【法规】正确认识药典对制药用水质量的要求

作者：张功臣

药典是一个记载药品标准、规格的法典，一般由药品监督管理局主持编纂、颁布实施，性药典则由公认的组织或有关协商编订。制定药品标准对加强药品质量的监督管理、保证质量、保障用药有效、维护人民健康起着十分重要的作用。制药用水系统的目的之一为“维持制药用水水质在药典要求的可接受范围内”，本文将主要介绍《美国药典》、《欧洲药典》和《中国药典》对制药用水质量的要求。

《美国药典》

美国药典（UnitedStates Pharmacopoeia，USP）是指导生产美国国内消费药品的生产指南。版的美国药典为2014年12月出版、2015年5月1日生效的第38版《美国药典》（USP38）。美国药典说明了很多关于制药用水的质量、纯度、包装和贴签的详细标准，其中包括原料水（纯化水、血液透析用水、注射用水）和产品水（抑菌注射用水、灭菌吸入用水、灭菌注射用水、灭菌冲洗用水和灭菌纯化水）两大类，图1为美国药典对制药用水的使用原则。

图1 USP制药用水的使用原则

1996年11月15日，《美国药典》正式采用电导率仪测试方法，取代了原有的微量离子浓度分析法。表1为《美国药典》关于制药用水检测的发展变化。

表1 USP制药用水检测的变化

《欧洲药典》

欧洲药典（European Pharmacopoeia，EP）为欧洲药品质量检测的指导文献，所有药品和药用底物的生产厂家在欧洲范围内推销和使用的过程中必须遵循欧洲药典的质量标准。欧洲药典由欧洲药品质量管理局负责出版和发行，欧洲药典委员会在1964年成立，并于1977年出版了版欧洲药典。2013年6月，第八版《欧洲药典》出版（EP8.0），EP8.0为版欧洲药典，于2014年1月生效。欧州药典收录的制药用水有纯化水、高纯水、注射用水和灭菌注射用水。其中，欧洲药典收录的纯化水分为原料纯化水（Purifiedwater in bulk）和产品纯化水（Purified water in containers）两种。

《欧洲药典》收录的制药用水有纯化水、高纯水、注射用水，同时欧盟药典还收录了灭菌注射用水。其中，《欧洲药典》收录的纯化水分为原料纯化水（Purifiedwater in bulk）和产品纯化水（Purified water in containers）两种。

高纯水为《欧洲药典》认可的原料类型，于2002年1月1日收录在《欧洲药典》第四版中。当系统中无需采用注射用水进行配制，但对水中微生物指标有严格控制时，可使用高纯水。高纯水的使用范围包含滴眼剂溶液、耳鼻药品溶液、皮肤用药品、喷雾剂、无菌产品容器的初次淋洗、注射用非无菌原料药等。

长期以来，注射用水的生产一直被局限于蒸馏法。2016年3月15-16日，在法国斯特拉斯堡举行的百五十四次会议期间，欧洲药典委员会采用了对于注射用水的专项的一个修订（0169），该修订允许采用相当于蒸馏的纯化工艺，如反渗透法、再加上适当的技术等生产注射用水。修订版专项还指出，采用非蒸馏技术生产注射用水要求在实施前通知该制造商的监管部门。该专项的修订是与利益相关者进行广泛协商的结果，它是基于欧洲药品质量管理局在2010年3月进行的对使用非蒸馏技术生产注射用水数据收集的调研结果以及在2011年3月组织的一个针对“注射用水-膜系统的潜在生产用途”的欧洲药品质量管理局专家组的调研结果。允许采用蒸馏或采用经证明与蒸馏法相当或高于蒸馏的纯化工艺、以及分别在蒸馏或反渗透后进行超滤生产注射用水的技术变革，拉近了欧洲药典与美国药典、日本药典之间的距离。

任何用于生产注射用水的非蒸馏技术应该在质量上等同于通过蒸馏法生产注射用水，此处质量上的等同不仅仅是指符合同一个质量标准，而是要考虑到该生产方法的稳定性。为此，正在修订中的欧盟GMP指南附录1“无菌药品生产”将涵盖关于注射用水生产方法的新指南。为了保证当修订后的注射用水专项在生效时有必要的指南可用，欧洲药品管理局的GMP/GMDP检查员工作组的Q&A文件也即将完成。修订版的注射用水专项（0169）将于欧洲药典的补充内容9.1中出版，并在2017年4月生效。

《中国药典》

中国药典（Chinese Pharmacopoeia，CP）的版本为2015年12月1日正式实施的2015版《中国药典》。2015年版《中国药典》由四部组成，一部为中药，二部为化学药品，三部为生物制品，四部为通则和辅料标准。其中四部是2015版《中国药典》显著的特征，是在2010 版《中国药典》基础上，对原一部、二部、三部的附录进行了整合优化，并与辅料标准组成。

中国药典中所收载的制药用水包括纯化水、注射用水及灭菌注射用水，与2010版《中国药典》相比，2015版《中国药典》取消了纯化水、注射用水及灭菌注射用水［性状］中关于“”的要求。同时，在参考《欧洲药典》与《美国药典》关于制药用水［微生物限度］检查方法的基础上，2015版《中国药典》对纯化水与注射用水的［微生物限度］检查项中所用的培养基和方法上也进行了较大的修订，其修订的原因主要是因为营养琼脂等培养基可能只检出了水样细菌总数中很少的一部分，其他未检出的细菌要么生长相对缓慢、要么根本就不能在检测环境中生长，因此，其他未检出的细菌在设定时间内不能形成可见菌落。由于R2A琼脂培养基能促进受损细菌的恢复性再生长，其在20℃下培养7天所得的菌落数总是高于营养琼脂和m-SPC，另外，R2A琼脂培养基均匀涂布计数结果更高，细菌在R2A琼脂培养基上的生长速度相对较慢，形成的菌落相对较小，由于48h内准确计数较为困难，因此，采用R2A琼脂培养基进行培养时，需要延长培养时间至不少于5天。

制药用水水质的关键指标

4.1 电导率值限度

电导率是表征物体导电能力的物理量，其单位是S/cm（Siemens）或μS/cm。纯水中的水分子也会发生某种程度的电离而产生氢离子与氢氧根离子，所以纯水的导电能力尽管很弱，但也具有可测定的电导率。水的电导率与水的纯度密切相关，水的纯度越高，电导率越小，反之亦然。当空气中的二氧化碳等气体溶于水并与水相互作用后，便可形成相应的离子，从而使水的电导率增高。当然，水中含有其他杂质离子时，也会使电导率增高。另外，水的电导率还与水温有关（图2）。

图2  温度与电导率限度图

中国药典和欧洲药典纯化水均采用“一步法”进行电导率值的判定。然而，美国药典纯化水和注射用水、欧盟药典注射用水和中国药典注射用水采用“三步法”进行电导率值的判定，可使用在线或离线电导率仪完成。

步：在图2－2温度与电导率限度表中，找到不大于测定温度的接近温度值，表中对应的电导率值即为限度值。如测定的电导率值不大于表中对应的限度值，则判为符合规定；如测定的电导率值大于表中对应的限度值，则继续进行下一步测定。

第二步：取足够量的水样（不少于100ml）至适当容器中，搅拌，调节温度至25℃，剧烈搅拌，每隔5分钟测定电导率，当电导率值的变化小于0.1μS/cm时，记录电导率值。如测定的电导率不大于2.1μS/cm，则判为符合规定；如测定的电导率大于2.1μS/cm，继续进行下一步测定。

第三步：应在上一步测定后5 分钟内进行，调节温度至25℃，在同一水样中加入饱和氯化钾溶液（每100ml 水样中加入0.3ml），测定pH 值，至0.1pH单位，在表2 pH与电导率限度表中找到对应的电导率限度，并与第二步中测得的电导率值比较。如第二步中测得的电导率值不大于该限度值，则判为符合规定；如第二步中测得的电导率值超出该限度值或pH 值不在5.0～7.0范围内，则判为不符合规定。

表2  pH与电导率限度表

4.2 总有机碳限度

总有机碳是指水体中溶解性和悬浮性有机物含碳的总量。水中有机物的种类很多，目前还不能全部进行分离鉴定，常以TOC表示。TOC是一个快速鉴定的综合指标，它以碳的数量表示水中含有机物的总量。但由于TOC不能反映水中有机物的种类和组成，因而不能反映总量相同的总有机碳所造成的不同污染后果。总有机碳测定法用于检查制药用水中有机碳总量，用以间接控制水中的有机物含量。TOC通常作为评价水体有机物污染程度的重要依据。总有机碳检查也被用于制水系统的流程控制，如监控净化和输水等单元操作的效能。

TOC测定主要原理为：首先将样品进行氧化，使水中有机物分解成CO2，然后检测CO2来间接得到TOC值。氧化技术主要有：高温氧化、超临界氧化、加热的过硫酸盐氧化、紫外线加过硫酸盐氧化、紫外线氧化、紫外线加二氧化钛氧化。CO2检测技术主要有：非分散红外探测（NDIR）、直接电导率探测和选择性薄膜电导率探测。基于研究结果和对行业中制药用水系统的广泛调查，美国药典将限制线定为0.5mg/l或500ppb。1998年5月15日，美国药典正式采用TOC测试方法，并在USP23的第八增版中正式去除了易氧化物法。

4.3 微生物限度

注射用水应尽可能无菌。由于水样采集常在非无菌区进行，实际上不是无菌。常因取样误差而偶有少量的菌数，对制药用水系统来说，革兰氏阴性菌危害大，因为它很易形成生物膜并由此成为内毒素的污染源。美国食品和药物管理局（Foodand Drug Administration，FDA）的建议原则是注射用水微生物指标不高于10CFU/100ml，纯化水微生物指标不高于100CFU/ml，但这不是合格或不合格的标准，这仅是警戒限量，若超过该限量，企业必须调查原因，采取措施整改，并分析超标水对产品微生物污染的影响，调查情况应做出记录。

规定警戒限量的目的是保证水系统在控制状态下运行。水系统警戒限量的规定取决于系统制水情况、成品制剂生产工艺和产品用途。如抗酸剂配方中不含有效的防腐剂，水质容易发生污染，其水系统的微生物警戒限量就不应低于100CFU/ml。每个制药企业都必须对自己的产品、生产方法进行评估，根据危险性大的品种制定水系统可接受的企业内控微生物限度，同时，企业内控微生物限度不能超过药典规定的大警戒限量。

水系统中的微生物一般浮游于水中或附着在罐壁或管壁上。附着于罐壁或管壁时称其为“生物膜”，它能持续脱落微生物菌。因此，当系统产生生物膜后，其污染呈不均匀性，样品也就有可能不能代表污染的菌型或数量。比如，一个样品的细菌数为10CFU/ml，另外一个样品为1000CFU/ml，这样的测定结果没有实际的意义，因此，FDA在《微生物学化验室的检查指南》中指出：微生物检测应包括对细菌总数测试中发现的菌落进行鉴别。

“USP< 1231 > 制药用水宗旨”建议应定期监测制药用水系统，以确保该系统得到监控并持续生产出质量合格的水。”通用信息章节要求连续运行监测仪器，以便记录历史进程内的数据以供检查。连续的生产测量和趋势分析数据，也可以作为系统维护的依据。2011年，FDA 发表了“推动 FDA的监管科学”文件，表明支持“开发灵敏、快速、高处理量的方法来检测、识别和计算微生物污染物，并且验证它们在评估产品无菌性方面的有效性。作为对上述内容和制药行业在线微生物测量仪器要求的认可，7家的制药公司于2013 年成立了在线水中微生物分析仪 (OWBA) 工作组，旨在向仪器制造商提供关于新的微生物测量系统发展指南，以便该设备满足行业和监管机构的需求。

检测仪的触摸屏显示生物计数中的微生物浓度（一个生物计数相当于菌落单位 (CFU)）和惰性粒子的数量。可设置用于报警、联动和规定限值的警告。例如，梅特勒-托利多公司的7000RMS 测量0.52μm和50μm之间的颗粒，可耐受90℃的样品温度，为在线测定常温纯化水与高温注射用水的微生物指标提供了便利（图3）。

图3  在线微生物检测仪

对于连续测量分析仪，定期校验至关重要。为了获得准确结果，可使用荧光和惰性颗粒标准物质来完成。操作时必须严格遵守标准物质的存储方法和保质期限。目前，在线连续检测微生物含量的微生物检测仪已经研发成功并投入到工业应用领域，在线微生物检测仪可以连续瞬时检测微生物浓度，无需等待。有效减少了采样人工、常规测试和材料，从而降低了测试成本，同时，在线微生物检测仪可的帮助制药用水系统验证部门提供准确、的灭菌周期，减少不必要的“过度”消毒与灭菌，为企业的正常生产与节能减排提供了帮助。

过程分析技术(PAT) 和质量源于设计 (QBD) 倡议和制药企业认可需要通过仪器来加强纯化水与注射用水的实时监测，让生物技术公司减少对耗时的实验室平皿法检测微生物的方法依赖。实时微生物检测方法能够快速发现潜在微生物，提高制药用水质量，的测试方法、快速的响应速度，让制药企业的掌控了水系统的状态，可以让生产的产品更快的进入市场流通。快速微生物检测可及时有效地检测任何存在的微生物，并迅速采取纠正措施。表3是平板计数法与在线自动荧光检测的微生物检测对比曲线图（数据来自梅特勒-托利多公司的7000RMS在线微生物检测仪）。

4.4 内毒素限度

注射用水为关心的是内毒素。《美国药典》要求注射用水的内毒素指标低于0.25EU/ml。水系统中的微生物指标测试和内毒素指标测试一般采用离线取样进行分析。鲎试剂是从栖生于海洋的节肢动物“鲎”的兰色血液中提取变形细胞溶解物，经低温冷冻干燥而成的生物试剂，专用于细菌内毒素检测。鲎试验法是上至今为止检测内毒素的方法，它简单﹑快速﹑灵敏﹑准确，因而被《欧美药典》及《中国药典》定为法定内毒素检查法，并已被世界各国所采用。

总结

药品质量的内涵包括三方面：真伪、纯度与品质优良度，三者的集中表现是使用中的有效性和性，因此，药品标准一般包括以下内容：法定名称、来源、性状、鉴别、纯度检查、含量（效价或活性）测定、类别、剂量、规格、贮藏、制剂等。纯化水与注射用水是制药生产过程中的重要原料，其质量的优劣将直接决定终生产的药品质量，因此，各个或组织对其均有明确的规定。表4与表5列出了中国药典、欧洲药典与美国药典关于原料纯化水和原料注射用水的不同质量标准。

表4  原料纯化水的质量对照表

项目	中国药典 2015版	欧洲药典 8.0版	美国药典 38版
制备方法	纯化水为符合官方标准的饮用水(1)经蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜的方法制备的制药用水	纯化水为符合官方标准的饮用水经蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜的方法制备的制药用水；	纯化水的原水必须为饮用水；无任何外源性添加物；采用适当的工艺制备
性状	澄明液体、无臭	------	-----
PH/酸碱度	酸碱度符合要求	------	------
氨	≤0.3 μg/ml	------	------
不挥发物	≤1mg/100ml	------	------
硝酸盐	≤0.06 μg/ml	≤0.2μg/ml	------
亚硝酸盐	≤0.02 μg/ml	------	------
重金属	≤0.1 μg/ml	≤0.1 μg/ml	------
铝盐	------	不高于10 ppb 用于生产渗析液时需控制此项目	-----
易氧化物	符合规定(2)	符合规定(2)	------
总有机炭	≤0.5 mg/l (2)	≤0.5 mg/l (2)	≤0.5 mg/l
电导率	符合规定	符合规定	符合规定 （三步法测定）
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