Badania wymuszonej degradacji FDS jako wymóg agencji rejestracyjnych

Odpowiednio przeprowadzone testy wymuszonej degradacji mogą być wykorzystywane w późniejszym etapie do rozwiązywania problemów związanych ze stabilnością substancji leczniczej oraz doboru procedury przeglądu stabilności i czystości API w całym cyklu życia produktu leczniczego. FDS służy także do identyfikacji potencjalnych ścieżek degradacji zarówno substancji leczniczej, jak i produktu leczniczego. Procedury te są zalecane do badań warunków skrajnych, przeznaczonych do dokumentacji regulacyjnej lub generowania próbek dla stabilność, rozwoju i walidacji metody. FDS, badania wymuszonej degradacji stanowią wymagania prawne.

Podczas badań FDS stosujemy bardzo ostre warunki degradacyjne, dzięki którym jesteśmy w stanie wygenerować wszelkie możliwe zanieczyszczenia i zweryfikować, czy metoda analityczna pozwoli na zidentyfikowanie odpowiednich zanieczyszczeń podczas jej rutynowego stosowania. Badania wymuszonej degradacji opisują szczególne warunki stresowe, jakim poddaje się substancję aktywną oraz produkt leczniczy w celu uzyskania rozpadu API zgodnego z wymaganiami regulacyjnymi. Badanie próbek poddanych wymuszonemu stresowi analizowanych zgodnie z metodą analityczną udowadnia przydatność tej metody do identyfikowania produktów pochodzących z rozkładu API oraz obecności jakichkolwiek innych powstałych zanieczyszczeń potencjalnie zakłócających analizę substancji aktywnej. FDS pozwala uwiarygodnić możliwości metody analitycznej w zakresie wykrywania oraz ilościowego oznaczania produktów rozkładu aktywnej substancji leczniczej, identyfikowanych podczas długoterminowych badań stabilności. Na kierunek badań wymuszonej degradacji wpływa bezpośrednio trwałość leku, która określa czasokres, w ciągu którego lek przechowywany w specyficznych warunkach jest zdatny do użycia. Należy nadmienić, iż produkty lecznicze powinny być przechowywane w odpowiednich warunkach, tzn. w suchym i przewiewnym pomieszczeniu, z unikaniem zanieczyszczeń z zewnątrz oraz powinien być zabezpieczony przed działaniem promieni słonecznych. Przydatność leku można określić natomiast na podstawie zawartości substancji czynnej oraz czystości, które z kolei możemy określić właściwościami wyczuwalnymi zmysłami, mikrobiologicznymi oraz fizykochemicznymi. Przydatność leku jest to czas, w trakcie którego mamy gwarancję, że dany produkt cechuje się pełną mocą terapeutyczną oraz jest dla nas bezpieczny. W przypadku leków jest to okres, w którym dany preparat zachowuje 100% substancji czynnej, a po tym terminie zawartość danego API w preparacie leczniczym może się obniżyć i stopniowo przekształcać w zazwyczaj nieszkodliwe degradanty. Na trwałość samego związku chemicznego mają wpływ takie czynniki, jak: pH, wilgotność, temperatura, dostępność tlenu czy obecność światła. Można rozróżnić dwa typy czynników wpływających na trwałość produktów leczniczych – czynniki fizyczne oraz czynniki chemiczne. Trwałość fizyczną można określić jako zdolność postaci leku do zachowania właściwości fizycznych nadanych w procesie wytwarzania, a same zmiany zachodzące pod wpływem procesów fizycznych mogą zmniejszać skuteczności działania leku. Do niekorzystnych procesów fizycznych możemy zaliczyć zmianę rozproszenia substancji leczniczej czy zmianę barwy produktu leczniczego. Trwałość chemiczną leku można określić jako jego zdolność do zachowywania właściwości chemicznych nadanych w procesie wytwarzania, same zmiany zachodzące w preparatach pod wpływem procesów chemicznych prowadzą do zmniejszenia lub nawet całkowitego zniesienia efektu terapeutycznego, a w najgorszym wypadku do wywołania niepożądanych skutków ubocznych. Do niekorzystnych procesów chemicznych możemy zaliczyć hydrolizę, utlenienie czy fotolizę. W celu wywołania czynników mogących wpłynąć na trwałość API lub trwałość produktu leczniczego, poddajemy substancję leczniczą wymuszonym warunkom stresowym.

Do najczęściej obserwowanych procesów degradacyjnych, jakim może ulec API, zaliczamy: hydrolizę, utlenianie, izomeryzację, polimeryzację oraz fotodegradację. Procesowi hydrolizy ulegają związki posiadające ugrupowania estrowe czy amidowe, a sam proces hydrolizy może być katalizowany przez jony wodorowe lub wodorotlenowe, co jest ściśle związane ze środowiskiem prowadzenia danej analizy. Proces utleniania związany jest z transferem elektronów, cząsteczek tlenu czy cząsteczek wodoru. Indywidua te mogą być uwolnione przez ciepło, światło lub jony metali ciężkich. Izomeryzacja polega na przekształceniu cząsteczki chemicznej w związek o innej budowie strukturalnej, lecz posiadającym ten sam wzór sumaryczny. Izomery różnią się zatem właściwościami fizycznymi, chemicznymi oraz aktywnością biologiczną. Polimeryzacja jest to proces polegający na reakcji cząsteczek monomeru w celu utworzenia łańcuchów polimerowych. Fotodegradacja stanowi natomiast zmianę materiałów pod wpływem światła. Dodatkowo należy uwzględnić, iż światło przyspiesza reakcję utleniania oraz może być katalizatorem reakcji redukcji. Mając tak wiele możliwości dróg rozpadu API, w celu przewidzenia kierunku degradacji danego związku chemicznego należy dokonać interpretacji jego budowy chemicznej z uwzględnieniem poszczególnych ugrupowań chemicznych, kładąc nacisk na typ rekcji, jakim mogą one ulegać. Hydroliza oraz utlenianie to dwa główne procesy, którym należy poświęcić szczególną uwagę podczas projektowania badania FDS. Rozkład substancji leczniczej w wyniku hydrolizy zachodzi często bez wizualnych zmian, poważnie obniżając trwałość postaci leku. W celu zniwelowania wpływu rozkładu hydrolitycznego należy zoptymalizować środowisko oraz dostęp do wilgoci biorąc pod uwagę stabilność substancji leczniczej i jej aktywność farmakologiczną.

Warto pamiętać, że procesy hydrolityczne mogą także zachodzić w stałych postaciach leku z uwagi na to, że niektóre substancje mają właściwości higroskopijne, a dopiero dodatek odpowiednich buforów zapewni żądane pH środowiska niwelujące niepożądane zjawisko hydrolizy. W przypadku proces utleniania należy w celu jego zniwelowania rozważyć dodatek substancji stabilizujących, tzw. przeciwutleniaczy. Projektowanie badania wymuszonej degradacji stawia przed nami wyzwania w postaci dobrania odpowiednich odczynników chemicznych, współrozpuszczalników, temperatury, stężenia, wilgotności, ekspozycji na światło czy czasu przechowywania. Czynniki te różnią się w zależności od danego indywiduum chemicznego. W celu odpowiedniego zaplanowania wymuszonej degradacji przynoszącej wiarygodne wyniki należy zebrać odpowiednią ilość danych fizykochemicznych dotyczących API oraz samego produktu leczniczego. Dodatkowo należy przeanalizować potencjalne szlaki degradacyjne w oparciu o wcześniejsze badania analogicznych związków chemicznych oraz uwzględnić poszczególne ugrupowania chemiczne zidentyfikowane w danej molekule w odniesieniu do predyspozycji reakcji chemicznych, jakim mogą ulegać. Samo opracowanie procedury obróbki próbki dla każdego ze stanów wymuszonych powinno odbywać się zgodnie z metodami analitycznymi, pozwalającymi identyfikować zanieczyszczenia widoczne podczas badań długotrwałej stabilności. W przypadku, gdy próbki mają zostać przechowywane do wykorzystania w przyszłości, należy przewidzieć możliwość ich zneutralizowania w odniesieniu do zadanych czynników wymuszonej degradacji. W jaki sposób należy natomiast zaplanować przerwanie badań FDS? Badania takie należy zatrzymać w przypadku wykazania degradacji substancji czynnej ok. 10%, zaobserwowania dowodów na degradację drugorzędową lub osiągnięcia czasu zakończenia badania. W przypadku osiągnięcia poziomu degradacji znacznie większego niż 10% istnieje wysokie prawdopodobieństwo powstawania wielu innych mniej istotnych produktów degradacji. W niektórych przypadkach poziom degradacji powyżej 10% może być odpowiedni, np. gdy jest tylko jeden kierunek drogi degradacji prowadzący do powstania tylko jednego zanieczyszczenia. Może okazać się również niezbędne ograniczenie degradacji próbki do znacznie mniejszego poziomu niż 10%, w celu uniknięcia degradacji drugorzędowej. Identyfikacja dowodów, że pierwotne produkty degradacji uległy degradacji wtórnej, tworząc produkty drugorzędowe, które uważa się za mało prawdopodobne, aby można je było wyodrębnić w długoterminowych badaniach Ostatnim czynnikiem umożliwiającym przerwanie badań wymuszonej degradacji jest osiągnięcie czasu zakończenia badania, co oznacza, że próbka została wystawiona na działanie maksymalnego poziomu stresu, który jest uważany za akceptowalny.

Trwałość leku odnosi się do substancji leczniczej oraz gotowej postaci leku i określa odporność na niekorzystne procesy zachodzące podczas produkcji, przechowywania w określonych warunkach i czasie, a także w trakcie transportu i dystrybucji. Zapewnienie trwałości produktu leczniczego zaczyna się już na etapie syntezy substancji leczniczej, następnie podczas procesów technologicznych, fasowania i dystrybucji. Badania FDS pozwalają stwierdzić, czy dany czynnik istotnie wpływa na trwałość leku i powoduje jego rozkład, a także pomagają określić profil takiego rozkładu. Badania te prowadzi się w warunkach wymuszonych, tzn. w wysokiej temperaturze, wilgotności, w warunkach kwasowych i zasadowych oraz przy intensywnym naświetlaniu próbki. Podczas projektowania badania wymuszonej degradacji należy uwzględnić przede wszystkim; reaktywność substancji czynnej, reaktywność substancji pomocniczych, reaktywność materiałów opakowaniowych oraz interakcję pomiędzy nimi. Badania wymuszanej degradacji muszą zostać wykonane z dostosowaniem do unikalnych właściwości badanego produktu leczniczego oraz substancji leczniczej i być zgodnie z wytycznymi regulacyjnymi. Wymuszona degradacja jest niezbędnym badaniem, które dostarcza wiedzy potrzebnej do opracowania adekwatnej metody analitycznej. Badanie to pomaga również ustalić specyfikację i okres trwałości substancji leczniczej lub produktu leczniczego.

Artykuł został opublikowany w kwartalniku "Świat Przemysłu Farmaceutycznego" 4/2022