标准物质在色谱类分​析仪器3Q验证中的应用现状研究

【核心介绍】随着食品药品质量标准的不断提高，检验工作自身的科学性、可靠性和有效性越来越倚重于仪器设备，目的是为了获得准确、可靠和稳定的数据及结果。由于分析仪器验证构成了产生质量数据的基础，因此分析仪器验证为实现上述目的提供了可行方式和重要保障。本文从分析仪器验证的4Q模型、3Q验证过程出发，论述了标准物质在色谱类分析仪器3Q验证过程中的作用、国内外应用研究现状以及验证过程中标准物质的选择原则，并针对目前的现状提出了今后的研究建议。 　

标准物质在色谱类分析仪器3Q验证中的应用现状研究

席兴军¹ 张静² 初侨¹ 杨丽¹ 张敏³ 董跟来³ 燕艳华³周晓晶⁴

李坤威¹ 张剑¹ 唐飞³

（1. 中国标准化研究院 北京 100191；2. 舟山出入境检验检疫局 浙江 316000；3. 中标标准技术研究所 北京 100029； 4. 北京市理化分析测试中心 北京 100089 ）

    摘  要  随着食品药品质量标准的不断提高，检验工作自身的科学性、可靠性和有效性越来越倚重于仪器设备，目的是为了获得准确、可靠和稳定的数据及结果。由于分析仪器验证构成了产生质量数据的基础，因此分析仪器验证为实现上述目的提供了可行方式和重要保障。本文从分析仪器验证的4Q模型、3Q验证过程出发，论述了标准物质在色谱类分析仪器3Q验证过程中的作用、国内外应用研究现状以及验证过程中标准物质的选择原则，并针对目前的现状提出了今后的研究建议。

    关键词 色谱；3Q验证；标准物质

    中图分类号 O657.7     

                         

Application Situation Research of Standard Material in 3Q Validation for Chromatographic Analysis Instrument

Xi Xingjun¹ Zhang Jing² Chu Qiao¹ Yang Li¹ Zhang Min³ Dong Genlai³ 

Yan Yanhua³ Zhou Xiaojing⁴ Li Kunwei¹ Zhang Jian¹ Tang Fei³

(1. China National Institute of Standardization, Beijing 100191; 2. Zhoushan Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Zhejiang 316000; 3. China National Institute of Standard Technology, Beijing 100029; 4. Beijing Center for Physical & Chemical Analysis, Beijing 100089)

   Abstract  With the constant improvement of the food and drug quality standard, the scientific validity and reliability of detection work more and more relied on instruments and equipment, the purpose of which is to obtain accurate, reliable and stable data and results. Because analysis instrument verification forms the foundation of quality data, so the analysis instrument verification provides a feasible way and important guarantee for the achievement of above purpose. based on the 4Q model and the progress of 3Q validation for analysis instrument, the role of standard material in 3Q validation for chromatographic analysis instrument, the research situation of different countries and the selection principle are discussed in this paper. According to the present situation, suggestions were put forward for the future research.

   Key words  Chromatography; 3Q validation; Standard material

    随着食品药品质量标准的不断提高，检验工作自身的科学性、可靠性和有效性越来越倚重于仪器设备，目的是为了获得准确、可靠和稳定的数据及结果。本文从分析仪器验证的4Q模型、3Q验证过程出发，论述了标准物质在色谱类分析仪器3Q验证过程中的作用、国内外应用研究现状以及验证过程中标准物质的选择原则，并针对现状提出了今后的研究建议。

1  色谱类分析仪器3Q验证概念与意义

1.1  3Q验证及验证仪器分类

关于仪器设备验证中的验证一词，美国药典协会USP (U.S. Pharmacopeia Convention)和欧洲药品质量管理局的欧洲官方药品控制实验室OMCL (Official Medicines Control Laboratories) 等国外权威机构均使用了统一的术语Qualification，。统一规范使用了由Freeman和Bedson等提出的4Q模型，并依据各权威机构的要求进行了较为详尽的描述。4Q模型是指从设计、安装、操作和性能等4个方面对其进行全过程的验证，即4Q验证。包括设计验证 DQ (Design Qualification,)、安装验证 IQ (Installation Qualification,）、操作验证OQ（Operation Qualification）和性能验证PQ (Performance Qualification) ^[1]。

由于实验室所用分析仪器均由仪器厂家研发设计而成，DQ (设计验证) 过程由用户和供应商已在采购活动前和采购活动中共同完成，因此在实验室分析仪器验证中可以不做。所以本文所提3Q，是指以上IQ (安装验证)、OQ (运行验证)、PQ (性能验证)。也就是说实验室仪器验证是从IQ做起，再做OQ、PQ，就完成了一套仪器验证的整个过程，如图1所示。

美国药典通则分析仪器验证指导原则USP<1058> (Unite State Pharmacopeia. Chapter <1058>)^[2] 中根据所需进行验证的程度，将分析仪器分为A、B、C三组。A组仪器与用户需求的符合性可以通过肉眼观察其操作来验证，并以文件记录。B组仪器或设备对用户需求的符合性依据该仪器或设备的标准操作程序来确定，并在IQ和OQ中以文件记录。C组仪器对用户需求的符合性通过具体的功能测试和性能测试来确定。这些仪器需要一个完整的确认程序，即IQ、OQ和PQ三个阶段的工作。C组仪器中包括色谱类分析仪器。

 

图1 分析仪器3Q验证过程

1.2 色谱类仪器3Q验证的意义

气相色谱、液相色谱等色谱类分析仪器广泛应用于食品、制药等领域，食品与药品安全关乎国计民生，食药领域一直以来都是我国政府和全球各国政府实施严格监管的重点产业。各国政府及药品相关国际组织，如世界卫生组织WHO (World Health Organization) 等均制定了详尽而严格的监管法规、指导原则和技术标准^[3]。其目的在于严格控制食品药品的安全性、有效性和可控性。而安全性和有效性的评价必须以标准为依据，以数据为准绳。随着食品药品质量标准的不断提高，检验工作自身的科学性、可靠性和有效性越来越倚重于仪器设备，其目的是为了获得准确、可靠和稳定的数据及结果。在产生可靠和一致的数据（质量数据）的过程中涉及了四个重要的组成部分。USP<1058>中以层叠形式在质量三角形内展示了这些组成部分，每层相加构成了总体质量，如图2所示。

分析仪器验证构成了产生质量数据的基础，分析仪器验证是实现这一目的的可行方式和重要保障。色谱类分析仪器作为检验工作的重要工具和分析数据的重要载体，其性能的优劣直接决定了分析数据的准确性、科学性和真实性。

 

图2 数据质量组成部分示意图

2  标准物质在色谱类分析仪器3Q验证中的应用现状

2.1 标准物质特点及作用

标准物质是具有一种或多种足够均匀和很好的确定了特性的一种材料或物质，常用以校准测量装置、评价测量方法或给材料赋值^[4]。

由于标准物质具有准确的特性量值、高度的均匀性和良好的稳定性，可以在时空两个领域进行量值传递，因此它被广泛地运用在实验室质量控制中，且功能非常强大。用于分析测试的测量仪器大多属于相对测量，它们的溯源性必须依靠标准物质来实现。标准物质在分析仪器测量中的应用概括起来可以归纳为5个方面：(1) 用于仪器的校准；(2) 用于测量对象的定量赋值；(3) 用于验证新建立的测量方法；(4) 用于测量数据质量保证的评价；(5) 用于测量结果的仲裁鉴定。用标准物质可以检定或验证仪器的线性范围、灵敏度、定量重复性、稳定性等性能状态，以判断其定量准确性。仪器分析以标准物质为基础，标准物质对于定性、半定量或定量分析, 以及提高仪器分析的准确性, 都是非常重要的。

在色谱类仪器3Q验证中需要使用标准物质作为进样，以确定仪器的最小检测浓度、线性范围及定性、定量重复性等技术指标，验证仪器的整机性能。

2.2 国外应用研究现状

目前美国GMP、欧盟GMP、WHO GMP 中都非常重视分析仪器的验证，美国药典协会USP和欧洲官方药品控制实验室OMCL对分析仪器验证包括色谱类仪器的验证均有明确的指导原则和要求。OMCL质量管理文件—仪器验证附件1：HPLC验证^[5]和仪器验证附件2：GC验证^[6]中，都明确规定了使用的标准物质及标准溶液。

GC验证技术文件中，以 配置FID检测器的气相色谱仪为例，使用的标准物质主要是醇、酮及烷烃类的纯物质或溶液。而HPLC验证技术文件中，比较详细地规定了配备不同检测器的HPLC验证过程中需要用到的标准物质，具体见表1。

表1 OMCL HPLC验证中使用的标准溶液

检测器	UV/DAD检测器	荧光检测器	折光率检测器	CD检测器
标准溶液	咖啡因-色谱级甲醇溶液	二水合盐酸喹啉溶液	D-果糖-水-乙腈溶液	D (-) 泛酰内酯水溶液

国外有机构对于色谱类分析仪器的性能验证进行了系统研究^[7]，但对于色谱类分析仪器验证中标准物质的选择和确认方法未见有研究。

2.3 国内应用研究现状

在我国，由于对分析仪器的验证没有明确的规定和要求，实验室对于色谱类分析仪器的3Q验证工作重视程度不同，不同行业和不同机构执行不同的规定或要求。《实验室认可准则》、《实验室资质认定评审准则》以及《药品生产质量管理规范》中有关于仪器设备验证和确认的简单要求，但无具体的技术规程。

国家质检总局发布了一系列有关色谱类分析仪器的计量检定规程，有JJG 705-2014液相色谱仪计量检定规程、JJG 700-1999气相色谱仪计量检定规程、JJG 1055-2009在线气相色谱仪计量检定规程、JJG823-2014离子色谱仪检定规程等。JJG 705-2014和JJG 700-1999中使用到的标准物质见表2和表3，可以看出，由于不同检测器的检测原理不同，选择的验证用标准物质也有所区别。

表2  JJG 705-2014液相色谱仪计量检定规程中使用的标准物质

检测器	紫外-可见光检测器 二极管阵列检测器	荧光检测器	示差折光率检测器	蒸发光散射检测器
标准物质	萘-甲醇溶液	萘-甲醇溶液	胆固醇-甲醇溶液	胆固醇-甲醇溶液

 

 

表3 JJG 700-1999气相色谱仪计量检定规程中使用的标准物质

检测器	TCD	FID	FPD	ECD	NPD
标准物质	苯-甲苯溶液； 氮(氦、氢)中甲烷标准气体	正十六烷-异辛烷溶液； 氮中甲烷标准气体	甲基对硫磷-无水乙醇溶液	丙体六六六-异辛烷溶液	偶氮苯-马拉硫磷-异辛烷溶液

国内有实验室参考欧洲官方药品质控实验室仪器管理和仪器验证经验,以常规的液相色谱仪为例，探讨了仪器验证的主要步骤，使用咖啡因-甲醇标准溶液、萘-甲醇标准溶液分别对紫外可见检测器的线性及液相色谱的整体性能进行了验证^[8]。

每一种标准物质有自己的特性，要结合仪器验证的具体情况选择使用。在选择和使用标准物质时需要注意以下几点^[9]：

(1)要选择并使用经国家批准、颁布的有证标准物质。

(2)要全面了解标准物质证书上所规定的各项内容并严格执行。

(3)要做到标准物质与样品的完美匹配是困难的，合理的近似是可以接受的。因此应选择与待测样品的基体组成和待测组分的含量水平近似的有证标准物质。

(4)要在有证标准物质的规定有效期内使用标准物质。

(5)要根据预期用途和不确定度水平要求选择不同等级的标准物质。

(6)要注意标准物质的最小取样量，当小于最小取样量时，标准物质的特性量值和不确定度有可能发生变化。

(7)应在分析测量方法和操作过程处于正常稳定状态下使用标准物质。

另外，在色谱仪3Q验证中，还需考虑配备的色谱检测器类型，参考仪器厂商推荐的、校准机构使用的以及国外色谱仪验证技术规程中使用的标准物质。在具体的色谱仪验证研究中，还可根据验证过程中色谱峰的对称性、响应值等特征选择确认最适合的标准物质^[10-12]。

3  结语

目前国内有关分析仪器验证的报道很少，也没有关于标准物质在色谱类分析仪器3Q验证中的应用研究，没有系统和完整的指导原则或参考文件，即使是已经开展了分析仪器确认的实验室也很有可能做的不是特别全面和科学，与国外相差甚远。为了规范3Q验证技术和行为、填补国内空白、与国外技术要求接轨及参与国际合作等目的，未来亟需建立分析仪器3Q 验证标准体系的框架，研制色谱类分析仪器3Q验证通用技术要求，制定色谱类分析仪器的3Q 验证规程，形成3Q验证关键技术和方法。而作为色谱类分析仪器3Q验证过程中的技术关键-标准物质的选择和应用，也需要建立相应的技术指导原则，并研制出通用性强以及适合特定领域用途的标准物质。

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