Lääkkeiden fotostabiilisuus: testaus ICH Q1B:n mukaan

ICH Q1B -ohje kuvaa fotostabiilisuustestauksen uusille vaikuttaville aineille ja lääkevalmisteille. Se asettaa vähimmäisaltistukset näkyvälle valolle ja lähi-UV:lle ja erottaa kaksi altistusvaihtoehtoa. Toistettavaa testiä varten spektrinen jakauma, kumulatiivinen säteilyaltistus, näytteen lämpötila, pakkauksen tila ja dokumentaatio on hallittava yhdessä. Tämä sivu asettaa vaatimukset ja niiden mittausteknisen toteutuksen asiayhteyteen.

Materiaalien ja väriaineiden vanheneminen lääkealan kysymysten ulkopuolella käsitellään sivulla UV-vanheneminen ja värinkestävyys.

Valotestaus tutkii fotokemiallisia reaktioita: molekyyli, jossa on sopiva kromofori (esim. aromaattinen rengas, karbonyyliryhmä, konjugoitunut järjestelmä), absorboi fotonin UV- tai näkyvän valon alueella ja siirtyy siten elektronisesti viritettyyn tilaan. Tästä tilasta voi seurata jatkoreaktioita – fotolyysi, fotooksidaatio (usein liuenneen hapen myötävaikutuksella), isomerisaatio tai sidoksen katkeaminen – jotka johtavat hajoamistuotteisiin, värin muutokseen tai vaikuttavan aineen häviämiseen. Se, reagoiko aine ja kuinka voimakkaasti, riippuu sen absorptiospektristä, kvanttisaannosta ja matriisista, jossa se on läsnä.

ICH Q1B edellyttää, että lääkeaine ja valmiste altistetaan määritellylle valoaltistukselle, joka kattaa sekä näkyvän alueen että lähi-UV-alueen (320–400 nm), koska monet lääkeaineiden kromoforit absorboivat juuri tällä siirtymäalueella. Rinnalla ajetaan valolta suojattu vertailunäyte (tyypillisesti alumiinifolioon käärittynä) identtisissä lämpöolosuhteissa. Vain säteilytetyn näytteen ja pimeän vertailunäytteen välinen erotus lasketaan fotolyyttiseksi vaikutukseksi – tällä erotetaan pois puhtaasti lämpöperäiset hajoamisvaikutukset, joita esiintyy usein monituntisen altistuksen aikana. Ulkonäkö, liuosten kirkkaus/väri, pitoisuusmääritys ja hajoamistuotteet arvioidaan menetelmällä, joka on validoitu fotokemiallisille hajoamistuotteille.

Testimenettely kuudessa vaiheessa

1. Määrittäkää testikohde ja pakkaustaso.
2. Dokumentoikaa sovellettava ICH Q1B -vaihtoehto ja säteilylähteet.
3. Kirjatkaa näkyvän valon altistus ja UV-altistus erikseen.
4. Ottakaa huomioon näytteen lämpötila ja tarvittaessa pimeä vertailunäyte.
5. Dokumentoikaa tasaisuus, mittauspaikat ja anturien kalibrointitila.
6. Kirjatkaa päätepiste, poikkeamat ja tulos jäljitettävästi.

ICH Q1B määrittelee kaksi sallittua valonlähdevaihtoehtoa, jotka molemmat pyrkivät simuloimaan päivänvaloa tai epäsuoraa sisätilojen päivänvaloa, mutta ovat teknisesti melko erilaisia (ICH Q1B -ohje, EMA/ICH):

Vaihtoehto 1 käyttää yhtä valonlähdettä, jonka emissio muistuttaa D65/ID65-standardia – esimerkiksi yhdistelmäpäivänvaloloistelamppua, ksenonkaarilamppua tai metallihalidilamppua. D65 on kansainvälisesti tunnustettu standardi ulkona vallitsevalle päivänvalolle – tätä varten ICH Q1B viittaa vuoden 1996 versiossaan standardiin ISO 10977 (1993). Kyseinen standardi on sittemmin kumottu, joten ratkaiseva on valonlähteen kuvaus itse ICH Q1B:ssä. ID65 on vastaava vastine epäsuoralle sisätilojen päivänvalolle. Alle 320 nm:n säteily poistetaan tarvittaessa suodattimilla.

Vaihtoehto 2 yhdistää kaksi erillistä valonlähdettä: kylmänvalkoisen loistelampun, jolla on ICH Q1B:ssä kuvattu kylmänvalkoinen ominaisuus, sekä erillisen lähi-UV-loistelampun, jonka spektrijakauma on 320–400 nm ja jonka emissiomaksimi on 350 ja 370 nm:n välillä, ja jolla on merkittävä säteilyenergian osuus sekä 320–360 nm:n että 360–400 nm:n kaistoilla. Nykyaikaiset kammiot toteuttavat nämä toiminnot yhä useammin valkoisilla LED-moduuleilla (näkyvä alue) yhdistettynä UV-A-LED-valoihin, tai käyttävät edelleen klassisia lähi-UV-loistelamppuja.

Vaihtoehdon 1 ja vaihtoehdon 2 vertailu

Luvut kuvaavat ohjeen yleistä tulkintaa. Ratkaiseva on ICH Q1B:n voimassa oleva versio ja kunkin testisuunnitelman määrittely.

Valaistusvoimakkuus (lux) ja kumulatiivinen valoannos (lux-tuntia). Lux on fotometrinen suure, joka on painotettu ihmisen silmän herkkyyden mukaan, V(λ). Se ei korreloi suoraan fotokemiallisen tehokkuuden kanssa, koska lääkeaineen absorptiospektri ei tavallisesti vastaa ihmisen silmän valotehokkuusspektriä. Lux-tunnit ovat kuitenkin ICH Q1B:n vaatima vertailusuure näkyvälle alueelle (vähintään 1,2 miljoonaa lux-tuntia), koska se on yhtenäisesti mitattavissa kalibroiduilla, yleisesti saatavilla olevilla valaistusvoimakkuusmittareilla.

UV-A-irradianssi (W/m²) ja UV-annos (Wh/m²). Alue 320–400 nm osoittaa suurimman fotokemiallisen reaktiivisuuden monille farmaseuttisille kromoforeille. ICH Q1B vaatii tälle alueelle vähintään 200 Wh/m² integroitua energiaa. Koska tämä suure määritellään suoraan radiometrisin termein (ei visuaalisesti painotettuna), se voidaan liittää suoraan lääkeaineen absorptiospektreihin.

Valonlähteen spektrijakauma. Kaksi valonlähdettä, joiden integroitu annos on identtinen, voivat aiheuttaa erilaisia fotokemiallisia vaikutuksia, jos niiden spektrijakauma ei vastaa toisiaan – esimerkiksi jos yhden lampun energiamaksimi on 355 nm:ssä 370 nm:n sijaan ja lääkeaine absorboi hyvin eri tavalla tällä alueella. Tästä syystä ICH Q1B määrittää kokonaisannoksen lisäksi myös vähimmäisjakauman alaosa-alueille 320–360 nm ja 360–400 nm.

Näytteen lämpötila. Ilman lämpötilan säätöä (tyypillisesti 25 °C ± 5 °C) lämpö- ja fotolyyttisiä vaikutuksia ei voida erottaa toisistaan; pimeäkontrolli antaa tähän vertailuarvon.

Näytteen kerrospaksuus. ICH Q1B:n mukaan kiinteät aineet levitetään tyypillisesti enintään noin 3 mm:n kerrokseksi, sillä kerrospaksuuden kasvaessa Beer–Lambertin lain mukaan täyden irradianssin saavat vain pinnan läheiset molekyylikerrokset (itsevarjostus).

Säteilytyksen homogeenisuus näytekammiossa. Erityisesti suuremmissa tai sisäänkävettävissä kammioissa irradianssi voi vaihdella huomattavasti reuna- ja keskiasennon välillä; ilman homogeenisuuden osoittamista ei voida tietää, minkä annoksen yksittäiset näytepaikat todellisuudessa saivat.

Lampun sähköteho ei ole optinen annos. Lampun wattiluku kuvaa otettua sähkötehoa, ei näytteen kohdalla todellisuudessa vaikuttavaa irradianssia. Heijastimen likaantuminen, lampun vanheneminen, etäisyys ja asennusgeometria muuttavat todellista irradianssia merkittävästi, vaikka nimellisteho pysyisi muuttumattomana. Ainoa luotettava tieto saadaan mittaamalla varsinaisesta näytteen kohdasta kalibroidulla radiometrillä tai spektroradiometrillä.

Yksinään aikamäärite ei riitä ilman annosvalvontaa. Kiinteä altistusaika on pätevä vain niin kauan kuin irradianssi pysyy vakiona. Koska lamput vanhenevat ja heijastimet likaantuvat, irradianssi pienenee käyttöiän myötä – kiinteällä aikaohjauksella todellisuudessa annettava annos jäisi huomaamatta tavoitearvon alle. ICH Q1B sallii tästä syystä nimenomaisesti kaksi yhtäläistä lähestymistapaa: altistuksen validoidun kemiallisen aktinometrin rinnalla tai jatkuvan seurannan kalibroiduilla radiometreillä/luksimittareilla, kunnes tavoiteannos saavutetaan.

Mikään yksittäinen Option 1 -valonlähdetyyppi ei voi täyttää molempia tavoitearvoja tarkasti samanaikaisesti. UV-A:n ja näkyvän valon osuuksien suhde todellisessa D65/ID65-päivänvalossa ei vastaa suhdetta, jonka kaksi ICH-tavoitearvoa implikoivat (1,2 miljoonaa lux-tuntia VIS verrattuna 200 Wh/m² UV:hen). Jos säteilytystä jatketaan, kunnes VIS-tavoite saavutetaan, suodatetut D65/ID65-ksenonlähteet johtavat usein huomattavaan UV-ylialtistukseen (käytännössä on raportoitu useiden satojen prosenttien UV-annoksen ylialtistuksia tavoitteeseen nähden, lähteestä riippuen), kun taas käänteinen ohjaustapa jättää VIS-tavoitteen saavuttamatta (Atlas Application Guide AG103, n.d.). Käytännössä on tehtävä tietoinen päätös siitä, kumpi tavoitearvo asetetaan rajoittavaksi, tai – kuten Option 2:ssa on yleistä – käytetään kahta itsenäisesti annosteltua kanavaa.

Vastavuoroisuuslaki (Bunsen–Roscoen laki) ei pidä paikkaansa poikkeuksetta. Se olettaa, että fotokemiallinen vaikutus riippuu ainoastaan irradianssin ja ajan tulosta (annoksesta), riippumatta siitä, vaikuttaako pieni intensiteetti pitkään vai suuri intensiteetti lyhyen aikaa. Useille lääkeaineille on kuitenkin osoitettu, että fotokinetiikka polykromaattisessa säteilytyksessä poikkeaa yksinkertaisista reaktiokertaluvuista, ja intensiteetistä riippuvia vaikutuksia voi syntyä kilpailevista jatkoreaktioista, viritettyjen tilojen saturaatioilmiöistä tai hapen kulutuksesta suurilla annosnopeuksilla (Maafi & Al-Qarni, 2022). Sama kokonaisannos kahdesta eri intensiteetin regiimistä ei siis välttämättä tuota samaa hajoamisastetta.

Mittaus varsinaisen näytteen kohdan ulkopuolella ei riitä. Kammion seinään tai lampun läheisyyteen sijoitettu anturi ei mittaa samaa irradianssia kuin näytteen pinta, erityisesti kun etäisyys, tulokulma tai muiden näytteiden aiheuttama varjostus vaihtelevat. Kosinikorjatut anturit näytteen kohdalla ovat tämän edellytys.

Astian ja pakkausmateriaalin merkitys aliarvioidaan usein. "Läpinäkyväksi" kuvattu astia suodattaa materiaalista riippuen vaihtelevan osuuden lähi-UV-alueesta – jos tätä ei oteta huomioon näyteastiaa valittaessa, syntyy keinotekoinen suojavaikutus, jota todellisessa pakkausskenaariossa ei ole.

Näytesäiliön spektrinen läpäisy määrittää, mikä osa valonlähteen lähettämästä spektristä todella saavuttaa näytteen – riippumatta säiliön ulkopuolella radiometrillä mitatusta irradianssista. Kvartsilasi läpäisee säteilyä käytännössä häviöttä aina UV-C-alueelle asti ja soveltuu siksi pakkaamattoman lääkeaineen testaamiseen; ICH Q1B edellyttää tähän kemiallisesti inerttejä, läpinäkyviä säiliöitä. Borosilikaattilasilla on selkeä läpäisyreuna noin 300 nm:n kohdalla, jolloin se päästää läpi suurimman osan lähi-UV-alueesta (320–400 nm) mutta absorboi lyhyempiaaltoista UV-säteilyä. Kalkkinatronlasilla (standardilasi) läpäisyreuna sijaitsee korkeammilla aallonpituuksilla, noin 310–320 nm:n kohdalla, ja se vaimentaa siten jo merkittävän osan lähi-UV-alueen alemmasta kaistasta. Ruskea lasi absorboi laajakaistaisesti aina näkyvän valon alueelle asti (usein 450–500 nm:iin saakka) ja sitä käytetään tarkoituksella valosuojaukseen. Läpinäkyvät muovit, kuten PET tai PVC, osoittavat materiaalikohtaisia UV-katkoaallonpituuksia, joita UV-stabilointiaineet muovissa voivat lisäksi siirtää. Pakkaamattoman lääkeaineen testaamiseen ensisijaisen pakkauksen ulkopuolella ICH Q1B edellyttää siksi läpinäkyviä säiliöitä, jotka läpäisevät relevantin spektrialueen (tyypillisesti kvartsi); valmisteen testaamiseen sen ensisijaisessa ja markkinapakkauksessa itse pakkauksen läpäisy on osa testikohdetta, koska se vastaa ICH Q1B -päätöspuun kysymykseen siitä, tarjoaako pakkaus riittävän valosuojan.

Ensisijainen fotokemiallinen vaihe voidaan kuvata fotonienergian avulla:

E_photon = h · c / λ

jossa h on Planckin vakio, c on valon nopeus ja λ on aallonpituus. Lyhyemmät aallonpituudet kuljettavat energeettisempiä fotoneja; lähi-UV-alueella (320–400 nm) fotonienergia on noin 3,1–3,9 eV, mikä riittää virittämään elektronisesti monia organisia sidoksia, mutta ei tavallisesti riitä katkaisemaan niitä suoraan ja homolyyttisesti – varsinainen sidoksen katkeaminen tapahtuu tavallisesti viritystilasta lähtevien fotokemiallisten seurannaisreaktioiden kautta.

Se, miten tehokkaasti absorboituneet fotonit johtavat todelliseen kemialliseen muutokseen, kuvataan fotokemiallisella kvanttisaannolla:

Φ = (muuttuneiden molekyylien lukumäärä) / (absorboituneiden fotonien lukumäärä)

Absorboituneiden fotonien lukumäärä seuraa optisesti laimeille liuoksille itsessään Beerin–Lambertin lailla (A = ε · c · l, jossa ε on molaarinen absorptiokerroin, c pitoisuus ja l kulkupituus); fotohajoamisen alkunopeus voidaan approksimoida verrannolliseksi Φ:hen, valonlähteen spektriseen fotonivuohon kyseisellä aallonpituudella ja näytteen absorbanssiin.

Mallin oletukset: Tämä pätee tarkasti vain optisesti laimeille, homogeenisille, hyvin sekoitetuille näytteille, joiden kvanttisaanto on vakio kyseisellä spektrialueella. Kiinteille aineille, väkevöidyille liuoksille tai sameille suspensioille yksinkertainen Beerin–Lambertin approksimaatio pettää itsevarjostuksen vuoksi – tästä syystä ICH Q1B määrää kiinteille aineille rajoitetun kerrospaksuuden sen sijaan, että mallilaskentaa sovellettaisiin suoraan.

Käytännön seuraus: Kahden eri valonlähteen käytetyn annoksen (lux-tuntia, Wh/m²) pelkkä numeerinen yhtäläisyys ei takaa samanlaista fotokemiallista vaikutusta, jos niiden spektrit tai annosnopeudet poikkeavat toisistaan. Spektrinen yhdenmukaisuus Option 1- tai Option 2-määrityksen kanssa ei siis ole pelkkä säädösten muodollisuus, vaan fysikaalisesti välttämätöntä tulosten vertailukelpoisuuden varmistamiseksi eri testauslaboratorioiden ja kammiotyyppien välillä.

1. Oletukset. Option 2 -säteilytyskammio tuottaa näytteen kohdalla lähi-UV-irradianssin 40 W/m² (vastaa 4 mW/cm², käytännössä tyypillinen arvo lähi-UV-loisteputkien tai UV-A LED -moduulien yhdistelmille) sekä valaistusvoimakkuuden 75 000 luksia näkyvän valon alueella.

2. Malli. Annos H = irradianssi E × aika t, laskettuna erikseen UV:lle (tavoite 200 Wh/m²) ja VIS:lle (tavoite 1,2 miljoonaa luksituntia).

3. Laskelma.
UV-kanava: t(UV) = 200 Wh/m² ÷ 40 W/m² = 5 h
VIS-kanava: t(VIS) = 1 200 000 lux·h ÷ 75 000 lux = 16 h

4. Tulos. UV-tavoite saavutetaan jo 5 tunnin kuluttua, kun VIS-tavoite saavutetaan vasta 16 tunnin kuluttua.

5. Tekninen tulkinta. Jos molempia kanavia valvotaan erikseen ja ne kytketään automaattisesti pois päältä, kun kukin saavuttaa tavoiteannoksensa, tämä ei ole ongelmallista. Jos sen sijaan molempiin kanaviin sovelletaan yhtä, kiinteää 16 tunnin altistusaikaa, näyte saa UV-alueella noin 640 Wh/m² – yli kolme kertaa vaaditun tavoiteannoksen. Tämä on käytännössä merkittävä syy erilaisiin hajoamisprofiileihin laboratorioiden välillä, jotka nimellisesti työskentelevät "ICH Q1B:n mukaisesti" mutta käyttävät erilaista ohjauslogiikkaa. Se korostaa, miksi erikseen ohjatut, jatkuvasti mitatut annoskanavat ovat kiinteää aikaohjausta parempi ratkaisu, kuten BS-02+:ssa on toteutettu.

Lääkkeiden markkinoille saattamisen lupa (ICH Q1B). Jokaisen uuden vaikuttavan lääkeaineen ja jokaisen uuden valmisteen kohdalla fotostabiilisuuteen liittyvät tiedot ovat osa myyntilupa-asiakirjaa. Kriittinen prosessimuuttuja on tässä pakkohajotustutkimuksen (menetelmäkehitystä varten, tarkoituksellisesti tavoitearvon ylittävä) ja vahvistavan tutkimuksen (annosteltu täsmälleen ICH-tavoitteiden mukaisesti) välinen vertailu, sillä näillä kahdella on eri tarkoitus – hajoamisreittien tunnistaminen versus viranomaiskäyttöön kelpaavan luvun tuottaminen.

Biotekniikka ja biologiset lääkkeet. Proteiinit ja muut suuret molekyylit hajoavat fotokemiallisesti usein eri reittejä (aromaattisten aminohappotähteiden hapettuminen, aggregaatio) kuin klassiset pienimolekyyliset yhdisteet. Tässä merkitystä on usein enemmän kumulatiivisella VIS-altistuksella kuin puhtaalla UV-annoksella, sillä monet biologiset lääkkeet säilytetään injektiopulloissa, joiden UV-läpäisy on rajallinen mutta läpäisy näkyvän valon alueella on mitattavissa.

Eläinlääketiede (VICH GL5). Eläinlääkkeiden fotostabiilisuustestaus noudattaa itsenäistä, mutta menetelmällisesti käytännössä identtistä ohjeistoa; kriittistä tässä on ihmislääkkeisiin verrattuna erillinen rekisteröintilogiikka teknisesti identtisestä testijärjestelystä huolimatta (EMA, VICH GL5).

Kosmetiikka ja dermofarmasia. Fotostabiilisuustestaus suoritetaan tässä menetelmällisesti samankaltaisesti, mutta tiukan ICH-viitekehyksen ulkopuolella, esimerkiksi UV-suodattimen stabiilisuuden tai värimuutoksen vahvistamiseksi. Kriittinen prosessimuuttuja on usein todellisen auringonvaloaltistuksen simulointi ICH-kohtaisten lux/UV-tavoitteiden sijaan.

Sopimuslaboratoriot (CRO:t/CDMO:t). Ulkoistettujen stabiilisuustutkimusten osuuden kasvaessa kasvaa myös standardoitujen, GMP-dokumentoitujen säteilytyskammioiden merkitys jäljitettävällä kalibroinnilla, sillä tulosten on pysyttävä vertailukelpoisina eri toimipaikkojen välillä.

Pakkauskehitys. ICH Q1B -päätöspuussa määritellyssä ensisijaisen pakkauksen ja markkinapakkauksen testauksessa kriittinen prosessimuuttuja on pakkausmateriaalin itsensä spektrinen läpäisy – se ratkaisee, voidaanko formulaatio hyväksyä ilman erillistä valonsuojausmaininnaa.

Analyyttisen menetelmän kehitys. Pakkohajotustutkimukset tuottavat tarkoituksellisesti hajoamistuotteita stabiilisuutta osoittavien HPLC-menetelmien validoimiseksi; tässä merkitystä on riittävän suurella, mutta hallitulla ja dokumentoidulla yliannoksella, jotta relevantteja hajoamistuotteita syntyy analyyttisesti arvioitavissa olevassa pitoisuudessa.

Fotostabiilisuus kylmäketjuolosuhteissa. Lämpötilassa 2–8 °C säilytettävät biologiset lääkkeet vaativat usein fotostabiilisuustestauksen samanaikaisesti aktiivisen jäähdytyksen vallitessa, koska klassisten valonlähteiden tuottama lämpö aiheuttaisi muutoin lämpöhajoamisen ja fotolyyttisen hajoamisen ei-toivotun päällekkäisyyden.

Opaakit ja väriltään poikkeavat kiinteät aineet. Läpinäkymättömien kiinteiden aineiden kohdalla vain pinnan läheinen kerros altistuu täydelle irradianssille; syvemmät molekyylikerrokset jäävät itsevarjostuksen vuoksi käytännössä altistumatta. Tällaisten testien tulokset kuvaavat siksi ensisijaisesti pinnan hajoamista (esim. värimuutosta), ei vaikuttavan aineen kokonaismäärää.

Puolikiinteät ja ei-tasomaiset lääkemuodot. Voiteita, geeleitä tai laastareita ei voida suoraan levittää kiinteille aineille tarkoitettuun ohueen kerrokseen; tässä tarvitaan mukautettuja näytteenvalmistusmenetelmiä (esim. tietty kalvon paksuus läpinäkyvällä alustalla), jotta ICH Q1B -säteilytysgeometriaa voidaan mielekkäästi lähestyä.

Yhdistelmätuotteet. Esitäytettyjen ruiskujen, autoinjektoreiden tai muiden lääke-laiteyhdistelmien kohdalla myös kotelomateriaali voi reagoida fotokemiallisesti vaikuttavan aineen ohella (kellastuminen, haurastuminen), mikä edellyttää laajempaa arviointia kuin puhdas vaikuttavan aineen analytiikka.

Mittaussuunnitelman lähtökohtana ei ole laite, vaan kysymys siitä, mitä fysikaalista suuretta kyseisen päätöksen tekemiseen todella tarvitaan. ICH Q1B -yhdenmukaisuuden osoittaminen edellyttää kahta perussuuretta: fotometristä valaistusvoimakkuutta (luksi) näkyvälle alueelle ja radiometristä irradianssia 320–400 nm:n alueella (W/m²) lähi-UV-komponentille, molemmat integroituna ajan suhteen kumulatiivisen annoksen saamiseksi.

Missä mitataan: Varsinaisessa näytteen sijainnissa, ei lampun tai kammion seinämässä, ja kosinikorjatulla anturilla kulmariippuvaisten vaikutusten oikean havaitsemisen varmistamiseksi.

Mitkä mittausepävarmuudet ovat merkityksellisiä: Anturin kalibrointiepävarmuus (tyypillisesti muutama prosentti, jäljitettävissä kansallisiin standardeihin, kuten PTB/NIST), spektrinen yhteensopimattomuus anturin vastekäyrän ja todellisen valonlähteen välillä, sekä näytekammion sisäisestä sijaintipoikkeamasta johtuva spatiaalinen mittausepävarmuus.

Milloin laajakaistainen mittaus riittää: Rutiinitestauksen jatkuvaan annosvalvontaan, kun valonlähteen spektrinen yhdenmukaisuus on jo osoitettu laitteen kvalifioinnin yhteydessä ja se ei ole sen jälkeen muuttunut merkittävästi – tähän riittää kalibroitu RMD Pro -digitaaliradiometri.

Milloin spektrinen mittaus on tarpeen: Kammion alkukvalifioinnin aikana, lampputyyppiä tai valmistajaa vaihdettaessa, kun epäillään spektristä siirtymää lampun käyttöiän aikana, sekä verrattaessa eri kammioita tai valonlähdetyyppejä (loistelamppu vs. LED), koska vain silloin voidaan varmistaa jakauma 320–360 nm:n ja 360–400 nm:n osakaistoilla, mihin laajakaistainen anturi ei periaatteessa pysty – tähän soveltuu spektroradiometri, kuten UVpad tai UVpad E.

Kvalifioiduissa säteilytyskammioissa annosta ei säädetä kiinteän ajanjakson perusteella, vaan jatkuvasti integroivilla antureilla, jotka valvovat kutakin spektrikanavaa (näkyvä valo ja lähi-UV) erikseen ja lopettavat säteilytyksen automaattisesti tavoitearvon saavuttamisen jälkeen. Tällä on tekninen merkitys kahdesta syystä: ensinnäkin se tekee annetun annoksen riippumattomaksi lampun vanhenemisesta, likaantumisesta tai lämpötilan vaihteluista, jotka puhtaan aikaohjauksen alaisina aiheuttaisivat huomaamatta ali- tai yliannostuksen. Toiseksi jatkuva kirjaus tuottaa täydellisen, GMP-kelpoisen tallenteen todella annetusta annoksesta (annos ajan funktiona -käyrä eikä yksittäinen loppuarvo), jolla on merkitystä tietoeheysvaatimusten ja käytetyn testauslaitteiston IQ/OQ-dokumentaation kannalta. Lisäksi käytettyjen antureiden säännöllinen uudelleenkalibrointi ja uudelleenkvalifiointi on välttämätöntä, sillä mittausanturit ovat itsekin alttiita vanhenemisajautumalle – kalibroimaton "automatisoitu" säätöpiiri antaa muutoin luotettavasti toistettavasti väärää, mutta johdonmukaisesti väärää, arvoa. Akkreditoitu kalibrointi standardin DIN EN ISO/IEC 17025:2018-03 mukaisesti muodostaa tämän jäljitettävyyden.

Milloin spatiaaliset tai ajallisesti erotellut mittaukset ovat tarpeen: Irradianssin spatiaalinen kartoitus vaaditaan suurempien tai vasta asennettujen kammioiden kvalifioinnissa homogeenisuuden osoittamiseksi; ajallisesti eroteltu mittaus tulee merkitykselliseksi, kun annosnopeudet (ei vain loppuannos) ovat tärkeitä intensiteettiriippuvaisten vaikutusten tulkinnassa.

Ahmadin ja kollegoiden perustavanlaatuinen katsaus tiivistää lääkkeiden fotohajoamisen fotofysikaaliset ja fotokemialliset mekanismit ja suhteuttaa ne ICH-vaatimuksiin:

"Photostability and Photostabilization of Drugs and Drug Products", I. Ahmad, M. A. Sheraz, Sofia Ahmed, Zubair Anwar, M. Sikorski, International Journal of Photoenergy, 2016, DOI: 10.1155/2016/8135608.

Maafi ja Al-Qarni tutkivat dakarbatsiinin ja nifedipiinin fotokinetiikkaa polykromaattisessa säteilytyksessä ja osoittivat, että molemmat aineet noudattavat η-kertalukuista kinetiikkaa klassisen reaktiokertaluvun sijaan – suora kokeellinen todiste yksinkertaisen resiprookkisuuskonseptin rajoituksista UV-alueella:

"Photokinetics of Dacarbazine and Nifedipine under polychromatic light irradiation and their application as new reliable actinometers for the ultraviolet range", M. Maafi, Mohammed Ahmed Al-Qarni, Scientific Reports, 2022, DOI: 10.1038/s41598-022-11570-5.

Ruiu ja kollegat testasivat finasteridia, diklofenaakkia ja naprokseenia simuloidussa auringonvalossa ICH-vaatimusten mukaisesti ja määrittivät nimenomaisesti eri pakkausten fotoprotektiivisen vaikutuksen – yksi harvoista julkaisuista, jotka vahvistavat kokeellisesti tällä sivulla kuvatun pakkauksen vaikutuksen:

"Photostability and toxicity of finasteride, diclofenac and naproxen under simulating sunlight exposure: evaluation of the toxicity trend and of the packaging photoprotection", D. Ruiu, L. Campanella, M. Sammartino, M. Castrucci, G. Visco, Chemistry Central Journal, 2013, DOI: 10.1186/1752-153X-7-181.

Julkaisuhaku listaa kaikki tuntemamme lääkealan julkaisut – hakusuodattimina laite, ala ja hakusana.

• ICH Q1B – Photostability Testing of New Drug Substances and Products, ICH Harmonised Tripartite Guideline, Step 4, 1996 (EMA-asiakirja)
• ICH Q1A(R2) – Stability Testing of New Drug Substances and Products (EMA-ohjeisto)
• VICH GL5 – Stability Testing: Photostability Testing of New Veterinary Drug Substances and Medicinal Products (EMA-ohjeisto)
• Ahmad, I. et al. (2016): Photostability and Photostabilization of Drugs and Drug Products. International Journal of Photoenergy. DOI: 10.1155/2016/8135608
• Maafi, M.; Al-Qarni, M. A. (2022): Photokinetics of Dacarbazine and Nifedipine under polychromatic light irradiation and their application as new reliable actinometers for the ultraviolet range. Scientific Reports. DOI: 10.1038/s41598-022-11570-5
• Ruiu, D. et al. (2013): Photostability and toxicity of finasteride, diclofenac and naproxen under simulating sunlight exposure. Chemistry Central Journal. DOI: 10.1186/1752-153X-7-181

Miten fotostabiiliustestaus ICH Q1B:n mukaisesti toimii?
Lääkeaine ja valmiste altistetaan määritellyille määrille näkyvää valoa ja lähi-UV-säteilyä, kun valolta suojattu kontrollinäyte käy samoissa lämpöolosuhteissa samanaikaisesti. Molempien näytteiden ulkonäköä, pitoisuutta ja hajoamistuotteita verrataan sen jälkeen, jotta fotolyyttinen vaikutus voidaan erottaa lämpövaikutuksesta.

Mikä valonlähde soveltuu ICH Q1B -testaukseen?
Sallittuja ovat vaihtoehdon 1 lähteet, joiden spektri muistuttaa D65/ID65-standardia (esim. suodatetut ksenon- tai metallihalidilamput), tai vaihtoehdon 2 yhdistelmät, joissa käytetään kylmän valkoista lähdettä ja erillistä lähi-UV-lähdettä, jonka huippu on 350–370 nm:n välillä. Molemmat vaihtoehdot ovat säädösten kannalta yhdenvertaisia, mutta eroavat käytännön annosvalvonnassa.

Mikä annos vaaditaan vahvistavassa fotostabiiliustestissä?
Vähintään 1,2 miljoonaa luksituntia näkyvän valon alueella ja vähintään 200 Wh/m² integroitua lähi-UV-energiaa (320–400 nm), mitattuna näytteen sijaintikohdassa.

Mitä eroa on pakotetulla hajoamisella ja vahvistavalla testauksella?
Pakotetun hajoamisen tutkimuksissa käytetään tarkoituksellisesti suurempia annoksia hajoamisreittien tunnistamiseksi ja analyyttisten menetelmien kehittämiseksi. Vahvistavat tutkimukset noudattavat tarkasti ICH:n tavoitearvoja ja tuottavat vertailukelpoista tietoa, jota voidaan käyttää myyntilupa-aineistossa.

Miksi kammio ei toimi luotettavasti, vaikka lampputeho on nimellisesti riittävä?
Koska lampun sähköinen teho ei kerro mitään todellisesta irradianssista näytteen sijaintikohdassa. Lampun vanheneminen, likaantuminen ja geometria muuttavat todellista annosta riippumatta nimellistehosta; vain mittaus näytteen sijaintikohdassa antaa luotettavan vastauksen. Se, miksi tehoarvo ei periaatteessa ole mittasuure, on johdettu kohdassa radiometriset suureet.

Miten annettu valoannos mitataan?
Kalibroiduilla radiometreillä (irradianssi, alue 320–400 nm) ja luksimittareilla (valaistusvoimakkuus) näytteen sijaintikohdassa, vaihtoehtoisesti tai lisäksi validoidulla kemiallisella aktinometrijärjestelmällä (esim. kiniinihydrokloridiliuos), joka osoittaa integroidun annoksen absorbanssin määrätyn muutoksen avulla.

Mikä rooli pakkausmateriaalilla on fotostabiiliudessa?
Pakkauksen spektrinen läpäisy määrittää, kuinka suuri osa valosta pääsee ylipäätään näytteeseen. Kvartsilasi on läpinäkyvä lähes UV-alueelle asti, kalkkinatronlasi vaimentaa lähi-UV-alueen alaosaa, ja ruskea lasi estää laajakaistaisesti valoa näkyvän valon alueelle asti – pakkauksen valinta määrittää siis suoraan testin tuloksen.

Pätekö vastavuoroisuuslaki myös fotostabiiliustestaukseen?
Vain rajoitetusti. Se olettaa, että vaikutus määräytyy yksinomaan irradianssin ja ajan tulon perusteella. Useille tutkituille lääkeaineille on kuitenkin osoitettu intensiteetistä riippuvia poikkeamia yksinkertaisista kineettisistä malleista, joten samat kokonaisannokset erilaisilla annosnopeuksilla eivät välttämättä tuota samanlaisia hajoamisprofiileja.

Fotostabiilisuustestaus rajautuu useisiin lähialoihin: Fotobiologia & Bioteknologia tutkii säteilyn vaikutusta eläviin järjestelmiin eikä valmiiseen tuotteeseen, ja UV-liimaus, valukotelointi ja kapseloint käyttää UV-valoa valmistustyökaluna eikä testauslaitteena. Materiaalien nopeutetun vanhenemisen perusteet ICH:n farmaseuttisen viitekehyksen ulkopuolella on esitetty kohdassa UV-vanheneminen, värinkesto & fotostabiilisuus. Samat lainalaisuudet käänteisellä tavoitteella – fotonitasapaino ja kvanttisaanto synteesissä – käsitellään kohdassa fotokemia.

Ettekö ole varma, saavuttaako testiprotokollassa määritetty UV-A- ja näkyvän valon annos todella näytepaikan valitussa asetelmassa – vai onko dokumentoituna vain lampun teho? ICH Q1B/VICH GL5 -standardin mukaiseen vahvistavaan testaukseen automaattisella, UV-A:lle ja näkyvälle alueelle erikseen toteutetulla annoksen katkaisulla on saatavilla BS-02+; pakotettuihin hajoamistutkimuksiin ja UV-/päivänvalomateriaalitestaukseen joustavasti määritettävillä spektrialueilla soveltuu BS-02. Valonlähteen alustavaan spektriseen kelpuutukseen ja jakauman osoittamiseen ICH Q1B -alakaistoilla soveltuvat UVpad ja UVpad E, ja kelpuutettujen kammioiden rutiinikäytön jatkuvaan laajakaistaiseen annosvalvontaan RMD Pro. Ottakaa yhteyttä testaustehtävänne osalta.