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原料药中亚硝胺杂质控制策略:从风险评估到生命周期管理

2026-09-02 11:36:26来源:注册圈浏览量:9

01
概述


2018年缬沙坦事件以来,亚硝胺杂质NNitrosamines)已成为全球原料药及制剂开发中最为严峻的质量挑战之一。监管要求的持续升级与科学认知的不断深化,推动行业控制策略完成了从事后检测补救基于科学的风险评估与源头/过程主动干预” 的根本性转变。


当前,控制策略的核心已从单一关注NDMANDEA等小分子亚硝胺,扩展至结构更为复杂、毒性数据更为稀缺的NDSRIs(药物活性成分相关亚硝胺杂质,即NNitrosamine Drug SubstanceRelated Impurities 。目前行业共识是:必须建立覆盖原料选择、工艺设计、生产环境、分析方法、稳定性监控的全生命周期控制体系,并将控制逻辑内嵌于药品注册文件(CTD)之中。



02
全球主流药监机构核心法规体系及最新修订动态


美国FDA、欧洲EMA、中国CDE作为全球药品监管核心机构,在亚硝胺杂质风险防控总体原则保持一致,均遵循风险评估、源头控制、限度管控、全程监控的核心思路。但在法规执行细则、杂质限度赋值、审评技术要求、申报资料规范等方面,三地监管要求存在明确差异化要求,对原料药研发、生产及注册申报具有直接指导意义。下文结合各机构最新法规文件及修订动态,系统梳理核心合规要求与监管差异。



2.1 全球主要药监机构核心法规文件及最新更新动态


目前全球亚硝胺杂质管控体系以ICH通用准则为基础,各主流药监机构结合区域监管需求发布专项指南及修订文件,持续更新技术审评标准,最新法规及执行动态如下表所示。


▲表1-全球主要药监机构核心法规文件及更新动态

监管机构

/组织

核心指南/法规文件

最新修订及执行动态

ICH

M7(R1)《评估和控制药物中DNA反应性(致突变)杂质指南》、正在起草的M7(R3)亚硝胺附录

R3版预计将正式纳入CPCA(致癌效力分类法) ,为NDSRIsAI(可接受摄入量)计算提供统一法规依据

EMA

亚硝胺杂质问题解答指南(2023修订版)

新版指南定于20269月正式生效,明确要求企业将亚硝胺杂质风险控制策略、研究数据、防控措施完整纳入CTD申报资料,同时将亚硝胺管控纳入原料药工艺验证及商业化持续质量监控体系,实现全生命周期管控。

FDA

药品中亚硝胺杂质控制专项指南(2025更新版)、RAIL致癌效力分类指南

20257月正式发布公告,将8NDSRIs临时限度标准执行周期延长至20268月,为企业完成杂质溯源、方法开发、工艺优化及数据积累提供充足缓冲周期,降低企业合规整改压力。

CDE

《化学药物中亚硝胺类杂质研究技术指导原则(试行)》

通过补充审评要求明确:针对与原料药(API)结构相关的NDSRIs,必须开展定向合成验证及系统性风险评估;仅开展NDMANDEA等常规亚硝胺杂质研究的申报资料,将无法通过技术审评,大幅提升结构关联性杂质的研究深度要求。




2.2 亚硝胺杂质分类及全球主流药监限度控制要求


基于FDAEMACDEICH最新指导原则,亚硝胺杂质依据与原料药(API)结构关联性分为两大类:结构无关型小分子亚硝胺杂质、结构相关型API特异性亚硝胺杂质(NDSRIs)。两类杂质的毒理数据基础、限度赋值逻辑、监管尺度差异化显著,是原料药风险评估、方法开发及限度设定的核心依据。



2.2.1 结构无关型小分子亚硝胺杂质


该类杂质与原料药分子骨架无关联,由合成溶剂、原辅包、生产环境、工艺副反应引入,属于全品类药品通用高风险污染物,具备完整、统一的动物致癌毒理数据库,全球药监管控口径基本一致,典型代表含 NDMANDEANDIPANIPEANDBANMBA 等。 全球药监默认以终身致癌风险≤1/100000 作为安全评估的底线并加以管控,CDE对于亚硝胺杂质的控制限度采信国际通用AI限值。


1) 基础AI限值标准


经典小分子亚硝胺限值:NDMA 96 ng/天、NDEA 26.5 ng/天,认可NDEA为已知最强致癌活性亚硝胺,作为多杂质叠加管控的封顶基准。对于无既定毒理数据的NDSRIs,CDE认可CPCA五分类赋值体系与增强型Ames试验(EAT)豁免路径:EAT(增强型艾姆斯试验)阴性结果可直接放宽杂质AI至ICH M7通用TTC阈值1500 ng/天。


2) 三级叠加管控规则


亚硝胺管控核心逻辑为分类施策、阈值管控、源头优先、全程追溯通过10%AI阈值划分管控等级,以NDEA总量封顶实现从严风控,以严苛检测标准保障数据真实有效,最终实现从“被动终检”到“主动风控”的质量管控升级。


针对小分子亚硝胺杂质,CDE认可从严管控逻辑,三级规则为国内注册、核查、年度质量回顾的硬性标准。


① 10%AI触发准入规则(核心红线)原料药成品中任一小分子亚硝胺检出量≥自身AI限值10%,必须纳入批次总量核算、载入产品放行质量标准,覆盖批次放行、稳定性考察、上市后持续监测全流程,不可豁免常规检测。该阈值为CDE判定“显性风险杂质”与“痕量风险杂质”的唯一分界点。


② 多杂质总量封顶规则(从严兜底)原料药成品中多杂质同时触发10%AI阈值时,不执行各杂质独立限值,统一以NDEA(26.5 ng/天)为总摄入上限,杜绝“单杂合格、叠加超标”的隐性风险,为国内药企内控标准严于药典法定限度的核心审评依据。


③ 痕量杂质豁免追溯规则(减负不减压)检出量<10%AI的痕量杂质,豁免总量核算与常态化放行检测,但CDE强制要求完整留存批次数据、工艺风险记录,纳入年度质量回顾持续追踪;若出现数值持续抬升趋势,需立即启动溯源排查与工艺优化。



2.2.2 结构相关型亚硝胺杂质(NDSRIs


NDSRIs 为原料药特异性杂质,由 API 分子自带仲胺叔胺结构、合成中间体经亚硝化反应生成,杂质结构与原料药高度耦合,无统一通用致癌试验数据,无法直接套用小分子亚硝胺固定 AI 限值。行业主流采用 FDA CPCA 致癌效力分级法开展分子结构风险预判:基于亚硝胺 α-羟基化致癌机理,结合分子 α-氢数量、活化/钝化官能团、空间位阻等结构参数划分风险等级,推导临时AI限值;该分级方法拟纳入ICH M7 (R3) 形成统一国际法规,CDE在国内亚硝胺指导原则中明确认可 CPCA 分级框架作为国内NDSRIs限度制定核心工具见下表


▲表2-CPCA 致癌效力分级与对应 AI 限值(CDE 采信分级体系)

CPCA类别

AI限值

ng/天)

核心分类依据

1

26.5

预测致癌活性等效或高于最强效亚硝胺NDEA,直接沿用NDEA专属限值

2

100

致癌效力低于NDEA,与NDMA96 ng/天)、NNK100 ng/天)活性基本持平

3

400

分子含弱失活结构,致癌活性较2类杂质降低约4倍,风险等级显著降低

4

1500

可通过α-羟基化途径激活致癌,但受空间位阻、电子效应影响,致癌活性极低,沿用ICH M7通用TTC

5

1500

分子无有效α-氢或空间位阻极强,无法通过α-羟基化激活,无显著致癌风险,沿用ICH M7通用TTC


 

CPCA分类评分核心规则效力评分=α-氢评分总和+失活特征评分总和活化特征评分总和;α-碳氢原子数量越少,分子致癌效力越高、风险等级越严苛;含双亚硝化基团的NDSRIs,按最高风险类别判定限值,从严管控。



03

风险评估三部曲(识别-分析-控制):ICHM7框架下的技术拆解



ICH M7为亚硝胺杂质风险管控的核心指导框架,依托ICH Q9风险管理逻辑,建立风险识别-风险分析-风险控制三阶评估体系。核心管控理念为风险前置,通过工艺深度理解与源头干预减少终端检测依赖,实现亚硝胺杂质全流程科学化管控。



3.1 第一阶段:风险识别


输入(试剂/溶剂/设备残留等)、亚硝化剂、胺类底物三大维度,全覆盖分析梳理生产全流程亚硝胺引入及生成路径与风险,核心识别要点如下表所示:


▲表3-亚硝胺杂质产生风险识别

排查维度

核心风险要点

输入风险

高风险:第三方回收溶剂、试剂、催化剂,易发生交叉污染带入预成型亚硝胺;

次要风险:共用设备残留、二甲胺等原料夹带NDMA等痕量杂质

亚硝化剂来源

直接型:亚硝酸、亚硝酰氯、NOx、有机亚硝酸酯(重氮化工序风险最高);

间接型:亚硝酸盐、含杂质硝酸(酸性条件下活化);

非常规型:工序暴露空气NOx、固体试剂夹带痕量亚硝酸盐

可反应胺类底物

高风险:仲胺,可直接生成稳定亚硝胺;

中低风险:可活化叔胺、季铵盐、惰性叔胺;

低风险:伯胺,仅生成不稳定重氮盐无累积风险;

底物覆盖原料、中间体、试剂、降解产物等全体系物料




3.2 第二阶段:风险分析(风险量化评级)


结合生产工艺条件,对已识别风险开展量化评估,明确杂质生成概率、残留水平及安全限度,核心分析内容分为三大模块,见下表:


▲表4 -亚硝胺杂质产生风险分析

分析模块

核心技术方法与判定规则

AI安全限值赋值

1)核心方法:CPCA致癌效力分类法,将NDSRIs分为5类,AI限值区间18/26.5~1500ng/天;2)优化方法:阴性增强型Ames试验(EAT),可放宽NDSRIs限值至通用TTC(1500ng/天);3)备用方法:读穿分析,依托结构相似杂质毒理数据推算目标杂质AI值

生成与清除评估

1)生成评估:结合pH、温度、时长等工艺参数,通过动力学模型保守预判杂质最大生成量;2)清除评估:验证蒸馏、结晶、洗涤等工序的杂质清除能力,清除达标可适用ICH M7 Option 4,豁免终端常规检测

强化验证评估

通过酸性高亚硝酸盐极端条件加速试验,无亚硝胺生成即可佐证常规痕量生产条件下杂质生成风险极低,支撑风险降级。




3.3 第三阶段:风险评价与控制(闭环管控)


若风险分析无法排除隐患,且杂质预测残留量≥10%AI限值,需启动检测验证并落实分级管控,形成风险闭环见下表:


▲表5-亚硝胺杂质产生风险评价与控制

管控环节

核心执行标准与管控措施


风险评价


取样:覆盖高风险工序、多生产批次及稳定性样品,动态追踪杂质变化;限度:单一杂质≥10%AI需纳入放行标准,多杂质共存时AI占比总和≤100%


风险控制


1管控模式:优先采用Option3/4上游工艺前置控制(最优方案),辅以Option1/2成品质量标准兜底;2整改措施:更换合规原料、优化工艺参数、添加抗坏血酸等清除剂、惰性气体隔绝环境NOx,建立常态化风险监控机制


ICH M7三阶风险评估体系形成了溯源识别-量化分析-精准管控的完整技术闭环,核心逻辑为先理论推演、后试验验证,先源头防控、后终端兜底,通过科学赋值与工艺优化,实现亚硝胺杂质风险的精细化、合规化管控。



04

源头与过程干预:原料药典型实践案例分析



基于ICH M7、CDE、EMA全流程管控理念,原料药亚硝胺杂质管控核心在于合成工艺源头阻断、原辅包风险隔离、生产环境精准管控、工艺参数动态优化相较于制剂端后置管控,原料药阶段的前置干预可从根源消除亚硝胺生成底物与反应条件,是杂质长效可控的核心关键。选取类代表性原料药管控案例,覆盖小分子通用亚硝胺、API专属NDSRIs场景,系统拆解原料药全链条风险干预策略。



案例一:缬沙坦原料药——小分子亚硝胺(NDMA)工艺溯源与系统性整改


本案例为原料药工艺副反应引发小分子亚硝胺污染的整改案例,明确了原料药溶剂体系、合成工艺、后处理工序对NDMA生成的决定性影响,奠定了行业原料药亚硝胺源头管控基本逻辑,见表6。


▲表6 - 缬沙坦原料药-NDMA小分子亚硝胺杂质风险识别-分析-控制

阶段

核心风控内容

风险识别

1)物料风险:合成溶剂DMF为高风险源头,高温、酸碱条件下降解产生二甲胺(DMA)反应底物;工艺用水、无机盐试剂含痕量亚硝酸盐外源风险。

2)亚硝化剂来源:工艺体系残留亚硝酸盐,可在精制、储存阶段持续引发亚硝化反应。

3可反应底物:溶剂降解生成的DMA为高活性仲胺,极易与亚硝化试剂结合生成NDMA,属于典型工艺衍生型杂质风险。

风险分析(风险量化评级)

1)杂质属性与AI限值:NDMA为结构无关型小分子亚硝胺,法定AI限值96 ng/天,受NDEA总量封顶规则约束。

2)生成风险研判:DMF溶剂体系下,高温反应、酸碱环境会持续促进DMA生成,杂质具备全过程累积增长趋势。

3.风险识别清除能力分析:常规结晶、干燥工序清除能力有限,仅靠后端处理无法抵消持续生成风险,必须前置工艺改造。

风险评价与控制(闭环管控)

风险评价原工艺杂质检出水平远超10%AI触发阈值,必须纳入常态化放行管控与稳定性追踪,存在明确合规风险。

闭环控制措施1源头替换:彻底更换DMF为THF惰性溶剂,切断DMA生成路径;2过程管控:优化反应温度、pH参数,规避溶剂降解;3后处理强化梯度结晶、负压干燥提升杂质清除效率;4原辅包严控:降低外源亚硝酸盐引入。

管控成效整改后NDMA稳定低于法定AI限值,批次与稳定性无累积超标,符合CDE叠加管控规则。



案例二:丙胺卡因原料药——NDSRIs结构专属杂质三维阻断管控


丙胺卡因原料药分子含活性仲胺结构,具备固有亚硝化风险,易生成结构专属NDSRIs杂质,是CDE重点核查的API特异性亚硝胺管控品种,本案例构建了适配仲胺类原料药的三维防控体系,见表7。


▲表7-丙胺卡因原料药-NDSRIs结构专属杂质风险识别-分析-控制

评估阶段

核心风控内容

风险识别

1底物风险:API分子含活性仲胺官能团,为高风险可亚硝化结构,属于固有结构风险。

2亚硝化剂来源:原辅包残留亚硝酸盐、生产环境NOx为主要外源亚硝化介质。

3高风险工序:合成、精制、干燥、粉碎等高暴露工序,接触空气易触发亚硝化反应,可生成多种同分异构NDSRIs杂质。

风险分析(风险量化评级)

1杂质属性与限值:属于API结构相关型NDSRIs,无通用毒理数据,需依据CPCA结构分类法划定风险等级、赋值专属AI限值,管控严于小分子亚硝胺。

2发生概率研判:仲胺结构活性高,在常规生产环境下具备稳定生成可能性。

3检出风险量化:杂质若生成易达到10%AI管控红线,存在批次超标与稳定性增长风险。

风险评价与控制(闭环管控)

风险评价结构固有风险无法自然消除,杂质生成概率高,需建立三维专项管控体系并纳入常态化检测与稳定性监测。

闭环控制措施1API端:优化精制工艺,降低活性仲胺中间体残留;2环境端:关键工序加装NOx过滤系统,严控环境诱发条件;3方法端:建立LOQ≤0.03 ppmLC-MS/MS专属检测方法。

管控成效NDSRIs含量稳定控制在CPCA对应限值内,加速及长期稳定性无增长,满足国内注册核查要求。




05
结语


原料药中亚硝胺杂质的控制,本质上是一项系统工程。 单一措施难以实现可靠的质量保障,唯有建立 “风险评估先行高灵敏度方法护航从源头(原料/辅料/环境)到过程(工艺改进/清除剂添加)全面干预全生命周期持续监控” 的闭环策略,方能在满足日益严苛的全球监管要求的同时,切实保障患者的用药安全。



【参考文献】

[1] 国家药品监督管理局药品审评中心。化学药物中亚硝胺类杂质研究技术指导原则 (试行)[EB/OL]. 2020-05-08. https://www.cde.org.cn/main/news/viewInfoCommon/776b663787ec5a60ac744071c3714d5a. 

[2] ICH. M7 (R2) Assessment and Control of DNA Reactive (Mutagenic) Impurities in Pharmaceuticals to Limit Potential Carcinogenic Risk [S]. 2023. 

[3] U.S. Food and Drug Administration. Control of Nitrosamine Impurities in Human Drugs Guidance for Industry (2025 Update)[S]. 2025. 

[4] European Medicines Agency. Questions and Answers on Nitrosamine Impurities (Revised 2023)[S]. 2023. 

[5] Ashworth I W. Applying CPCA: A Risk Based Framework for Nitrosamine Control in Pharmaceuticals [J]. Pharma Focus America, 2025. 

[6] 蒙宏,桑晶,朱国荣,等。缬沙坦中亚硝胺药物成分相关杂质 (Q) SAR 评价及 Ames 试验研究 [J]. 中国现代应用药学,2025, 42 (17):3081-3087.


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