Современные подходы к контролю неродственных технологических примесей в антибиотиках

ВВЕДЕНИЕ

Общие требования к контролю органических примесей в лекарственных средствах приведены в Государственной фармакопее Российской Федерации (ГФ РФ) в общих фармакопейных статьях (ОФС)¹, в Фармакопее Евразийского экономического союза (ФЕАЭС)², в монографиях Европейской фармакопеи (Ph. Eur.) и Фармакопеи США (USP)³, руководствах Международного совета по гармонизации технических требований к лекарственным средствам для медицинского применения (International Council for Harmonisation of Technical Requirements for Pharmaceuticals for Human Use, ICH)⁴, Решении Коллегии Евразийской экономической комиссии от 04.10.2022 № 138 «Об утверждении Требований к проведению исследований (испытаний) лекарственных средств в части оценки и контроля содержания примесей».

Отдельным классом органических примесей в фармацевтических субстанциях антибиотиков являются технологические примеси, не относящиеся к родственным соединениям или к органическим растворителям. Основными представителями данного класса примесей являются N,N-диметиланилин, 2-этилгексановая кислота и ее производные. Данные вещества используются в процессе производства, и их контроль не рассматривается вышеуказанными документами. Нормы и требования к остаточному содержанию N,N-диметиланилина, 2-этилгексановой кислоты включены в частные фармакопейные статьи ГФ РФ и монографии Ph. Eur. на фармацевтические субстанции антибиотиков. В USP нормативные требования приведены только для N,N-диметиланилина в общей монографии «Dimethylaniline»⁵. Методики определения остаточного содержания 2-этилгексановой кислоты и N,N-диметиланилина описаны в общих фармакопейных статьях и монографиях⁶.

Изучение принципов и подходов к оценке примесей имеет научно-практическое значение в целях гармонизации национальных требований к стандартам качества фармацевтических субстанций с международными требованиями и обеспечения качества фармацевтических субстанций, используемых в составе лекарственных препаратов антибиотиков.

Цель работы — обоснование требований к контролю технологических неродственных примесей в фармацевтических субстанциях антибиотиков.

Задачи исследования:

1. Сравнительный анализ требований ГФ РФ и ведущих зарубежных фармакопей к контролю технологических неродственных примесей в фармацевтических субстанциях антибиотиков.
2. Оценка необходимости контроля технологических неродственных примесей в фармацевтических субстанциях антибиотиков российских и зарубежных производителей.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Проведен сравнительный анализ фармакопейных статей и монографий Государственной фармакопеи Российской Федерации XIV и XV изд., зарубежных фармакопей (Европейской фармакопеи 11 изд., Фармакопеи США 44 изд., Международной фармакопеи 11 изд. (Ph. Int.)), а также материалов регистрационных досье на фармацевтические субстанции антибиотиков российского и зарубежного производств, включенные в Государственный реестр лекарственных средств⁷. В работе использовали методы сравнительного информационно-аналитического исследования и контент-анализа.

К технологическим неродственным примесям антибиотиков относятся следующие соединения: N,N-диметиланилин, 2-этилгексановая кислота и ее производные, используемые в процессе производства фармацевтических субстанций в качестве реагентов. С целью обоснования подходов к контролю указанных примесей были выбраны фармацевтические субстанции антибиотиков трех групп (полученные ферментативным способом, полусинтетические, пептидные антибиотики).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Контроль содержания 2-этилгексановой кислоты. Спектр применения 2-этилгексановой кислоты в фармацевтическом производстве достаточно широк: используется для образования амидных связей, снятия аллильной защитной группы, для стереоселективного восстановительного аминирования и т.д. [1][2]. Важным свойством данного реагента является растворимость в неполярных органических растворителях, что позволяет использовать его для получения солей органических соединений, в том числе антибиотиков. Как правило, 2-этилгексановая кислота, применяется в процессе производства антибиотиков в виде 2-этилгексаноатов натрия или калия в качестве донора ионов натрия или калия соответственно [3].

Ниже приведена схема получения цефотаксима натрия (I). При обработке цефотаксимовой кислоты (1) в метилизобутилкетоне (MIBK) в присутствии этилацетата (EtOAc) раствором 2-этилгексаноата натрия (Na-2-EH) образуется цефотаксим натрия (2). 2-этилгексановая кислота является в данном случае побочным продуктом синтеза (производственной примесью), что обуславливает необходимость контроля ее остаточного содержания в фармацевтических субстанциях [4].

В соответствии с критериями классификации по TRGS 905 (Technische Regeln für Gefahrstoffe, технические правила использования опасных веществ)⁸ 2-этилгексановая кислота отнесена к категории RD3 веществ, токсичных для репродуктивной функции. Контроль содержания 2-этилгексановой кислоты в фармацевтических субстанциях пептидных антибиотиков, а именно блеомицина сульфата, капреомицина сульфата, грамицидина, полимиксина В сульфата, бацитрацина, не предусмотрен ГФ РФ и зарубежными фармакопеями (USP, Ph. Eur., Ph. Int.). Требования к контролю 2-этилгексановой кислоты в частных фармакопейных статьях и монографиях на фармацевтические субстанции антибиотиков, полученные ферментативным способом и полусинтетические, приведены в таблице 1.

Нормы по допустимому остаточному количеству варьируют от 0,3 до 0,8%. Требования к контролю 2-этилгексановой кислоты в субстанциях антибиотиков ГФ РФ гармонизированы с требованиями Ph. Eur., тем не менее, в отличие от Ph. Eur., которая приводит требование только к натриевой соли бензилпенициллина⁹, ГФ РФ предусматривает контроль 2-этилгексановой кислоты и в субстанции бензилпенициллина калия¹⁰.

USP не включает контроль остаточного содержания 2-этилгексановой кислоты в субстанциях антибиотиков. Однако следует отметить, что в монографиях USP и Ph. InT. на субстанцию калия клавуланат¹¹, структурно родственный пенициллинам, но относящийся к группе ингибиторов бета-лактамаз, введен этот показатель с описанием методики определения.

Для цефтриаксона натрия¹², полусинтетического антибиотика, в Ph. InT. приведено указание, что процесс производства субстанции должен быть валидирован и содержание 2-этилгексановой кислоты не должно превышать 0,8% (в ГФ РФ и Ph. Eur. предусмотрен обязательный контроль ее остаточного содержания).

Контроль содержания N,N-диметиланилина. N,N-диметиланилин является одним из основных соединений, используемых в качестве агента, поглощающего хлороводородную кислоту при производстве ряда антибиотиков [5]. Так, например, N,N-диметиланилин используется при производстве цефтазидима на стадии обработки цефалоридина триметилхлорсиланом, а затем пентахлоридом фосфора и 1,3-бутандиолом (получение промежуточного продукта) (II) [6]. В качестве другого примера можно привести использование N,N-диметиланилина при производстве полусинтетического пенициллина — ампициллина. Ампициллин получают из 6-аминопенициллановой кислоты, при этом в качестве органического основания, поглощающего образующуюся хлороводородную кислоту, может использоваться N,N-диметиланилин. Выделяющаяся хлороводородная кислота замедляет процесс синтеза, поэтому необходимо выведение ее из зоны реакции [7].

N,N-диметиланилин имеет высокую температуру кипения, вследствие чего его сложно удалить из субстанции [8]. N,N-диметиланилин является токсичным веществом (второй класс опасности), вызывает метгемоглобинобразование, обладает репротоксическим и мутагенным действием, оказывает воздействие на центральную нервную систему, дыхательную и сердечно-сосудистую систему, надпочечники, селезенку, печень и морфологический состав периферической крови¹³. Высокая токсичность N,N-диметиланилина обуславливает необходимость контроля его остаточного содержания в фармацевтических субстанциях.

Контроль содержания N,N-диметиланилина не предусмотрен ГФ РФ, Ph. Eur., USP, Ph. InT. в фармацевтических субстанциях пептидных антибиотиков (блеомицина сульфат, капреомицина сульфат, грамицидин, полимиксина В сульфат, бацитрацин), и антибиотиков, полученных ферментативным способом (бензилпенициллин калия и бензилпенициллин натрия). Требования к контролю N,N-диметиланилина в монографиях и фармакопейных статьях на фармацевтические субстанции полусинтетических антибиотиков приведены в таблице 2.

В частных и общей фармакопейных статьях ГФ РФ и монографиях ведущих зарубежных фармакопей на фармацевтические субстанции антибиотиков N,N-диметиланилин нормируется на уровне ≤0,002%.

В ГФ РФ и USP для фармацевтической субстанции ампициллина¹⁴ (монография 2021 г.) указано, что определение N,N-диметиланилина необходимо только если его наличие обусловлено технологическим процессом, тогда как для ампициллина натрия¹⁵ (монография пересмотрена в 2020 г.) и других фармацевтических субстанций антибиотиков данное примечание отсутствует. Ph. Eur. подходит к этому вопросу иначе: для ампициллина натрия¹⁶ (монография 2024 г.) приводит рекомендацию проведения производителем оценки риска загрязнения N,N-диметиланилином в ходе производственного процесса (в монографии на ампициллин¹⁷ (пересмотрена в 2017 г.) такое указание отсутствует). Таким образом, Ph. Eur. также переходит от обязательного контроля показателя к гарантиям его минимального содержания или отсутствия при валидации процесса производства.

Такие же тенденции отмечаются в отношении субстанций пиперациллина натрия¹⁸ (монография 2022 г.), пиперациллина моногидрата¹⁹ (монография 2021 г.), флуклоксациллина натрия моногидрата²⁰ (монография 2022 г.).

В Ph. InT. для фармацевтических субстанций амоксициллина тригидрата²¹ и цефтриаксона натрия²² указано, что процесс производства субстанции должен быть валидирован и содержание N,N-диметиланилина не должно превышать 0,002%.

Анализ материалов регистрационных досье. Наряду с проведенным сравнительным анализом требований фармакопей был осуществлен анализ материалов регистрационных досье фармацевтических субстанций амоксициллина натрия, амоксициллина тригидрата, цефтриаксона натрия (полусинтетические антибиотики) и бензилпенициллина натрия (получен ферментативным способом), включенных в Государственный реестр лекарственных средств, производства Китая, Индии, Испании, России.

Из представленных данных (табл. 3) следует, что применение 2-этилгексановой кислоты в производстве анализируемых фармацевтических субстанций не является обязательным, так как она используется в производстве лишь одной из десяти указанных субстанций. Для ионного обмена в качестве альтернативных субстратов-доноров натрия применяются натрия изооктоат, натрия гидроксид, натрия хлорид, натрия ацетат. В связи с этим большинство производителей не включают данный показатель в спецификацию либо включают только для формального соблюдения требований, указанных в частной фармакопейной статье.

В настоящее время N,N-диметиланилин также не используется для производства проанализированных фармацевтических субстанций, а заменяется менее токсичными реагентами — триэтиламином (в 6 из 10 указанных субстанций), N,N-диметилацетамидом (в 3 из 10 указанных субстанций).

Необходимость определения остаточного содержания триэтиламина и N,N-диметилацетамида регламентируется ГФ РФ²³, ФЕАЭС²⁴, Решением Коллегии Евразийской экономической комиссии от 04.10.2022 № 138 «Об утверждении Требований к проведению исследований (испытаний) лекарственных средств в части оценки и контроля содержания примесей». Учитывая, что триэтиламин, согласно данным регистрационных досье анализируемых субстанций, используется на начальных стадиях производства, его контроль как органического растворителя 3 класса токсичности может отсутствовать. Однако триэтиламин является третичным амином, что увеличивает риск образования в субстанциях нитрозопримесей, и в качестве мер, направленных на обеспечение безопасности лекарственных препаратов, производители должны проводить оценку рисков²⁵ образования примесей нитрозаминов в фармацевтических субстанциях.

Остаточное содержание N,N-диметилацетамида (2 класс токсичности), который также используется на начальных стадиях производства, может не контролироваться, если представлены результаты, полученные на 6 опытно-промышленных или 3 промышленных сериях фармацевтической субстанций или промежуточного продукта, показывающие, что его остаточное количество не превышает 10% от предельно допустимого содержания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время сложилась противоречивая ситуация — с одной стороны, современные технологические процессы позволяют производить фармацевтические субстанции без использования токсичных реагентов, таких как 2-этилгексановая кислота и N,N-диметиланилин, с другой стороны, производители вынуждены следовать фармакопейным требованиям, в частности вводить заведомо избыточные показатели качества в спецификацию, создавая балластную лабораторную нагрузку и снижая экономическую эффективность деятельности предприятия. Необходимо при пересмотре фармакопейных стандартов критически оценить перечень нормируемых показателей и в тех случаях, когда использование того или иного реагента опционально, включать оговорку «если использование предусмотрено процессом производства».

В случае если N,N-диметиланилин, 2-этилгексановая кислота используются на каком-либо из этапов производственного процесса, включая промежуточные продукты, то спецификацией качества на фармацевтическую субстанцию должен быть предусмотрен контроль их остаточного содержания, например методом газовой хроматографии, в связи с их высокой токсичностью. Для установления соответствующих пороговых значений необходимо руководствоваться действующими фармакопейными стандартами.

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства критериям ICMJE. Наибольший вклад распределен следующим образом: Е.Л. Ковалева — идея исследования, ответственность за все аспекты работы и целостность всех частей рукописи, утверждение окончательного варианта рукописи для публикации; К.С. Архипова — систематизация и анализ нормативной документации, написание текста рукописи; И.М. Алдамова — сбор данных и участие в обсуждении материалов, материалов регистрационного досье, редактирование и переработка текста рукописи.

Authors’ contributions. All the authors confirm that they meet the ICMJE criteria for authorship. The most significant contributions were as follows. Elena L. Kovaleva conceived the study idea, agreed to be accountable for all aspects of the work and the academic integrity of the article, and approved the final version of the manuscript for publication. Ksenia S. Arhipova systematised and analysed regulatory standards and drafted the manuscripT. Irina M. Aldamova collected data, participated in the discussion of the study materials and registration dossiers, and revised the manuscript.