Fotostabilność farmaceutyczna: badania zgodnie z ICH Q1B

Wytyczna ICH Q1B opisuje badania fotostabilności nowych substancji czynnych i produktów leczniczych. Określa ona minimalne wartości ekspozycji na światło widzialne i bliski zakres UV oraz rozróżnia dwie opcje ekspozycji. Aby zapewnić powtarzalność badania, należy jednocześnie kontrolować rozkład widmowy, skumulowaną ekspozycję, temperaturę próbki, stan opakowania oraz dokumentację. Niniejsza strona przedstawia te wymagania w kontekście ich praktycznej realizacji pomiarowej.

Starzenie materiałów i barwników poza zagadnieniami farmaceutycznymi zostało omówione w rozdziale Starzenie UV i trwałość barw.

Badanie fotostabilności analizuje reakcje fotochemiczne: cząsteczka z odpowiednim chromoforem (np. pierścieniem aromatycznym, grupą karbonylową, układem sprzężonym) absorbuje foton w zakresie UV lub widzialnym i zostaje w ten sposób przeniesiona do stanu wzbudzenia elektronowego. Ze stanu tego mogą zachodzić reakcje następcze – fotoliza, fotoutlenianie (często z udziałem rozpuszczonego tlenu), izomeryzacja lub rozerwanie wiązania – prowadzące do powstania produktów rozkładu, zmiany barwy lub utraty substancji czynnej. To, czy i jak silnie substancja reaguje, zależy od jej widma absorpcji, wydajności kwantowej oraz matrycy, w której się znajduje.

ICH Q1B wymaga, aby substancja czynna i produkt gotowy zostały poddane zdefiniowanej ekspozycji świetlnej obejmującej zarówno zakres widzialny, jak i bliski zakres UV (320–400 nm), ponieważ wiele farmaceutycznych chromoforów absorbuje właśnie w tym zakresie przejściowym. Równolegle prowadzona jest próbka kontrolna chroniona przed światłem (zazwyczaj owinięta folią aluminiową) w identycznych warunkach termicznych. Za efekt fotolityczny liczy się wyłącznie różnica między próbką napromieniowaną a kontrolą ciemną – pozwala to wyodrębnić czysto termiczne efekty degradacji, które zachodzą podczas często wielogodzinnej ekspozycji. Wygląd, klarowność/barwa roztworów, zawartość substancji czynnej oraz produkty rozkładu są oceniane metodą zwalidowaną pod kątem fotochemicznych produktów rozkładu.

Procedura badania w sześciu krokach

1. Określenie badanego materiału oraz poziomu opakowania.
2. Udokumentowanie odpowiedniej opcji ICH Q1B oraz źródeł promieniowania.
3. Osobne rejestrowanie ekspozycji w zakresie widzialnym i ekspozycji UV.
4. Uwzględnienie temperatury próbki oraz, w stosownych przypadkach, kontroli ciemnej.
5. Udokumentowanie jednorodności, pozycji pomiarowych oraz statusu wzorcowania czujników.
6. Rejestrowanie punktu końcowego, odchyleń oraz wyniku w sposób zapewniający spójność pomiarową.

Wytyczne ICH Q1B definiują dwie dopuszczalne opcje źródła światła, obie mające na celu symulację światła dziennego lub pośredniego światła dziennego wewnątrz pomieszczeń, ale różniące się technicznie (wytyczne ICH Q1B, EMA/ICH):

Opcja 1 wykorzystuje pojedyncze źródło światła, którego emisja przypomina standard D65/ID65 – na przykład kombinowaną lampę fluorescencyjną światła dziennego, lampę łukową ksenonową lub lampę metalohalogenkową. D65 jest międzynarodowo uznanym standardem dla światła dziennego na zewnątrz – w tym celu ICH Q1B odwołuje się, w wersji z 1996 roku, do normy ISO 10977 (1993). Norma ta została od tego czasu wycofana, więc decydujący jest opis źródła światła zawarty w samej wytycznej ICH Q1B. ID65 jest odpowiednikiem dla pośredniego światła dziennego wewnątrz pomieszczeń. Promieniowanie poniżej 320 nm jest usuwane za pomocą filtrów, w razie potrzeby.

Opcja 2 łączy dwa oddzielne źródła światła: chłodną białą lampę fluorescencyjną o charakterystyce chłodnej bieli opisanej w ICH Q1B oraz oddzielną lampę fluorescencyjną bliskiego UV o rozkładzie widmowym od 320–400 nm i maksimum emisji między 350 a 370 nm, przy czym wymagany jest znaczący udział energii promienistej zarówno w paśmie 320–360 nm, jak i 360–400 nm. Nowoczesne komory coraz częściej realizują te funkcje za pomocą modułów białych diod LED (zakres widzialny) w połączeniu z diodami UV-A, lub nadal wykorzystują klasyczne lampy fluorescencyjne bliskiego UV.

Porównanie Opcji 1 i Opcji 2

Podane wartości odzwierciedlają powszechną interpretację wytycznej. Decydujące znaczenie ma obowiązujące wydanie ICH Q1B oraz specyfikacja zawarta w danym planie badania.

Natężenie oświetlenia (luks) i skumulowana dawka światła (luksogodziny). Luks jest wielkością fotometryczną ważoną czułością ludzkiego oka, V(λ). Nie koreluje ona bezpośrednio z wydajnością fotochemiczną, ponieważ widmo absorpcji substancji czynnej zazwyczaj nie pokrywa się z widmem czułości ludzkiego oka. Mimo to luksogodziny są wielkością referencyjną wymaganą przez ICH Q1B dla zakresu widzialnego (minimum 1,2 miliona luksogodzin), ponieważ można je jednolicie mierzyć za pomocą wzorcowanych, powszechnie dostępnych luksomierzy.

Natężenie napromienienia UV-A (W/m²) i dawka UV (Wh/m²). Zakres od 320 do 400 nm wykazuje najwyższą reaktywność fotochemiczną dla wielu chromoforów farmaceutycznych. ICH Q1B wymaga tu co najmniej 200 Wh/m² energii skumulowanej. Ponieważ wielkość ta jest definiowana bezpośrednio w kategoriach radiometrycznych (bez ważenia wzrokowego), można ją bezpośrednio odnieść do widm absorpcji substancji czynnej.

Rozkład widmowy źródła światła. Dwa źródła światła o identycznej dawce skumulowanej mogą wywoływać różne efekty fotochemiczne, jeśli ich rozkład widmowy się nie pokrywa – na przykład gdy jedna lampa ma maksimum energii przy 355 nm zamiast 370 nm, a substancja czynna absorbuje w tym zakresie zupełnie inaczej. Z tego powodu ICH Q1B określa nie tylko dawkę całkowitą, lecz także minimalny rozkład w podzakresach od 320 do 360 nm oraz od 360 do 400 nm.

Temperatura próbki. Bez kontroli temperatury (zazwyczaj 25 °C ± 5 °C) nie można rozdzielić efektów termicznych od fotolitycznych; wartość referencyjną dla tego celu zapewnia próba kontrolna w ciemności.

Grubość warstwy próbki. Zgodnie z ICH Q1B ciała stałe rozprowadza się zazwyczaj warstwą o grubości nie większej niż ok. 3 mm, ponieważ wraz ze wzrostem grubości warstwy, zgodnie z prawem Beera–Lamberta, pełne natężenie napromienienia otrzymują jedynie warstwy molekularne znajdujące się blisko powierzchni (samoprzesłanianie).

Jednorodność napromieniowania w komorze próbek. Zwłaszcza w większych lub przechodnich komorach natężenie napromienienia może znacznie różnić się między pozycjami przy krawędzi a w centrum; bez wykazania jednorodności nie wiadomo, jaką dawkę faktycznie otrzymały poszczególne pozycje próbek.

Elektryczna moc lampy nie jest dawką optyczną. Moc lampy w watach opisuje pobór mocy elektrycznej, a nie natężenie napromienienia faktycznie docierające do pozycji próbki. Zanieczyszczenie reflektora, starzenie się lampy, odległość oraz geometria montażu istotnie zmieniają rzeczywiste natężenie napromienienia bez żadnej zmiany moc znamionowej. Jedyne wiarygodne stwierdzenie pochodzi z pomiaru w rzeczywistej pozycji próbki za pomocą wzorcowanego radiometru lub spektroradiometru.

Sama wartość czasu nie jest wystarczająca bez kontroli dawki. Ustalony okres ekspozycji jest prawidłowy tylko tak długo, jak natężenie napromienienia pozostaje stałe. Ponieważ lampy starzeją się, a reflektory ulegają zanieczyszczeniu, natężenie napromienienia zmniejsza się w trakcie okresu użytkowania – przy sterowaniu opartym wyłącznie na czasie faktycznie zastosowana dawka mogłaby niezauważenie spaść poniżej wartości docelowej. ICH Q1B dopuszcza więc wyraźnie dwa równoważne podejścia: ekspozycję równolegle ze zwalidowanym chemicznym aktynometrem albo ciągłe monitorowanie za pomocą wzorcowanych radiometrów/luksomierzy do momentu osiągnięcia dawki docelowej.

Żaden pojedynczy typ źródła światła Opcji 1 nie może dokładnie spełnić obu wartości docelowych jednocześnie. Stosunek udziału UV-A do światła widzialnego w rzeczywistym świetle dziennym D65/ID65 nie odpowiada stosunkowi wynikającemu z dwóch wartości docelowych ICH (1,2 miliona lux-godzin VIS wobec 200 Wh/m² UV). Jeśli napromieniowanie jest kontynuowane do osiągnięcia wartości docelowej VIS, filtrowane źródła ksenonowe D65/ID65 często prowadzą do znacznego przekroczenia dawki UV (w praktyce zgłaszano przekroczenia dawki UV powyżej wartości docelowej o kilkaset procent, w zależności od źródła), natomiast odwrotne podejście do kontroli powoduje nieosiągnięcie wartości docelowej VIS (Atlas Application Guide AG103, n.d.). W praktyce należy podjąć świadomą decyzję, która wartość docelowa zostanie ustalona jako ograniczająca, lub – jak to jest powszechne w przypadku Opcji 2 – stosuje się dwa niezależnie dozowane kanały.

Prawo wzajemności (prawo Bunsena–Roscoe) nie zachodzi bez wyjątków. Zakłada ono, że efekt fotochemiczny zależy tylko od iloczynu natężenia napromienienia i czasu (dawki), niezależnie od tego, czy niska intensywność działa długo, czy wysoka intensywność krótko. Dla wielu substancji leczniczych wykazano jednak, że fotokinetyka pod wpływem polichromatycznego napromieniowania odbiega od prostych rzędów reakcji, z efektami zależnymi od intensywności, które mogą wynikać z konkurujących reakcji następczych, efektów wysycenia stanów wzbudzonych lub zużycia tlenu przy wysokich mocach dawki (Maafi & Al-Qarni, 2022). Identyczna dawka całkowita uzyskana z dwóch schematów o różnej intensywności nie musi więc powodować identycznego stopnia degradacji.

Pomiar poza rzeczywistą pozycją próbki jest niewystarczający. Czujnik umieszczony na ściance komory lub w pobliżu lampy nie mierzy tego samego natężenia napromienienia, co powierzchnia próbki, szczególnie gdy zmienia się odległość, kąt padania lub zacienienie przez inne próbki. Warunkiem koniecznym są tutaj czujniki z korekcją kosinusową umieszczone w pozycji próbki.

Materiał pojemnika i opakowania jest często nie doceniany. Naczynie opisane jako „przezroczyste" filtruje zmienny udział zakresu bliskiego UV w zależności od materiału – jeśli nie zostanie to uwzględnione przy wyborze pojemnika na próbkę, powstaje sztuczny efekt ochronny, który nie istnieje w rzeczywistym scenariuszu opakowania.

Widmowa transmisja pojemnika próbki determinuje, która część widma emitowanego przez źródło światła faktycznie dociera do próbki – niezależnie od natężenia napromienienia mierzonego przez radiometr poza pojemnikiem. Szkło kwarcowe przepuszcza światło praktycznie bez strat aż do zakresu UV-C i jest dlatego odpowiednie do badania niespakowanej substancji leczniczej; norma ICH Q1B wymaga w tym celu chemicznie obojętnych, przezroczystych pojemników. Szkło borokrzemowe wykazuje wyraźną krawędź transmisji w okolicy 300 nm i dzięki temu przepuszcza większość zakresu bliskiego UV (320–400 nm), pochłaniając jednocześnie promieniowanie UV o krótszych długościach fali. Szkło sodowo-wapniowe (szkło standardowe) ma krawędź transmisji przy wyższych długościach fali, w okolicy 310–320 nm, i dlatego już pochłania istotną część niższego pasma bliskiego UV. Szkło brązowe (amber) pochłania szerokopasmowo aż do zakresu widzialnego (często do 450–500 nm) i jest stosowane celowo dla ochrony przed światłem. Przezroczyste tworzywa sztuczne, takie jak PET lub PVC, wykazują zależne od materiału długości fali odcięcia UV, które mogą być dodatkowo przesuwane przez stabilizatory UV zawarte w tworzywie. Do badania niespakowanej substancji leczniczej poza opakowaniem pierwotnym norma ICH Q1B wymaga zatem przezroczystych pojemników przepuszczających w odpowiednim zakresie widmowym (typowo kwarc); do badania produktu finalnego w jego opakowaniu pierwotnym i rynkowym, transmisja samego opakowania stanowi część badanego przedmiotu, ponieważ odpowiada na pytanie postawione w drzewie decyzyjnym ICH Q1B, czy opakowanie zapewnia odpowiednią ochronę przed światłem.

Pierwszy etap fotochemiczny można opisać za pomocą energii fotonu:

E_photon = h · c / λ

gdzie h to stała Plancka, c to prędkość światła, a λ to długość fali. Krótsze długości fali niosą bardziej energetyczne fotony; w zakresie bliskiego UV (320–400 nm) energia fotonu wynosi około 3,1–3,9 eV, co wystarcza do elektronowego wzbudzenia wielu wiązań organicznych, ale zazwyczaj nie wystarcza do ich bezpośredniego i homolitycznego rozerwania – rzeczywiste rozerwanie wiązania następuje zwykle w wyniku fotochemicznych reakcji następczych ze stanu wzbudzonego.

To, jak efektywnie zaabsorbowane fotony rzeczywiście prowadzą do przemiany chemicznej, opisuje fotochemiczna wydajność kwantowa:

Φ = (liczba przekształconych cząsteczek) / (liczba zaabsorbowanych fotonów)

Sama liczba zaabsorbowanych fotonów wynika, dla optycznie rozcieńczonych roztworów, z prawa Beera-Lamberta (A = ε · c · l, gdzie ε to molowy współczynnik absorpcji, c to stężenie, a l to długość drogi optycznej); początkową szybkość fotodegradacji można przybliżyć jako proporcjonalną do Φ, do widmowego strumienia fotonów źródła światła przy danej długości fali oraz do absorbancji próbki.

Założenia modelu: Powyższe obowiązuje ściśle wyłącznie dla optycznie rozcieńczonych, jednorodnych, dobrze wymieszanych próbek o wydajności kwantowej stałej w danym zakresie widmowym. W przypadku ciał stałych, stężonych roztworów lub mętnych zawiesin proste przybliżenie Beera-Lamberta zawodzi z powodu samozacieniania – dlatego norma ICH Q1B przewiduje dla ciał stałych ograniczoną grubość warstwy, zamiast bezpośredniego stosowania obliczeń modelowych.

Konsekwencja praktyczna: Sama liczbowa zgodność zastosowanej dawki (luksogodziny, Wh/m²) między dwoma różnymi źródłami światła nie gwarantuje identycznego efektu fotochemicznego, jeśli ich widma lub natężenia dawki się różnią. Zgodność widmowa ze specyfikacją Opcji 1 lub Opcji 2 nie jest zatem jedynie formalnością regulacyjną, lecz jest fizycznie konieczna, aby wyniki były porównywalne pomiędzy różnymi laboratoriami badawczymi i typami komór.

1. Założenia. Komora napromieniowania Opcji 2 zapewnia natężenie napromienienia w bliskim UV na poziomie 40 W/m² w miejscu próbki (co odpowiada 4 mW/cm², typowej wartości praktycznej dla kombinacji lamp fluorescencyjnych bliskiego UV lub modułów LED UV-A), a także oświetlenie na poziomie 75 000 lux w zakresie widzialnym.

2. Model. Dawka H = natężenie napromienienia E × czas t, obliczana odrębnie dla UV (wartość docelowa 200 Wh/m²) i VIS (wartość docelowa 1,2 miliona lux-godzin).

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

4. Wynik. Wartość docelowa UV zostaje osiągnięta już po 5 godzinach, natomiast wartość docelowa VIS jest osiągana dopiero po 16 godzinach.

5. Interpretacja techniczna. Jeśli obydwa kanały są monitorowane niezależnie i automatycznie wyłączane po osiągnięciu przez każdy z nich swojej dawki docelowej, nie stanowi to problemu. Jeśli natomiast do obu kanałów zastosowany zostanie jeden, ustalony czas ekspozycji wynoszący 16 godzin, próbka otrzymuje w zakresie UV około 640 Wh/m² – ponad trzykrotnie więcej niż wymagana dawka docelowa. Jest to praktycznie istotna przyczyna różnych profili degradacji między laboratoriami, które nominalnie pracują „zgodnie z ICH Q1B", lecz stosują różną logikę kontroli. Podkreśla to, dlaczego odrębnie kontrolowane, ciągle mierzone kanały dawki są preferowane względem kontroli czasowej o ustalonej długości, jak zaimplementowano w BS-02+.

Dopuszczenie do obrotu produktów farmaceutycznych (ICH Q1B). Dla każdej nowej substancji leczniczej i każdego nowego gotowego produktu leczniczego dane dotyczące fotostabilności stanowią część dokumentacji rejestracyjnej. Krytyczną zmienną procesową jest tutaj porównanie badania wymuszonej degradacji (do opracowania metody, celowo przekraczającego wartość docelową) z badaniem potwierdzającym (dawkowanym dokładnie zgodnie z wartościami docelowymi ICH), ponieważ oba badania służą różnym celom – identyfikacji ścieżek degradacji w porównaniu z dostarczeniem wartości użytecznej z regulacyjnego punktu widzenia.

Biotechnologia i produkty biologiczne. Białka i inne duże cząsteczki często ulegają degradacji fotochemicznej innymi ścieżkami (utlenianie aromatycznych reszt aminokwasowych, agregacja) niż klasyczne małe cząsteczki. Istotna jest tu często nie tyle sama dawka UV, co skumulowana ekspozycja VIS, ponieważ wiele produktów biologicznych przechowywanych jest w fiolkach o ograniczonej przepuszczalności UV, lecz mierzalnej przepuszczalności w zakresie widzialnym.

Medycyna weterynaryjna (VICH GL5). Badania fotostabilności dla leków weterynaryjnych są prowadzone zgodnie z odrębnymi, lecz metodologicznie niemal identycznymi wytycznymi; krytyczna jest tu odrębna logika rejestracji w porównaniu z produktami leczniczymi stosowanymi u ludzi, mimo technicznie identycznego układu badania (EMA, VICH GL5).

Kosmetyki i preparaty dermofarmaceutyczne. Badania fotostabilności są tu prowadzone w sposób metodologicznie podobny, lecz poza ścisłymi ramami ICH, na przykład w celu potwierdzenia stabilności filtrów UV lub zmiany barwy. Krytyczną zmienną procesową jest tu często symulacja rzeczywistej ekspozycji na światło słoneczne, a nie specyficzne dla ICH wartości docelowe luksów/UV.

Laboratoria kontraktowe (CRO/CDMO). Wraz ze wzrostem udziału zlecanych na zewnątrz badań stabilności rośnie znaczenie znormalizowanych, udokumentowanych zgodnie z GMP komór napromieniowania z możliwością identyfikowalnego wzorcowania, ponieważ wyniki muszą pozostać porównywalne między różnymi lokalizacjami.

Opracowywanie opakowań. W przypadku badania opakowań bezpośrednich i rynkowych przewidzianego w schemacie decyzyjnym ICH Q1B krytyczną zmienną procesową jest widmowa przepuszczalność samego materiału opakowaniowego – decyduje ona o tym, czy dana formulacja może zostać dopuszczona bez dodatkowego oświadczenia o ochronie przed światłem.

Opracowywanie metod analitycznych. Badania wymuszonej degradacji celowo generują produkty degradacji w celu walidacji metod HPLC wskazujących stabilność; istotne jest tu zastosowanie wystarczająco wysokiego, lecz kontrolowanego i udokumentowanego przedawkowania, aby uzyskać istotne produkty degradacji w stężeniu możliwym do oceny analitycznej.

Fotostabilność w warunkach łańcucha chłodniczego. Leki biologiczne przechowywane w temperaturze 2–8 °C często wymagają badania fotostabilności przy jednocześnie aktywnym chłodzeniu, ponieważ wydzielanie ciepła przez klasyczne źródła światła powodowałoby niepożądane nakładanie się degradacji termicznej i fotolitycznej.

Nieprzezroczyste i barwione ciała stałe. W przypadku nieprzezroczystych ciał stałych pełne natężenie napromienienia otrzymuje jedynie warstwa przypowierzchniowa; głębsze warstwy molekularne są praktycznie nienapromieniowane z powodu samozacieniania. Wyniki takich badań charakteryzują zatem przede wszystkim degradację powierzchni (np. odbarwienie), a nie substancję czynną w całej masie.

Półstałe i nierówne postacie leku. Kremów, żeli czy plastrów nie da się łatwo rozprowadzić w cienką warstwę przewidzianą dla ciał stałych; wymagane są tu dostosowane sposoby przygotowania próbek (np. określona grubość filmu na przezroczystym nośniku), aby w sensowny sposób przybliżyć geometrię napromieniowania zgodną z ICH Q1B.

Produkty złożone. W przypadku ampułko-strzykawek, autowstrzykiwaczy lub innych połączeń leku z wyrobem medycznym materiał obudowy może również reagować fotochemicznie oprócz substancji czynnej (żółknięcie, kruchnienie), co wymaga rozszerzonej oceny wykraczającej poza samą analitykę substancji czynnej.

Punktem wyjścia dla każdego planu pomiarowego nie jest sprzęt, lecz pytanie, która wielkość fizyczna jest faktycznie potrzebna do podjęcia decyzji. Wykazanie zgodności z ICH Q1B wymaga dwóch podstawowych wielkości: fotometrycznego natężenia oświetlenia (lux) dla zakresu widzialnego oraz radiometrycznego natężenia napromienienia w zakresie 320–400 nm (W/m²) dla składowej bliskiego UV, przy czym obie są całkowane w czasie, aby uzyskać skumulowaną dawkę.

Gdzie mierzyć: W rzeczywistym miejscu położenia próbki, a nie przy lampie lub ścianie komory, oraz za pomocą czujnika z korekcją kosinusową, aby poprawnie uwzględnić efekty zależne od kąta.

Które niepewności pomiarowe są istotne: Niepewność wzorcowania czujnika (zazwyczaj kilka procent, spójna pomiarowo z wzorcami krajowymi, takimi jak PTB/NIST), niedopasowanie widmowe między krzywą czułości czujnika a rzeczywistym źródłem światła oraz przestrzenna niepewność pomiarowa wynikająca z odchylenia położenia w komorze próbek.

Kiedy pomiar szerokopasmowy jest wystarczający: Do bieżącego monitorowania dawki podczas rutynowych badań, gdy zgodność widmowa źródła światła została już wykazana podczas kwalifikacji urządzenia i od tego czasu nie uległa istotnej zmianie – wystarczający jest do tego kalibrowany cyfrowy radiometr RMD Pro.

Kiedy wymagany jest pomiar widmowy: Podczas wstępnej kwalifikacji komory, przy zmianie typu lub producenta lampy, gdy podejrzewa się dryft widmowy w trakcie okresu eksploatacji lampy, oraz przy porównywaniu różnych komór lub typów źródeł światła (lampa fluorescencyjna vs. LED), ponieważ tylko wtedy można zweryfikować rozkład w podpasmach 320–360 nm i 360–400 nm, czego czujnik szerokopasmowy zasadniczo nie jest w stanie wykonać – nadaje się do tego spektroradiometr, taki jak UVpad lub UVpad E.

W zakwalifikowanych komorach napromieniowania dawka jest kontrolowana nie przez stały przedział czasu, lecz przez czujniki dokonujące ciągłego całkowania, które monitorują każdy kanał widmowy (VIS i bliskie UV) niezależnie i automatycznie kończą napromieniowanie po osiągnięciu wartości docelowej. Ma to znaczenie techniczne z dwóch powodów: po pierwsze, sprawia to, że zastosowana dawka jest niezależna od starzenia się lamp, zanieczyszczeń lub wahań temperatury, które w przeciwnym razie powodowałyby niezauważone niedodawkowanie lub przedawkowanie przy czystej kontroli czasowej. Po drugie, ciągłe rejestrowanie danych tworzy pełny, zgodny z GMP zapis rzeczywiście zastosowanej dawki (krzywą dawki w funkcji czasu, a nie pojedynczą wartość końcową), co jest istotne dla wymagań integralności danych oraz dokumentacji IQ/OQ używanego sprzętu badawczego. Ponadto konieczne jest okresowe ponowne wzorcowanie i rekwalifikacja stosowanych czujników, ponieważ czujniki pomiarowe same podlegają dryftowi starzeniowemu – niekalibrowana "zautomatyzowana" pętla sterowania w przeciwnym razie niezawodnie dostarcza powtarzalnie błędnych, lecz konsekwentnie błędnych wartości. Akredytowane wzorcowanie zgodnie z DIN EN ISO/IEC 17025:2018-03 zapewnia tę spójność pomiarową.

Kiedy konieczne stają się pomiary przestrzenne lub rozdzielcze w czasie: Mapowanie przestrzenne natężenia napromienienia jest wymagane przy kwalifikacji większych lub nowo zainstalowanych komór, aby wykazać jednorodność; pomiar rozdzielczy w czasie staje się istotny, gdy dla interpretacji efektów zależnych od natężenia znaczenie ma szybkość dawkowania (a nie tylko dawka końcowa).

Fundamentalny przegląd autorstwa Ahmada i współpracowników podsumowuje mechanizmy fotofizyczne i fotochemiczne fotodegradacji leków oraz odnosi je do wymagań ICH:

"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 i Al-Qarni zbadali fotokinetykę dakarbazyny i nifedypiny pod wpływem promieniowania polichromatycznego i wykazali, że obie substancje nie podlegają klasycznemu rzędowi reakcji, lecz tak zwanej kinetyce rzędu η – bezpośredni dowód eksperymentalny na ograniczenia prostej koncepcji wzajemności w zakresie UV:

"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 i współpracownicy przetestowali finasteryd, diklofenak i naproksen pod symulowanym światłem słonecznym zgodnie z wymaganiami ICH i jednoznacznie oszacowali ilościowo działanie fotoochronne różnych opakowań – jedna z niewielu prac eksperymentalnie potwierdzających wpływ opakowania opisany na tej stronie:

"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.

Wyszukiwarka publikacji zawiera wszystkie znane nam publikacje dotyczące farmaceutyków – z możliwością wyszukiwania według urządzenia, dziedziny i słowa kluczowego.

• ICH Q1B – Photostability Testing of New Drug Substances and Products, ICH Harmonised Tripartite Guideline, Step 4, 1996 (dokument EMA)
• ICH Q1A(R2) – Stability Testing of New Drug Substances and Products (wytyczna EMA)
• VICH GL5 – Stability Testing: Photostability Testing of New Veterinary Drug Substances and Medicinal Products (wytyczna EMA)
• 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

Jak przebiega badanie fotostabilności zgodnie z ICH Q1B?
Substancja czynna oraz produkt gotowy są poddawane działaniu określonych ilości światła widzialnego i promieniowania bliskiego UV, podczas gdy chroniona przed światłem próbka kontrolna działa w tych samych warunkach termicznych. Następnie porównuje się wygląd, zawartość substancji czynnej i produkty rozkładu obu próbek, aby oddzielić efekt fotolityczny od efektu termicznego.

Które źródło światła jest odpowiednie do badań według ICH Q1B?
Dopuszczalne są zarówno źródła Opcji 1 o widmie zbliżonym do D65/ID65 (np. filtrowane lampy ksenonowe lub metalohalogenkowe), jak i kombinacje Opcji 2 obejmujące źródło światła białego chłodnego oraz oddzielne źródło bliskiego UV o maksimum między 350 a 370 nm. Obie opcje są równoważne pod względem regulacyjnym, lecz różnią się praktyczną kontrolą dawki.

Jaka dawka jest wymagana w potwierdzającym badaniu fotostabilności?
Co najmniej 1,2 miliona lux-godzin w zakresie widzialnym oraz co najmniej 200 Wh/m² zintegrowanej energii bliskiego UV (320–400 nm), mierzonej w miejscu położenia próbki.

Jaka jest różnica między badaniem wymuszonej degradacji a badaniem potwierdzającym?
Badania wymuszonej degradacji celowo stosują wyższe dawki, aby zidentyfikować ścieżki degradacji i opracować metody analityczne. Badania potwierdzające ściśle przestrzegają docelowych wartości ICH i dostarczają danych porównawczych, które można wykorzystać w dokumentacji rejestracyjnej.

Dlaczego komora nie działa niezawodnie mimo nominalnie wystarczającej mocy lamp?
Ponieważ moc elektryczna lampy nic nie mówi o rzeczywistym natężeniu napromienienia w miejscu położenia próbki. Starzenie się lamp, zanieczyszczenia i geometria zmieniają rzeczywistą dawkę niezależnie od mocy znamionowej; tylko pomiar w miejscu położenia próbki daje wiarygodną odpowiedź. Dlaczego moc znamionowa z zasady nie jest wielkością mierzalną, wyjaśniono w części wielkości radiometryczne.

Jak mierzy się zastosowaną dawkę światła?
Za pomocą wzorcowanych radiometrów (natężenie napromienienia, zakres 320–400 nm) i luksomierzy (natężenie oświetlenia) w miejscu położenia próbki, alternatywnie lub dodatkowo za pomocą zwalidowanego chemicznego systemu aktynometrycznego (np. roztworu chlorowodorku chininy), który wskazuje zintegrowaną dawkę poprzez określoną zmianę absorbancji.

Jaką rolę odgrywa materiał opakowaniowy w fotostabilności?
Widmowa transmisja opakowania decyduje o tym, jaka część światła w ogóle dociera do próbki. Szkło kwarcowe jest niemal przezroczyste aż do zakresu UV, szkło sodowo-wapniowe osłabia dolny zakres bliskiego UV, a szkło bursztynowe blokuje szerokopasmowo aż do zakresu widzialnego – wybór opakowania bezpośrednio determinuje więc wynik badania.

Czy prawo wzajemności (reciprocity) ma również zastosowanie do badań fotostabilności?
Tylko w ograniczonym zakresie. Zakłada ono, że efekt jest determinowany wyłącznie przez iloczyn natężenia napromienienia i czasu. Jednak dla kilku badanych substancji czynnych wykazano odchylenia zależne od natężenia od prostych modeli kinetycznych, dlatego identyczne dawki całkowite przy różnych szybkościach dawkowania niekoniecznie prowadzą do identycznych profili degradacji.

Badanie fotostabilności graniczy z kilkoma pokrewnymi dziedzinami: Fotobiologia i biotechnologia bada wpływ promieniowania na żywe organizmy, a nie na gotowy produkt, natomiast Klejenie, zalewanie i hermetyzacja UV wykorzystuje światło UV jako narzędzie produkcyjne, a nie instrument badawczy. Podstawy przyspieszonego starzenia materiałów poza farmaceutycznymi wytycznymi ICH omówiono w części Starzenie UV, odporność na blaknięcie i fotostabilność. Te same prawa, lecz z odwrotnym celem – bilans fotonowy i wydajność kwantowa w syntezie – zostały opisane w części fotochemia.

Nie mają Państwo pewności, czy dawka promieniowania UV-A i światła widzialnego określona w protokole badania rzeczywiście dociera do pozycji próbki w wybranej konfiguracji – czy udokumentowana jest jedynie moc lampy? Do badań potwierdzających zgodnie z ICH Q1B/VICH GL5, z automatycznym, oddzielnym odcięciem dawki dla UV-A i zakresu widzialnego, dostępny jest BS-02+; do badań forsowanej degradacji oraz testów materiałowych UV/światło dzienne z elastycznie konfigurowalnymi zakresami widmowymi – BS-02. Do wstępnej kwalifikacji widmowej źródła światła i wykazania rozkładu w podpasmach ICH Q1B odpowiednie są UVpad oraz UVpad E, a do bieżącego monitorowania dawki szerokopasmowej podczas rutynowej pracy zakwalifikowanych komór – RMD Pro. Skontaktuj się z nami w sprawie Państwa zadania badawczego.