药品光稳定性：按ICH Q1B进行测试

ICH Q1B指导原则规定了新原料药和药品的光稳定性测试要求。该指导原则设定了可见光和近紫外光的最低辐照量，并区分了两种曝光方案。为实现可重复的测试，需要将光谱分布、累积辐照量、样品温度、包装状态和文档记录统一加以控制。本页将这些要求与其测量实现方式结合起来进行说明。

药品问题之外的材料和着色剂老化内容，请参见紫外老化与色牢度。

光稳定性测试研究的是光化学反应：一个带有合适色基团（例如芳环、羰基、共轭体系）的分子吸收紫外或可见光范围内的光子，从而被激发到电子激发态。从该状态出发，可能发生后续反应——光解、光氧化（通常涉及溶解氧）、异构化或键断裂——从而导致降解产物的产生、变色或活性物质的损失。物质是否发生反应及反应程度取决于其吸收光谱、量子产率以及所处的基质。

ICH Q1B要求原料药和成品制剂暴露于既涵盖可见光范围又涵盖近紫外范围（320～400 nm）的规定光照条件下，因为许多药用色基团恰好在这一过渡区域内吸收光。与此同时，在相同热条件下运行一个避光对照样品（通常用铝箔包裹）。只有辐照样品与避光对照之间的差异才被计为光解效应——这样可将长时间（通常数小时）暴露过程中出现的纯热降解效应区分开来。外观、溶液的澄清度/颜色、含量以及降解产物均采用经过验证可用于光化学降解产物分析的方法进行评估。

测试流程的六个步骤

1. 确定测试样品及包装级别。
2. 记录所采用的ICH Q1B方案以及辐射源。
3. 分别记录可见光暴露量和紫外光暴露量。
4. 考虑样品温度，并在适用情况下设置避光对照。
5. 记录辐照均匀性、测量位置以及传感器的校准状态。
6. 以可追溯的方式记录测试终点、偏差及结果。

ICH Q1B 规定了两种可选的光源方案，两者均旨在模拟日光或室内间接日光，但技术上有很大不同（ICH Q1B 指南，EMA/ICH）：

方案 1使用单一光源，其发射光谱与 D65/ID65 标准相近——例如组合式日光荧光灯、氙弧灯或金属卤化物灯。D65 是国际公认的室外日光标准——为此，ICH Q1B 在其 1996 年版本中参照了 ISO 10977（1993）。该标准现已废止，因此起决定作用的是 ICH Q1B 本身对光源的描述。ID65 则是室内间接日光对应的标准。必要时通过滤光片滤除 320 nm 以下的辐射。

方案 2结合两种独立光源：一种是符合 ICH Q1B 所述冷白特性的冷白荧光灯，另一种是独立的近紫外荧光灯，其光谱分布范围为 320～400 nm，发射峰值介于 350～370 nm 之间，并要求在 320～360 nm 和 360～400 nm 两个波段内均具有相当比例的辐射能量。现代辐照箱越来越多地采用白光 LED 模块（可见光范围）与 UV-A LED 组合来实现这些功能，也有部分仍继续使用传统的近紫外荧光灯。

方案 1 与方案 2 对比

上述数值反映了对该指南的通常理解。具有约束力的是 ICH Q1B 的现行版本以及相应测试方案中的规定。

照度（lux）和累积光剂量（lux·h）。勒克斯是按人眼灵敏度V(λ)加权的光度学量。由于药物的吸收光谱通常与人眼光视效率光谱不匹配，因此勒克斯与光化学效率没有直接关联。尽管如此，lux·h仍是ICH Q1B规定的可见光范围内的参考量（最低1,200,000 lux·h），因为使用经过校准且广泛可用的照度计可以对其进行统一测量。

UV-A辐照度（W/m²）和紫外剂量（Wh/m²）。320～400 nm范围对许多药物发色团表现出最高的光化学反应性。ICH Q1B要求该范围内的累积能量至少为200 Wh/m²。由于该量直接以辐射度量学术语定义（而非按视觉加权），因此可以直接与药物的吸收光谱相关联。

光源的光谱分布。即使两个光源的累积剂量相同，如果其光谱分布不匹配，也可能产生不同的光化学效应——例如，若一盏灯的能量最大值位于355 nm而非370 nm，而药物在该范围内的吸收差异很大。因此，ICH Q1B不仅规定了总剂量，还规定了320～360 nm和360～400 nm子波段内的最低分布要求。

样品温度。若不进行温度控制（通常为25 °C ± 5 °C），则无法区分热效应和光解效应；暗对照可为此提供参考值。

样品层厚度。根据ICH Q1B，固体样品的铺展厚度通常不超过约3 mm，因为根据比尔-朗伯定律，随着层厚增加，只有靠近表面的分子层才能获得完整的辐照度（自遮蔽效应）。

辐照箱内辐照的均匀性。特别是在较大型或步入式辐照箱中，边缘位置与中心位置之间的辐照度可能存在较大差异；若未进行均匀性验证，则无法确定各样品位置实际接收到的剂量。

灯的电功率并非光学剂量。灯的功率标示的是所消耗的电功率，而不是实际到达样品位置的辐照度。反射器污染、灯管老化、距离以及安装几何结构会显著改变实际辐照度，而额定功率却不会发生任何变化。唯一可靠的方式，是在实际样品位置使用已校准的辐射计或光谱辐射计进行测量。

仅有时间值而没有剂量控制是不够的。固定的辐照时长只有在辐照度保持恒定的情况下才有效。由于灯管会老化、反射器会受到污染，辐照度会在使用寿命内逐渐下降——若采用固定时间控制，实际施加的剂量可能在不知不觉中低于目标值。因此，ICH Q1B明确允许两种等效方法：一是与已验证的化学光量计一起进行辐照，二是使用已校准的辐射计/照度计进行持续监测，直至达到目标剂量。

没有任何单一的选项1光源类型能够同时精确满足两个目标值。真实D65/ID65日光中UV-A与可见光成分之比，并不符合ICH两个目标值（120万勒克斯小时的VIS与200 Wh/m²的UV）所隐含的比例。若持续辐照直至达到VIS目标值，经过滤的D65/ID65氙灯光源往往会导致相当程度的UV过量辐照（据报道，实际中UV剂量的过量辐照可高达目标值的百分之几百，具体取决于光源），而反向的控制方式则会使VIS目标值无法达成（Atlas应用指南AG103，n.d.）。在实际操作中，必须有意识地决定以哪一个目标值作为限制性目标，或者——如选项2中常见的做法——采用两个独立控制剂量的通道。

互易律（本生-罗斯科定律）并非在所有情况下都成立。该定律假设光化学效应只取决于辐照度与时间的乘积（即剂量），而与低强度长时间作用还是高强度短时间作用无关。然而，对于许多药物，已证明其在多色辐照下的光动力学会偏离简单的反应级数，出现与强度相关的效应，这些效应可能源于相互竞争的后续反应、激发态的饱和效应，或高剂量率下氧气的消耗（Maafi & Al-Qarni，2022）。因此，由两种不同强度方案得到的相同总剂量，未必会产生相同程度的降解。

在实际样品位置之外进行测量是不充分的。位于腔体壁或靠近灯管处的传感器，与样品表面所测得的辐照度并不相同，尤其是在距离、入射角或其他样品遮挡发生变化时更为明显。为此，必须在样品位置使用经余弦校正的传感器。

容器和包装材料的影响常常被低估。被描述为"透明"的容器，会根据材料不同过滤掉不同比例的近紫外波段——如果在选择样品容器时未考虑到这一点，就会产生一种在真实包装场景中并不存在的人为保护效应。

样品容器的光谱透过率决定了光源发出的光谱中有多少实际到达样品——这与辐射计在容器外测得的辐照度无关。石英玻璃在UV-C波段内几乎无损透过，因此适用于测试未包装的原料药；ICH Q1B对此要求使用化学惰性、透明的容器。硼硅酸盐玻璃在300 nm附近有明显的透过边缘，因此可让大部分近紫外范围（320～400 nm）通过，同时吸收波长更短的紫外光。钠钙玻璃（标准玻璃）的透过边缘位于更高波长处，约310～320 nm，因此已经衰减了较低近紫外波段中相当一部分的光。棕色玻璃在宽波段范围内吸收，直至可见光区（通常可达450～500 nm），被有意用于遮光。透明塑料如PET或PVC表现出与材料相关的紫外截止波长，塑料中的紫外稳定剂还可能使其发生偏移。因此，对于在一级包装之外测试未包装的原料药，ICH Q1B要求使用在相关光谱范围内（通常为石英）透明且可透过的容器；而对于在一级包装及市售包装中测试成品，包装本身的透过率也属于测试对象的一部分，因为这关系到ICH Q1B决策树中提出的问题，即包装是否提供了充分的遮光保护。

初级光化学步骤可用光子能量来描述：

E_photon = h · c / λ

其中h为普朗克常数，c为光速，λ为波长。波长越短，光子所携带的能量越高；在近紫外范围（320～400 nm）内，光子能量约为3.1～3.9 eV，足以使许多有机化学键发生电子激发，但通常不足以直接使其发生均裂——实际的化学键断裂往往是通过激发态后续的光化学反应发生的。

被吸收的光子实际转化为化学反应的效率，由光化学量子产率来描述：

Φ = （转化的分子数） / （吸收的光子数）

对于光学稀溶液，被吸收的光子数本身可由比尔-朗伯定律（A = ε · c · l，其中ε为摩尔吸光系数，c为浓度，l为光程长度）得出；光降解的初始速率可近似地视为与Φ、光源在相关波长处的光谱光子通量以及样品的吸光度成正比。

模型假设：此关系严格来说仅适用于光学稀薄、均匀、充分混合且量子产率在相关光谱范围内保持恒定的样品。对于固体、浓溶液或浑浊悬浮液，由于自遮蔽效应，简单的比尔-朗伯近似不再适用——这正是ICH Q1B对固体规定了有限层厚度的原因，而不是直接套用模型计算。

实际意义：如果两种不同光源的光谱或剂量率不同，仅仅在施加剂量（勒克斯小时、Wh/m²）的数值上一致，并不能保证光化学效应相同。因此，光谱与选项1或选项2规范的符合性，并非单纯的法规形式要求，而是使不同检测实验室与箱体类型之间的结果具有可比性的物理必要条件。

1. 假设条件。Option 2辐照箱在样品位置处提供40 W/m²的近紫外辐照度（相当于4 mW/cm²，这是近紫外荧光灯或UV-A LED模块组合在实际应用中的典型值），以及75,000 lux的可见光照度。

2. 模型。剂量H = 辐照度E × 时间t，针对紫外（目标200 Wh/m²）和可见光（目标1,200,000 lux·h）分别计算。

3. 计算。
紫外通道：t(UV) = 200 Wh/m² ÷ 40 W/m² = 5 h
可见光通道：t(VIS) = 1,200,000 lux·h ÷ 75,000 lux = 16 h

4. 结果。紫外目标在5小时后即可达到，而可见光目标需要16小时才能达到。

5. 技术解读。如果两个通道分别独立监测，并在各自达到目标剂量后自动关闭，则不存在问题。但若两个通道均采用固定的16小时辐照时间，样品在紫外范围内将接收约640 Wh/m²的剂量——超过所需目标剂量的三倍以上。这正是名义上按照"ICH Q1B"标准操作、但采用不同控制逻辑的实验室之间出现降解曲线差异的实际原因。这也说明了为何独立控制、持续测量的剂量通道优于固定时间控制，正如BS-02+中所实现的那样。

药品上市许可（ICH Q1B）。对于每一种新原料药和每一种新制剂成品，光稳定性相关数据都是上市许可文件的组成部分。这里的关键工艺变量是强制降解研究（用于方法开发，故意超过目标值）与验证性研究（严格按照ICH目标剂量给药）之间的比较，因为二者的目的不同——前者用于识别降解途径，后者用于提供可用于法规申报的数值。

生物技术与生物制品。蛋白质和其他大分子的光化学降解途径通常与经典小分子不同（芳香族氨基酸残基的氧化、聚集）。这里重要的往往不是单纯的紫外剂量，而是累积的可见光暴露量，因为许多生物制品储存于紫外透过率有限、但在可见光范围内具有可测透过率的小瓶中。

兽药（VICH GL5）。兽药的光稳定性测试遵循一项独立但方法上几乎相同的指南；这里的关键之处在于，尽管测试装置在技术上完全相同，但与人用药品相比其注册逻辑是独立的（EMA，VICH GL5）。

化妆品与皮肤外用药。此类光稳定性测试的方法与前述类似，但不在严格的ICH框架之内，例如用于确认紫外线滤光剂的稳定性或颜色变化。这里的关键工艺变量往往是模拟真实日光暴露，而非ICH特定的照度/紫外目标值。

合同实验室（CRO/CDMO）。随着外包稳定性研究比例的增加，具备可追溯校准、符合GMP文档要求的标准化辐照箱的重要性也随之提升，因为不同场地之间的结果必须保持可比性。

包装开发。对于ICH Q1B决策树中规定的内包装和市场包装测试，包装材料本身的光谱透过率是关键工艺变量——它决定了某一制剂是否可以在不附加避光说明的情况下获得批准。

分析方法开发。强制降解研究故意产生降解产物，用于验证具有稳定性指示能力的HPLC方法；这里重要的是采用足够高、但受控且有记录的过量辐照，以便在可分析评估的浓度下生成相关的降解产物。

冷链条件下的光稳定性。在2～8 °C下储存的生物制品通常需要在同时启用制冷的条件下进行光稳定性测试，因为传统光源产生的热量否则会导致热降解与光解降解产生不必要的叠加。

不透明和有色固体。对于非透明固体，只有表面附近的层能接收到完整的辐照度；由于自遮蔽效应，较深的分子层实际上几乎未受到照射。因此，此类测试的结果主要反映表面降解特性（如变色），而非整体活性物质的降解情况。

半固体和非平面剂型。乳膏、凝胶或贴剂无法轻易铺展成适用于固体的薄层；此处需要采用经过调整的样品制备方法（例如在透明载体上形成规定的膜厚），以便有意义地近似ICH Q1B所规定的辐照几何条件。

组合产品。对于预填充注射器、自动注射器或其他药械组合产品，除活性物质外，外壳材料也可能发生光化学反应（如泛黄、脆化），因此需要在纯活性物质分析之外进行更全面的评估。

任何测量方案的出发点都不是设备本身，而是当前决策实际需要哪种物理量这一问题。要证明符合ICH Q1B要求，需要两个基本量：可见光范围内的光度学照度（lux），以及近紫外部分320～400 nm范围内的辐射度学辐照度（W/m²），两者均需对时间积分以得出累积剂量。

测量位置：应在实际样品所在位置进行测量，而非在灯管或箱体壁面处，并应使用余弦校正传感器以正确捕捉与角度相关的效应。

哪些测量不确定度是相关的：传感器的校准不确定度（通常为百分之几，可溯源至PTB/NIST等国家标准）、传感器响应曲线与实际光源之间的光谱失配，以及样品腔内位置偏差所带来的空间测量不确定度。

何时宽波段测量即已足够：在设备鉴定阶段已证明光源的光谱符合性且此后未发生显著变化的前提下，用于常规检测中的持续剂量监测——此时使用经校准的RMD Pro数字辐射计即可满足要求。

何时需要进行光谱测量：在箱体初次鉴定时、更换灯管类型或制造商时、怀疑灯管在使用寿命期间发生光谱漂移时，以及比较不同箱体或不同光源类型（荧光灯与LED）时，因为只有在这些情况下才能验证320～360 nm与360～400 nm两个子波段内的分布情况，而这是宽波段传感器根本无法做到的——此时适合使用UVpad或UVpad E等光谱辐射计。

在经过鉴定的辐照箱中，剂量并非通过固定的时间段来控制，而是通过连续积分传感器分别独立监测各光谱通道（可见光与近紫外），并在达到目标值后自动结束辐照。这在技术上具有两方面重要意义：其一，它使所施加的剂量不受灯管老化、污染或温度波动的影响，而这些因素在纯时间控制下往往会导致未被察觉的剂量不足或过量。其二，连续记录可生成完整的、符合GMP要求的实际所施加剂量记录（剂量随时间变化的曲线，而非单一的终值），这对数据完整性要求以及所用检测设备的IQ/OQ文档具有重要意义。此外，还需要对所用传感器进行定期重新校准和再鉴定，因为测量传感器本身也会受到老化漂移的影响——未经校准的"自动化"控制回路只会可靠地、始终如一地给出错误的数值。依据DIN EN ISO/IEC 17025:2018-03进行的认可校准可确保这种计量溯源性。

何时需要进行空间或时间分辨测量：在对较大型或新安装的箱体进行鉴定时，需要对辐照度进行空间分布测绘，以证明其均匀性；当剂量率（而非仅最终剂量）对解释强度相关效应具有重要意义时，则需要进行时间分辨测量。

Ahmad及其同事撰写的这篇基础性综述总结了药物光降解的光物理和光化学机理，并将其与ICH要求相联系：

"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和Al-Qarni研究了达卡巴嗪和硝苯地平在多色光辐照下的光动力学，结果表明这两种物质均不遵循经典反应级数，而是所谓的η级动力学——这为紫外范围内简单互易定律的局限性提供了直接的实验证据：

"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及其同事按照ICH要求，在模拟太阳光条件下测试了非那雄胺、双氯芬酸和萘普生，并明确量化了不同包装的光保护效果——这是少数几篇通过实验证实本页所述包装影响的论文之一：

"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。

文献检索工具列出了我们所知的所有关于制药领域的文献——可按设备、领域和关键词进行搜索。

• ICH Q1B — 新原料药和制剂的光稳定性试验，ICH三方协调指南，第4阶段，1996年（EMA文件）
• ICH Q1A(R2) — 新原料药和制剂的稳定性试验（EMA指南）
• VICH GL5 — 稳定性试验：新兽用原料药和制剂的光稳定性试验（EMA指南）
• Ahmad, I. 等（2016年）：药物及药品的光稳定性与光稳定化。国际光能杂志。DOI：10.1155/2016/8135608
• Maafi, M.; Al-Qarni, M. A.（2022年）：达卡巴嗪和硝苯地平在多色光辐照下的光动力学及其作为紫外范围新型可靠光量计的应用。科学报告。DOI：10.1038/s41598-022-11570-5
• Ruiu, D. 等（2013年）：非那雄胺、双氯芬酸和萘普生在模拟日光照射下的光稳定性与毒性。化学中心杂志。DOI：10.1186/1752-153X-7-181

ICH Q1B光稳定性试验是如何进行的？
将原料药和制剂暴露于规定量的可见光和近紫外辐射下，同时在相同的热条件下运行一份避光对照样品。随后比较两份样品的外观、含量和降解产物，以区分光解作用与热效应。

ICH Q1B试验适合使用哪种光源？
具有类D65/ID65光谱的1类光源（如经过滤光处理的氙灯或金属卤化物灯），或由冷白光源与峰值在350～370 nm之间的独立近紫外光源组成的2类组合光源，两者均被允许使用。这两种方案在法规上等效，但在实际剂量控制方面有所不同。

验证性光稳定性试验需要多大的剂量？
可见光范围内至少需要120万勒克斯小时，近紫外累积能量（320～400 nm）至少需要200 Wh/m²，均在样品位置测量。

强制降解试验与验证性试验有何区别？
强制降解研究有意采用更高的剂量，以确定降解途径并开发分析方法。验证性研究则严格遵循ICH目标值，提供可用于上市许可申报资料的对比数据。

为什么试验箱在灯的标称功率看似足够的情况下仍无法可靠工作？
因为灯的电功率并不能说明样品位置的实际辐照度。灯的老化、污染和几何结构都会独立于额定功率改变实际剂量；只有在样品位置进行测量才能给出可靠答案。关于为什么功率标称值本质上不是一个被测量，详见辐射度量相关内容。

如何测量施加的光剂量？
通过在样品位置使用已校准的辐射计（辐照度，320～400 nm范围）和照度计（照度）进行测量，或者/并且结合已验证的化学光量计系统（如盐酸奎宁溶液），该系统通过吸光度的特定变化指示累积剂量。

包装材料在光稳定性中起什么作用？
包装的光谱透过率决定了有多少比例的光能够到达样品。石英玻璃几乎在紫外范围内也保持透明，钠钙玻璃会衰减近紫外低波段，而棕色玻璃则在宽带范围内一直阻挡到可见光范围——因此包装的选择直接决定了试验结果。

互易律是否也适用于光稳定性试验？
仅在有限程度上适用。该定律假设效应仅由辐照度与时间的乘积决定。然而，对若干经研究的原料药而言，已证实存在与强度相关的、偏离简单动力学模型的现象，因此在不同剂量率下达到相同总剂量，并不一定产生相同的降解曲线。

光稳定性测试与几个相邻领域存在交集：光生物学与生物技术研究的是辐射对活体系统的影响，而不是对成品的影响；紫外粘接、灌封与封装则将紫外光用作生产工具，而非测试仪器。ICH药品框架之外的加速材料老化基础知识在紫外老化、色牢度与光稳定性中进行了概述。目标相反的同一套规律——合成过程中的光子平衡与量子产率——则在光化学中进行了介绍。

不确定测试方案中规定的UV-A和可见光剂量是否真正到达所选装置中的样品位置——还是只记录了灯功率？对于依据ICH Q1B/VICH GL5进行的确证性测试，需要针对UV-A和可见光范围分别自动截止剂量，此时可选用BS-02+；对于强制降解研究和可灵活配置光谱范围的紫外线/日光材料测试，可选用BS-02。对于光源的初始光谱鉴定以及展示在ICH Q1B各子波段上的分布情况，UVpad和UVpad E均适用；而对于已鉴定箱体在日常运行中的持续宽带剂量监测，则可选用RMD Pro。欢迎您联系我们，探讨贵司的测试需求。