能，因此图中省略了色谱柱。


　　每个模块下方列出了可能发生的主要错误。请注意，这个列表并不详尽，此外还可能临时出现一些错误。然而，为使讨论简单起见，我们决定从抽象角度看待这个问题。


　　如果您实验室中的仪器不具备某些特定功能，那么一些问题可能不会发生，例如等度泵将不会产生梯度错误。


　　在已经列举出主要错误后，我们需要考虑这些错误可能在 OQ 或 PQ 中被检测到的情况，如表 1 所示。


　　其中 PQ 分为三个方面：系统适用性测试 (SST)、检测问题的仪器以及称为额外 SST 的一组，它可以对 SST 中涵盖的参数进行测定。


　　我们不知道的仪器性能认证?


　　我们讨论的重点在于仪器生命周期的操作阶段，我们也需要考虑 PQ。目前 USP <1058> 中的一项歧义涉及到了 OQ 和 PQ。特别是它们应该包含哪些内容以及由谁对其负责。在历史上，USP上表中显示数字对应的各种错误的讨论如下：


　　1. 流速变化将影响色谱峰保留时间的精确度，明显的流速或梯度错误可能使色谱峰超出预期保留窗口之外。


　　2. 交叉污染仅能在系统适用性测试中包含空白进样时被检测到(参见关于精益西格玛与科学合理 SST 的讨论)。


　　3. 柱温箱温度的变化将导致色谱结果或保留时间的改变。


　　4. 检测器响应值要如何变化才能被“检测到”?


　　5. 灯能量检测是否作为 SST 重点关注内容以外的 PQ 的一部分。


　　6. 需要利用空白进样或色谱图中的适当峰面积确定信噪比。


　　7. 这取决于仪器本身及其使用方式。如今，许多仪器在开机时均采用氘发射谱线进行波长诊断测试。


　　8. 如果灯能量低于某一特定水平，某些仪器可能会发出警告。


　　9. 需要进行检测器灯能量的手动检查。


　　<1058> 于 2008 年首次实施之前采用的是 1987 年美国食品和药品管理局 (FDA)的过程认证指南，并将其应用于分析仪器认证中。


　　该指南得到了实验室和服务供应商不同方式的诠释。<1058> 充分认识到了这一不同，如表 1 下方列出的信息所示：


　　表 1：可能出现的 LC 仪器错误以及操作认证 (OQ) 或性能认证 (PQ) 对这些错误的检测能力

　　设计认证 (DQ)、安装认证 (IQ)、操作认证 (OQ) 和性能认证 (PQ)


　　仪器的操作认证(OQ)和性能认证(PQ)到底有啥不同?


　　如果仪器进行了大修或改造，应该重复进行相关操作认证(OQ)或性能认证(PQ)测试 因此，在这种情况下可以认为OQ和 PQ可以互换。


　　但 USP <1058> 还提供了以下 OQ和 PQ 的定义：


　　操作认证是证明仪器在特定环境中能够依据其操作性能指标正常运行所必需的一系列书面活动。


　　性能认证是证明仪器能够依据用户定义的性能指标持续稳定运行，并能适用于预期用途所必需的一系列书面活动。


　　因此，虽然存在歧义，但OQ和PQ 的确具有完全不同的功能。


　　• OQ与标准化条件下的仪器测试相关，因此可以相对于DQ 确认仪器在实验室中的正确操作。


　　• 而 PQ 则针对重复进行 OQ 之间的仪器在实际使用条件下的适用性。


　　任何“新”仪器在用于产生 GxP 数据之前都必须进行 OQ 和 PQ


　　某些实验室可能会在 OQ 或 PQ 需要重复进行的条件下做出某些选择。我们认为，任何“新”仪器在用于产生 GxP 数据之前都必须进行 OQ 和 PQ。与购买用于 GxP的仪器相同，其他仪器对其工作的适用性将记录在 DQ 的开头。这一举措将明确仪器的预期用途，同时 OQ 的执行时间将说明该仪器切合目的要求的原因。

　　如图 2 所示。在这个简化的 V 模型中，更容易看出4Q 各阶段之间的关系。图2还强调了，在仪器进行重要升级或采用以前没有涉及的新方法时，都需要对设计认证 DQ 进行审查以确保仪器的适用性。如果没有这个反馈回路，将会存在仪器无法适用于新应用的风险。另外，由于 DQ 和 OQ 之间存在的联系，这幅图还着重表明 OQ 中是否需要包含不同的设定点以测试使用范围。


　　根据我们所讨论的风险，操作认证能够涵盖：


　　• 新仪器的认证;


　　• 在一个确定时间段之后对现有仪器的重新认证，通常与预防性维护服务联系在一起;


　　• 大修后的重新认证;


　　• 由于进行升级或开展超出现有范围的新应用而需要扩展已认证仪器的操作范围;


　　• 已认证仪器的大幅移动，附带风险评估中对于 OQ 测试的书面判定结果。OQ 用于证明该仪器在固定的时间点处依据 DQ 中的性能指标进行操作，从而证明其符合预期用途。此时需要重申USP <1058> 中的陈述，即常规分析测试中不包含 OQ 测试。


　　HPLC 系统通常需要每年进行一次重新认证?


　　OQ 相对于 PQ 的不确定性之一在于需要确定仪器生命周期中应该执行性能认证的频率， 以及触发认证要求的原因。HPLC 系统通常需要每年进行一次重新认证，从而将仪器维护与认证工作联系在一起。这种关联使得用户可能认为仪器在维护过程中修正了以前未能检测到的错误，但也因为这项错误在维护中得到了修正，因此后续认证测试中将不再对其进行评估或检测。


　　但在进行进一步考虑之前，监管实验室了解需要执行的维护工作并明确执行才是最根本的举措。多数 HPLC 维护工作都与使用耗损有关，因而维护程序对泵密封垫等某些消耗性部件的更换进行了规定。


　　所更换的其他任何部件均列于服务报告中(由于需要付费，因此这是一般情况，但仍应根据合同而定)。度固件升级必须在安装之前经过预先批准，同时利用从制造商或服务代理机构获得的信息进行风险评估，以确定重新认证的级别和程。


　　此外，预防性维护 (PM) 报告应包含 PM 过程中进行的任何测试以及对所有测试故障的描述，而实验室则应根据这些信息采取措施。典型的测试可能包括泄漏测试或温度测试，但这取决于仪器制造商或服务供应商。相关人员应始终确保计划性维护或仪器维修中所执行的操作在停止前均得到了完整记录和充分了解。


　　实际上实现全面检查只有一种方法，就是先进行预 PM OQ，然后进行 PM，最后再进行后 PM OQ，而这并非最明智的做法!


　　进行分析时，每次进样需要花费 30分钟，系统适用性测试包括 5 次标准品重复进样和一次空白进样：GMP 法规或药典中有哪里明确规定需要空白?没有任何一处有规定。 结果以取消空白进样而告终，因此节省了重要的 30 分钟，这的确值得庆贺!


　　空白进样有什么意义吗?


　　更重要的是，它是科学合理的吗?空白进样可以确定基线的平直度和噪音水平，以及是否存在来自自动进样器的交叉污染(见表 1) 。是的，您可以省略空白进样，但如果在分析样品之前就能发现问题，将会为以后的实验室调查节省更多的时间——但前提是您的 SST 中包含空白样品。


　　在此我们需要明确，在重新设计流程之前了解任务取消后您将面临的风险至关重要。您需要对一次进样中节省的 30 分钟(对多数过夜运行的 LC 进样来说微乎其微)与运行后(如果运行失败)寻找指明原因的实验室调查所耗费的时间进行权衡。


　　仪器持续性能的评估SST 专为满足 USP <621> (8) 等药典的要求而设计，并在记录色谱系统性能方面发挥着分析运行层面的关键作用。


　　如何帮助实验室确定其监管上的缺口?


　　从科学合理性和数据完整性两方面考虑，有助于实验室确定其监管防线上存在的缺口。代替仅处于理论层面的单纯思考：用“如果……会怎样”反映真实情况： “发生这种情况对性能的潜在影响是什么，我们应怎样在审计中作出应对?”


　　在实际操作中，某些错误模式可能无法得到检测


　　这在一定程度上取决于实验室使用仪器的方式(例如，仪器开启时应利用特征明确的灯发射谱线启动波长诊断检查，那么仪器关闭再打开后也是如此吗?)而通过保留时间差异等条件可能检测到的其他一些问题(例如流速和温度) 则取决于实验室中的色谱方法实践 (例如正式制定与峰识别窗口有关的可接受标准) 。


　　最新FDA 指南希望避免采用进样作为“重复测试直到满足要求”手段


　　对 SST 的持续监测(包括确定的有助于检测表 1 列出错误模式的附加要求)都必须集成到控制 CDS 软件中。SST 数据的定期审核将能够符合 FDA 指南草案对于方法验证的要求，在某种程度上与软件所要求的定期审核相似。


　　此方法可用于提供支持附加法规认证决策的风险框架，例如从基于每年固定要求的维护或认证转为基于用途的认证模式。这一优势已成功应用于实验室之外的领域 ，因为基于方法的风险评估框架已经考虑了错误模式以及潜在错误的可检测性。


　　另外还需要注意待分析样品以便实现对色谱性能的评价，因为最新的 FDA 指南希望避免采用进样作为“重复测试直到满足要求”的手段。因此所有工作都需要包括在书面规程中，同时产生的数据均应接受审核。


　　当检测到仪器故障时，我该做什么?


　　当检测到仪器故障时，这台仪器必须停止工作(以免被其他分析人员使用) ，并启动相应实验室规程考察仪器故障对之前分析结果产生的潜在影响。通常，仪器在修好后必须执行适当级别的重新认证，之后方可重新投入使用。


　　取决于仪器的服务合同，小修可由实验室人员进行(如更换密封垫、单向阀或灯) ，而大修则要由服务代理机构执行。无论维修工作由谁完成，重要的是维修后以及仪器重新投入使用之前的重新认证需要采用一致的方法。有时，实验室完成的小修可能与服务代理机构完成的大修具有不同的审批流程，因此这里存在潜在的风险。而不一致始终是设计过程中重点关注的方面。


　　无论是实验室还是服务代理机构，文档中的认证测试模型都应经过核准，明确并列出所进行的仪器维修以及色谱所需的重新认证工作。更换泵密封垫之后原本仅需要进行泵流速测试，但如果未能达到以上要求，原则上需要实验室进行全部仪器的重新认证。如果执行了重新认证测试模型(本质上用于对认证工作进行预先批准)中没有详细说明的维修工作，那么服务代理机构必须同意与用户共同进行重新认证。


　　小结


　　将生命周期流程表示为改良的 V 模型更清晰地说明了4Q 模型各阶段之间的关系，并使这一概念更便于理解。特别是验室在DQ 阶段定义仪器的用途，并在OQ阶段采用可能与仪器制造过程与型号无关的标准化方法进行测试。


　　操作方法和范围规定了需要考虑的设定点以便 操作认证(OQ) 能够测试使用范围。因此，如果方法发生了改变或增加，这将成为审核当前 DQ 与 OQ 联系的自动触发条件，新方法中波长、温度或流速的任何改变都将触发到 OQ 中标准化认证测试设定点的升级，因此 OQ 并非处于


　　静态，而是为满足实验室不断变化的 OQ需求而进行了动态配置。


　　涉及仪器故障如何得到检测和避免的风险评估细节必须依照真实 SST 和实验室当前使用的工作实践在实验室中执行。表面看来这个方法似乎徒劳无功。然而，这项工作一经完成后基于风险模型的持续管理将容易得多，同时由于未检测仪器出现故障的可能性大大降低，因此在证明仪器故障对于结果的潜在影响以及降低风险两个方面都具有建立实验室中更坚固的法规认证防线的优势。


　　正值全球监管机构重点关注数据完整性并交换审计风险信息之时，这是一个良好的势头。


　　最终通过扩大 USP <621> (8) 中规定的 SST 范围，SST 可用作证明仪器持续一致性 (PQ) 的依据，而并非用于测试法规认证。 (文章来源：安捷伦公司)