eng
Выпуск #4/2021
К. С. Сычев, Е. А. Окунская
Проблематика корректной проверки пригодности и оценки экономической эффективности ВЭЖХ-методик
Проблематика корректной проверки пригодности и оценки экономической эффективности ВЭЖХ-методик
Просмотры: 2128
В статье формулируется набор характеристик ВЭЖХ-методики, необходимых для полного описания ее пользовательских свойств. Показано, что стандартная общепринятая процедура валидации затрагивает только три из десяти основных характеристик качества ВЭЖХ-методики. Обсуждаются характеристики качества ВЭЖХ-методики, не входящие в стандартный набор для валидации. Приведена классификация характеристик качества ВЭЖХ-методики, предложено разделить их на три группы согласно влиянию на пригодность и экономическую эффективность.
Теги: chromatographic separation cost-effectiveness hplc method suitability testing laboratory validation валидация вэжх-методика испытательная лаборатория пригодность хроматографическое разделение экономическая эффективность
Проблематика корректной проверки пригодности и оценки экономической эффективности ВЭЖХ-методик
К. С. Сычев , Е. А. Окунская
В статье формулируется набор характеристик ВЭЖХ-методики, необходимых для полного описания ее пользовательских свойств. Показано, что стандартная общепринятая процедура валидации затрагивает только три из десяти основных характеристик качества ВЭЖХ-методики. Обсуждаются характеристики качества ВЭЖХ-методики, не входящие в стандартный набор для валидации. Приведена классификация характеристик качества ВЭЖХ-методики, предложено разделить их на три группы согласно влиянию на пригодность и экономическую эффективность.
Ключевые слова: ВЭЖХ-методика, валидация, хроматографическое разделение, пригодность, экономическая эффективность, испытательная лаборатория
Статья получена 28.04.2021
Принята к публикации 18.06.2021
Введение
На практике нередко случается, что официальные валидированные методики оказываются неудобными или совсем неработающими в реальных условиях. Такие ситуации всегда вызывают ряд закономерных вопросов.
Чем вызвана неработоспособность ВЭЖХ-методики? Исключительно недобросовестностью проведения валидации, или же сама процедура валидации не описывает пригодность в полной мере? Все ли пользовательские свойства ВЭЖХ-методики могут быть описаны валидационными характеристиками?
Это ключевые вопросы для ВЭЖХ, поскольку напрямую касаются качества и пользовательских свойств ее единственной продукции – ВЭЖХ-методик. Тем не менее, именно эти вопросы исследователи тщательно обходят стороной, предпочитая не ставить под сомнение корректность и всеобъемлющий характер общепринятой процедуры валидации.
Чтобы разобраться в этой проблеме, необходимо, прежде всего, сформулировать максимально полный набор характеристик, описывающих ВЭЖХ-методику с различных сторон, а именно – с точки зрения хроматографического разделения, пригодности и экономической эффективности.
Стандартный набор валидационных характеристик
Стандартный набор валидационных характеристик включает: правильность, прецизионность, линейность, диапазон, предел определения, специфичность, робастность.
Прецизионность и линейность, по сути, никак не связаны с конкретной методикой; эти характеристики просто дублируют параметры квалификации оборудования. Если оборудование и оператор «исправны» и сигнал детектора не выходит за общепринятые рамки, то измерение по любой методике в данной лаборатории будет прецизионным и линейным.
Правильность не является независимым параметром, это комбинация специфичности, линейности и прецизионности. Другими словами, достаточно обеспечить специфичность разделения, чтобы оно было правильным при «исправном» оборудовании и операторе.
Предел определения – это формальная характеристика, полученная инжектированием чистого стандарта. На практике сигнал с соотношением сигнал / шум, S / N = 10 может быть существенно ниже сигналов матрицы, то есть такой уровень может быть в реальности недостижим. С другой стороны, предел определения может быть сам по себе значительно ниже, чем минимально необходимый для измерения уровень.
Таким образом, на практике важен не предел определения как таковой, а диапазон измерения. Можно даже уточнить; поскольку верхняя граница диапазона – величина тривиальная (может быть увеличена разбавлением пробы), то важна нижняя граница диапазона, или эффективность детектирования.
По аналогии с остротой зрения, эффективность детектирования (нижняя граница диапазона) – это способность комплекса методики и прибора достоверно «рассмотреть» целевое вещество на фоне матрицы при низкой интенсивности сигнала.
Специфичность и робастность – по смыслу, именно эти две характеристики наиболее прямым и непосредственным образом относятся к ВЭЖХ-методике. Вместе с нижней границей диапазона они составляют тройку ее реальных характеристик. Но достаточно ли этого для полного описания пользовательских свойств методики?
Очевидно, что они точно не касаются экономики, то есть на основе стандартной валидации нельзя делать выводы об экономической эффективности. Однако достаточно ли их хотя бы для полного описания пригодности?
Для ответа на этот вопрос рассмотрим семь пользовательских свойств ВЭЖХ-методик, которые не проверяются стандартной процедурой валидации.
Характеристики качества ВЭЖХ-методики, не входящие в стандартный «валидационный» пакет
Начнем с трех характеристик ВЭЖХ-методики, имеющих одну общую прикладную, «производственную» специфику. С одной стороны, они никак не влияют на разделение, поэтому разработчики, как правило, не обращают на них никакого внимания при выборе хроматографического решения.
С другой стороны, эти характеристики становятся критичными при внедрении разработанной ВЭЖХ-методики на реальном производстве, в условиях рутинной работы ОКК (отдела контроля качества).
1. Трансферабельность (Transferability)
Этот термин отражает степень сложности трансфера ВЭЖХ-методики, то есть ее переноса из лаборатории разработчика в некоторую испытательную лабораторию, производящую измерения.
В общем случае многие условия проведения анализа в двух лабораториях будут различаться: марка, конструкция оборудования (особенно конструкции жидкостной системы, термостата, детектора). Кроме того, испытательная лаборатория может иметь дело с очень разными матрицами, отличными от тех, на которых разработчики валидировали специфичность.
Трансферабельная методика должна нивелировать действие всех перечисленных факторов и, таким образом, хорошо воспроизводиться.
2. «Коммерческая» робастность
(Batch-to-batch Reproducibility)
Опытные разработчики, валидируя робастность новой методики, делают это не на одной, а на двух ВЭЖХ-колонках различных партий. Смысл этого действия состоит в том, чтобы оценить воспроизводимость свойств применяемой неподвижной фазы (batch-to-batch reproducibility) и ее влияние на разделение.
Внешне это выглядит так, как будто валидируется робастность разделения при варьировании партии неподвижной фазы, поэтому эту проверку также называют робастностью. Однако следует признать, что сходство между робастностью «настоящей» и «коммерческой» достаточно поверхностное.
В последнем случае речь, по сути, идет о надежности всей цепочки от производителя применяемой ВЭЖХ-фазы до ее поставщика, которая определяет вероятность при заказе приобрести в любом месте и в любое время ВЭЖХ-колонку с одинаковыми (или не очень различающимися) свойствами.
3. Практичность (Utility)
Практичность – комплексная характеристика, показывающая, насколько решение надежно, удобно и экономически целесообразно при долгосрочном применении и (или) в условиях интенсивной эксплуатации.
Применение практичных методик не наносит вред оборудованию и ВЭЖХ-колонкам, не приводит к большим расходам средств на реагенты, не подразумевает значительного использования ручного труда.
На производстве, в условиях потокового анализа, особенно важна безвредность применения методики, поскольку частый и неконтролируемый выход из строя ВЭЖХ-колонок и ВЭЖХ-оборудования способен в этом случае нанести колоссальный финансовый урон.
Следующие две характеристики ВЭЖХ-методики связаны с возможностью анализа проб неоптимального состава.
К негативным факторам такого рода можно отнести:
4. Совместимость с матрицей образца
(Sample matrix-compatibility)
Совместимость с матрицей является основным требованием для методик анализа образцов со сложной матрицей. Каким бы формально пригодным не было разделение, на практике оно бесполезно, если колонка будет быстро засоряться компонентами матрицы.
Возможный выход из ситуации состоит в разработке специальной процедуры очистки проб – пробоподготовки. Однако, наличие дополнительной трудоемкой, ресурсоемкой и времязатратной процедуры критически снижает экономическую эффективность любой методики. Значительно страдает и пригодность: любые манипуляции с пробами подразумевают возможность потерь целевых соединений.
Лучшим решением проблемы с анализом сложных матриц является применение хроматографических подходов, при которых компоненты матрицы изначально не могут навредить хроматографической колонке.
5. Стойкость (Sturdiness)
Это свойство отражает невосприимчивость разделения к перегрузкам и экстраколоночным эффектам.
Стойкое ВЭЖХ-разделение не теряет своего качества при умеренных перегрузках колонки количеством вещества и объемом пробы, при применении неоптимальных дилюентов пробы.
Наконец, две последние характеристики связаны с производительностью выполнения измерений, то есть влияют только на экономическую эффективность методики.
6. Производительность анализа (Throughput)
Величина, обратная времени анализа; показывает, сколько измерений можно провести за единицу времени.
7. Мультизадачность (Multi-tasking)
Этот параметр равен количеству целевых соединений (и / или аналитических задач), которые могут быть определены (и / или выполнены) в рамках одного анализа.
Мультизадачность критически влияет на производительность в целом, поскольку позволяет свести несколько методов в один.
Однако следует хорошо понимать, что мультизадачность никогда не должна достигаться за счет пригодности. Ни в коем случае нельзя делать мультизадачные методы ценой снижения правильности, робастности, практичности и т. д.
Более того, многие стандартные мультизадачные неробастные методики в идеале требуют разбиения на большее число раздельных, более робастных и производительных, методик.
Типичный пример из фармацевтики – анализ большого числа примесей в комплексных препаратах, как правило, при градиентном элюировании, часто в смешанном режиме, в пределе – при отсутствии чистых стандартов примесей. Полное отсутствие робастности таких методик, очевидно, не может быть компенсировано никаким экономическим фактором.
Классификация
характеристик ВЭЖХ-методики
Определим качество ВЭЖХ-методики, как ее пригодность и экономическую эффективность. Качество – свойство относительное, то есть любую методику можно сделать более качественной, более пригодной и экономически эффективной.
В соответствии с этим, часть характеристик ВЭЖХ-методики будет иметь непосредственное отношение к ее качеству.
Таким образом, сегодня можно выделить, по крайней мере, три атрибута характеристик ВЭЖХ-методики. Они могут быть валидационными, техническими (то есть относящимися непосредственно к технике ВЭЖХ-разделения) и характеристиками качества.
Перечислим все характеристики ВЭЖХ-методики вместе с их атрибутами. Начнем с трех типов, напрямую не определяющих качество методик:
Наконец, имеется четыре типа ВЭЖХ-характеристик, определяющих качество методик:
характеристики качества, которые являются валидационными, но не техническими: правильность, эффективность детектирования (нижняя граница диапазона);
характеристики качества, которые являются техническими, но не валидационными:
производительность, стойкость, совместимость с матрицей образца;
характеристика качества, которая является и хроматографической, и валидационной: робастность;
комплексные характеристики качества ВЭЖХ-методики, которые определяются рядом факторов: трансферабельность, практичность, многозадачность, «коммерческая» робастность.
Теперь все характеристики качества ВЭЖХ-методики разделим на три группы согласно их влиянию на пригодность и экономическую эффективность.
Группа 1. Характеристики качества, определяющие только пригодность ВЭЖХ-методики:
правильность,
эффективность детектирования,
робастность,
стойкость.
Группа 2. Характеристики качества, определяющие и пригодность, и экономическую эффективность ВЭЖХ-методики:
совместимость с матрицей образца,
практичность,
трансферабельность,
«коммерческая» робастность.
Группа 3. Характеристики качества, определяющие только экономическую эффективность ВЭЖХ-методики:
мультизадачность,
производительность.
Выводы
Из этой классификации следуют два важных с прикладной точки зрения вывода.
Во-первых, пригодность и экономическая эффективность, очевидно, не являются независимыми свойствами, поскольку вторая группа характеристик влияет на каждое из них. В результате, более пригодные (а именно – совместимые с матрицей образца, трансферабельные, практичные и «коммерчески» робастные) ВЭЖХ-методики оказываются также и более экономически эффективными.
Во-вторых, стандартная процедура валидации ВЭЖХ-методики затрагивает только три из восьми характеристик пригодности, оставляя за пределами внимания стойкость, совместимость с матрицей образца, практичность, трансферабельность и «коммерческую» робастность.
Таким образом, даже прошедшая полную стандартную валидацию ВЭЖХ-методика может оказаться непригодной или нецелесообразной в конкретных условиях ее практического применения. ▪
К. С. Сычев , Е. А. Окунская
В статье формулируется набор характеристик ВЭЖХ-методики, необходимых для полного описания ее пользовательских свойств. Показано, что стандартная общепринятая процедура валидации затрагивает только три из десяти основных характеристик качества ВЭЖХ-методики. Обсуждаются характеристики качества ВЭЖХ-методики, не входящие в стандартный набор для валидации. Приведена классификация характеристик качества ВЭЖХ-методики, предложено разделить их на три группы согласно влиянию на пригодность и экономическую эффективность.
Ключевые слова: ВЭЖХ-методика, валидация, хроматографическое разделение, пригодность, экономическая эффективность, испытательная лаборатория
Статья получена 28.04.2021
Принята к публикации 18.06.2021
Введение
На практике нередко случается, что официальные валидированные методики оказываются неудобными или совсем неработающими в реальных условиях. Такие ситуации всегда вызывают ряд закономерных вопросов.
Чем вызвана неработоспособность ВЭЖХ-методики? Исключительно недобросовестностью проведения валидации, или же сама процедура валидации не описывает пригодность в полной мере? Все ли пользовательские свойства ВЭЖХ-методики могут быть описаны валидационными характеристиками?
Это ключевые вопросы для ВЭЖХ, поскольку напрямую касаются качества и пользовательских свойств ее единственной продукции – ВЭЖХ-методик. Тем не менее, именно эти вопросы исследователи тщательно обходят стороной, предпочитая не ставить под сомнение корректность и всеобъемлющий характер общепринятой процедуры валидации.
Чтобы разобраться в этой проблеме, необходимо, прежде всего, сформулировать максимально полный набор характеристик, описывающих ВЭЖХ-методику с различных сторон, а именно – с точки зрения хроматографического разделения, пригодности и экономической эффективности.
Стандартный набор валидационных характеристик
Стандартный набор валидационных характеристик включает: правильность, прецизионность, линейность, диапазон, предел определения, специфичность, робастность.
Прецизионность и линейность, по сути, никак не связаны с конкретной методикой; эти характеристики просто дублируют параметры квалификации оборудования. Если оборудование и оператор «исправны» и сигнал детектора не выходит за общепринятые рамки, то измерение по любой методике в данной лаборатории будет прецизионным и линейным.
Правильность не является независимым параметром, это комбинация специфичности, линейности и прецизионности. Другими словами, достаточно обеспечить специфичность разделения, чтобы оно было правильным при «исправном» оборудовании и операторе.
Предел определения – это формальная характеристика, полученная инжектированием чистого стандарта. На практике сигнал с соотношением сигнал / шум, S / N = 10 может быть существенно ниже сигналов матрицы, то есть такой уровень может быть в реальности недостижим. С другой стороны, предел определения может быть сам по себе значительно ниже, чем минимально необходимый для измерения уровень.
Таким образом, на практике важен не предел определения как таковой, а диапазон измерения. Можно даже уточнить; поскольку верхняя граница диапазона – величина тривиальная (может быть увеличена разбавлением пробы), то важна нижняя граница диапазона, или эффективность детектирования.
По аналогии с остротой зрения, эффективность детектирования (нижняя граница диапазона) – это способность комплекса методики и прибора достоверно «рассмотреть» целевое вещество на фоне матрицы при низкой интенсивности сигнала.
Специфичность и робастность – по смыслу, именно эти две характеристики наиболее прямым и непосредственным образом относятся к ВЭЖХ-методике. Вместе с нижней границей диапазона они составляют тройку ее реальных характеристик. Но достаточно ли этого для полного описания пользовательских свойств методики?
Очевидно, что они точно не касаются экономики, то есть на основе стандартной валидации нельзя делать выводы об экономической эффективности. Однако достаточно ли их хотя бы для полного описания пригодности?
Для ответа на этот вопрос рассмотрим семь пользовательских свойств ВЭЖХ-методик, которые не проверяются стандартной процедурой валидации.
Характеристики качества ВЭЖХ-методики, не входящие в стандартный «валидационный» пакет
Начнем с трех характеристик ВЭЖХ-методики, имеющих одну общую прикладную, «производственную» специфику. С одной стороны, они никак не влияют на разделение, поэтому разработчики, как правило, не обращают на них никакого внимания при выборе хроматографического решения.
С другой стороны, эти характеристики становятся критичными при внедрении разработанной ВЭЖХ-методики на реальном производстве, в условиях рутинной работы ОКК (отдела контроля качества).
1. Трансферабельность (Transferability)
Этот термин отражает степень сложности трансфера ВЭЖХ-методики, то есть ее переноса из лаборатории разработчика в некоторую испытательную лабораторию, производящую измерения.
В общем случае многие условия проведения анализа в двух лабораториях будут различаться: марка, конструкция оборудования (особенно конструкции жидкостной системы, термостата, детектора). Кроме того, испытательная лаборатория может иметь дело с очень разными матрицами, отличными от тех, на которых разработчики валидировали специфичность.
Трансферабельная методика должна нивелировать действие всех перечисленных факторов и, таким образом, хорошо воспроизводиться.
2. «Коммерческая» робастность
(Batch-to-batch Reproducibility)
Опытные разработчики, валидируя робастность новой методики, делают это не на одной, а на двух ВЭЖХ-колонках различных партий. Смысл этого действия состоит в том, чтобы оценить воспроизводимость свойств применяемой неподвижной фазы (batch-to-batch reproducibility) и ее влияние на разделение.
Внешне это выглядит так, как будто валидируется робастность разделения при варьировании партии неподвижной фазы, поэтому эту проверку также называют робастностью. Однако следует признать, что сходство между робастностью «настоящей» и «коммерческой» достаточно поверхностное.
В последнем случае речь, по сути, идет о надежности всей цепочки от производителя применяемой ВЭЖХ-фазы до ее поставщика, которая определяет вероятность при заказе приобрести в любом месте и в любое время ВЭЖХ-колонку с одинаковыми (или не очень различающимися) свойствами.
3. Практичность (Utility)
Практичность – комплексная характеристика, показывающая, насколько решение надежно, удобно и экономически целесообразно при долгосрочном применении и (или) в условиях интенсивной эксплуатации.
Применение практичных методик не наносит вред оборудованию и ВЭЖХ-колонкам, не приводит к большим расходам средств на реагенты, не подразумевает значительного использования ручного труда.
На производстве, в условиях потокового анализа, особенно важна безвредность применения методики, поскольку частый и неконтролируемый выход из строя ВЭЖХ-колонок и ВЭЖХ-оборудования способен в этом случае нанести колоссальный финансовый урон.
Следующие две характеристики ВЭЖХ-методики связаны с возможностью анализа проб неоптимального состава.
К негативным факторам такого рода можно отнести:
- анализ проб, загрязненных компонентами матрицы;
- применение в качестве дилюентов проб неоптимальных растворителей;
- работа в условиях перегрузки колонки и т. д.
4. Совместимость с матрицей образца
(Sample matrix-compatibility)
Совместимость с матрицей является основным требованием для методик анализа образцов со сложной матрицей. Каким бы формально пригодным не было разделение, на практике оно бесполезно, если колонка будет быстро засоряться компонентами матрицы.
Возможный выход из ситуации состоит в разработке специальной процедуры очистки проб – пробоподготовки. Однако, наличие дополнительной трудоемкой, ресурсоемкой и времязатратной процедуры критически снижает экономическую эффективность любой методики. Значительно страдает и пригодность: любые манипуляции с пробами подразумевают возможность потерь целевых соединений.
Лучшим решением проблемы с анализом сложных матриц является применение хроматографических подходов, при которых компоненты матрицы изначально не могут навредить хроматографической колонке.
5. Стойкость (Sturdiness)
Это свойство отражает невосприимчивость разделения к перегрузкам и экстраколоночным эффектам.
Стойкое ВЭЖХ-разделение не теряет своего качества при умеренных перегрузках колонки количеством вещества и объемом пробы, при применении неоптимальных дилюентов пробы.
Наконец, две последние характеристики связаны с производительностью выполнения измерений, то есть влияют только на экономическую эффективность методики.
6. Производительность анализа (Throughput)
Величина, обратная времени анализа; показывает, сколько измерений можно провести за единицу времени.
7. Мультизадачность (Multi-tasking)
Этот параметр равен количеству целевых соединений (и / или аналитических задач), которые могут быть определены (и / или выполнены) в рамках одного анализа.
Мультизадачность критически влияет на производительность в целом, поскольку позволяет свести несколько методов в один.
Однако следует хорошо понимать, что мультизадачность никогда не должна достигаться за счет пригодности. Ни в коем случае нельзя делать мультизадачные методы ценой снижения правильности, робастности, практичности и т. д.
Более того, многие стандартные мультизадачные неробастные методики в идеале требуют разбиения на большее число раздельных, более робастных и производительных, методик.
Типичный пример из фармацевтики – анализ большого числа примесей в комплексных препаратах, как правило, при градиентном элюировании, часто в смешанном режиме, в пределе – при отсутствии чистых стандартов примесей. Полное отсутствие робастности таких методик, очевидно, не может быть компенсировано никаким экономическим фактором.
Классификация
характеристик ВЭЖХ-методики
Определим качество ВЭЖХ-методики, как ее пригодность и экономическую эффективность. Качество – свойство относительное, то есть любую методику можно сделать более качественной, более пригодной и экономически эффективной.
В соответствии с этим, часть характеристик ВЭЖХ-методики будет иметь непосредственное отношение к ее качеству.
Таким образом, сегодня можно выделить, по крайней мере, три атрибута характеристик ВЭЖХ-методики. Они могут быть валидационными, техническими (то есть относящимися непосредственно к технике ВЭЖХ-разделения) и характеристиками качества.
Перечислим все характеристики ВЭЖХ-методики вместе с их атрибутами. Начнем с трех типов, напрямую не определяющих качество методик:
- валидационные характеристики, которые не являются техническими или характеристиками качества: прецизионность, линейность;
- валидационные технические характеристики, которые не являются характеристиками качества: специфичность, предел определения;
- технические характеристики ВЭЖХ-методики, которые не являются валидационными или характеристиками качества: ВЭЖХ-режим, способ элюирования, селективность, гибкость, пиковая плотность, нагружаемость, размеры ВЭЖХ-колонки.
Наконец, имеется четыре типа ВЭЖХ-характеристик, определяющих качество методик:
характеристики качества, которые являются валидационными, но не техническими: правильность, эффективность детектирования (нижняя граница диапазона);
характеристики качества, которые являются техническими, но не валидационными:
производительность, стойкость, совместимость с матрицей образца;
характеристика качества, которая является и хроматографической, и валидационной: робастность;
комплексные характеристики качества ВЭЖХ-методики, которые определяются рядом факторов: трансферабельность, практичность, многозадачность, «коммерческая» робастность.
Теперь все характеристики качества ВЭЖХ-методики разделим на три группы согласно их влиянию на пригодность и экономическую эффективность.
Группа 1. Характеристики качества, определяющие только пригодность ВЭЖХ-методики:
правильность,
эффективность детектирования,
робастность,
стойкость.
Группа 2. Характеристики качества, определяющие и пригодность, и экономическую эффективность ВЭЖХ-методики:
совместимость с матрицей образца,
практичность,
трансферабельность,
«коммерческая» робастность.
Группа 3. Характеристики качества, определяющие только экономическую эффективность ВЭЖХ-методики:
мультизадачность,
производительность.
Выводы
Из этой классификации следуют два важных с прикладной точки зрения вывода.
Во-первых, пригодность и экономическая эффективность, очевидно, не являются независимыми свойствами, поскольку вторая группа характеристик влияет на каждое из них. В результате, более пригодные (а именно – совместимые с матрицей образца, трансферабельные, практичные и «коммерчески» робастные) ВЭЖХ-методики оказываются также и более экономически эффективными.
Во-вторых, стандартная процедура валидации ВЭЖХ-методики затрагивает только три из восьми характеристик пригодности, оставляя за пределами внимания стойкость, совместимость с матрицей образца, практичность, трансферабельность и «коммерческую» робастность.
Таким образом, даже прошедшая полную стандартную валидацию ВЭЖХ-методика может оказаться непригодной или нецелесообразной в конкретных условиях ее практического применения. ▪
Отзывы читателей
