水分在物質表面的吸附作用是可逆的。與物質表面直接結合的單分子層*緊密,不容易被微生物利用。當物體表面形成多層水分子結構,外層的吸附水自由度較大,較易重新解析為自由水,可直接被微生物利用。水分活度(a_w)即物質中的自由水。水活度的范圍從純凈水的1.00至極干物質的0.00,能影響微生物的生長。如果水活度低于微生物的*低需求,微生物生長的遲緩期會延長,對數期縮短,穩定期的微生物總數下降直到不再生長。

各種微生物對a_w的生長需求不同。一般**所需*低a_w較高,除常見的金黃色葡萄球菌(需氧)為0.87外,大多數**所需*低a_w>0.90。霉菌所需*低a_w在0.75～0.85。這意味著,如果產品的a_w在0.90以上,就有被**、霉菌和酵母污染的風險。如果a_w在0.77～0.90,產品受霉菌和酵母的污染概率更大。如果a_w在0.77以下,產品受微生物污染的風險變小,可以減少常規的微生物檢測。藥品a_w檢測對于預測產品的潛在污染微生物類型、保持化學穩定性、評估物理性質至關重要。通過控制藥品a_w可以降低微生物污染的風險,還可以用于為不同劑型藥品設置更加科學合理的微生物標準。美國藥典USP<1112>將a_w應用于非無菌藥品的監測上,日本藥局方(JP17)也利用a_w值設置不同非無菌制劑的微生物限度標準。

美國藥典不同藥品a_w應用中,分別對鼻吸入劑、頭部外用洗劑、解酸劑及口服液等制劑進行分析,根據制劑a_w情況,推測出其潛在微生物污染,從而推薦檢測項目。我國*新出版的《中華人民共和國藥典》2020年版未涉及a_w。

儀器與試藥

阿莫西林膠囊、穿王**膠囊、諾氟沙星膠囊、頭孢氨芐膠囊、頭孢拉定膠囊、女金膠囊、宮炎平膠囊、金水寶膠囊、鹽酸雷尼替丁膠囊、蚓激酶腸溶膠囊、裸花紫珠膠囊各10批。

 aw測定方法

打開水活度儀,等待質檢通過。用標準液校準儀器后,將樣品置于a_w測量杯內,將測量杯置于儀器中,點擊“開始”后,儀器自動進行檢測,記錄儀器顯示的檢測值,每一個樣品平行檢測3次,計算平均值,得到該樣品a_w值。

微生物檢測

按照《中華人民共和國藥典》2015版四部非無菌產品微生物限度檢查:微生物計數法(通則1105)、控制菌檢查法(通則1106)對部分樣品進行檢測。具體樣品信息見表1。

aw測定結果

對11個品種的110批膠囊劑的a_w檢測結果見圖1。膠囊劑a_w分布于0.296～0.789,a_w分布于0.300～0.400、0.401～0.500、0.501～0.600、0.601～0.700、0.701～0.800的樣品數分別占總量的6.25%、27.68%、27.68%、28.57%和8.93%。

根據膠囊劑成分,可將樣品分為四類:第Ⅰ類為***膠囊,樣品涉及4個品種,每品種10批共40批,檢測其a_w分布于0.424～0.670;第Ⅱ類為中藥膠囊,樣品涵蓋5個品種共50批,a_w分布于0.296～0.641;第Ⅲ、Ⅳ類分別為化藥膠囊和生物藥品膠囊,各1個品種,每品種10批,a_w分布于0.568～0.713、0.637～0.789。見表2。

微生物限度檢測結果

對5個品種共44批膠囊劑進行微生物限度檢驗,檢驗指標為需氧菌總數(TAMC)、霉菌和酵母菌總數(TYMC)和大腸埃希菌。其中,大腸埃希菌均未檢出,TAMC、TYMC結果見表3。

44批樣品中,共檢出TAMC2批,檢出率為4.5%,檢出TYMC3批,檢出率為6.8%。檢出樣品的a_w數據見表4。

3批樣品均屬于中藥膠囊,檢出的TAMC、TYMC均小于《中華人民共和國藥典》2015年版四部1107限度標準。a_w范圍為0.467～0.570,低于絕大多數微生物生長所需a_w,受微生物污染的風險很小?？梢灾?產品中的微生物可能是原輔料攜帶于制劑中,或生產環境中產生的微生物污染。

討論

通過檢測分析獲得了11種膠囊制劑的a_w分布現狀,為“水分活度測定在非無菌制劑中的應用”提供了數據支持。110批膠囊劑a_w范圍為0.296～0.789,與美國藥典USP標準中同類制劑藥品a(_w0.30)數值存在一定的差異,可能與原輔料、生產工藝及產品包裝不同有關。膠囊劑系指將**與輔料充填于硬質空心膠囊或密封于具有彈性的軟質囊材中制成的固體制劑,本研究的樣品均為硬膠囊制劑。膠囊劑在制備過程中需要對**進行干燥處理,以減少水分,因此膠囊劑a_w較低。此外,**輔料可加入蔗糖、乳糖、硬脂酸鎂、滑石粉等,部分輔料能降低制劑的a_w。

硬膠囊劑a_w均低于0.79,其中僅有2批蚓激酶腸溶膠囊(生物制劑)的a_w略高于0.75(分別為0.789、0.783),其余樣品a_w均在0.75以下。各類膠囊劑a_w均高于USP收載,藥品制劑a_w受原輔料、生產工藝的影響較大,a_w的普遍偏高反映當前國內制藥工業對a_w的研究不足,在利用a_w對藥品進行質量控制尚有待開發。

中藥膠囊平均a_w<***膠囊平均a_w<化學藥品膠囊平均a_w<生物藥品膠囊平均a_w。由于微生物生長所需的*低a_w不同,結合美國藥典根據藥品制劑的a_w制定微生物控制策略,建議藥品制劑a_w≥0.90,進行TAMC、TYMC以及該劑型規定的控制菌和其他具有潛在危害的微生物測試;0.90>a_w≥0.85,進行TAMC、TYMC和金黃色葡萄球菌測試;0.85>a_w≥0.60,進行TAMC、TYMC測試;藥品制劑a_w<0.60,可結合風險評估,逐步研究減少測試的控制方案。目前在《中華人民共和國藥典》2020年版中,要求“以動物、植物、礦物質來源的非單體成分制成的膠囊劑,生物制品膠囊劑”需要進行微生物限度檢查。