Méthodes de recherches des impuretés

1. Méthodes de recherche des
impuretés
1
Par Cherif Chefchaouni Ali
Laboratoire de chimie analytique
Le 10/03/2023

2. Plan
1. Introduction
2. Aspect réglementaire des impuretés
pharmaceutiques
3. Classification des impuretés
4. Méthodes d’analyse des impuretés
5. Conclusion
2

3. Introduction
- Impuretés: produits chimiques indésirables qui
demeurent avec les substances médicamenteuses ou les
formulations de produits pharmaceutiques.
- Identification, quantification, et le contrôle des impuretés
 Processus de développement de médicaments.
Assurance de la qualité et de la sécurité d'un
médicament
- Exemple: Nitrosamines décelées dans le valsartan et le
metformine  Rappels de lots
3

4. Aspect réglementaire des impuretés pharmaceutiques
Diverses autorités réglementaires se sont intéressées au
contrôle des impuretés :
- Conseil international d'harmonisation (ICH)
- Food and Drug Administration (FDA)
- Agence européenne des médicaments (EMA)
- Agence canadienne des médicaments et de la santé
- Agence japonaise des produits pharmaceutiques et des
dispositifs médicaux
4

5. Aspect réglementaire des impuretés pharmaceutiques
ICH
- ICH Q3A (R2): Impuretés dans les nouvelles substances
médicamenteuses
- ICH Q3B (R2): Impuretés dans les nouveaux produits
pharmaceutiques
- ICH Q3C (R8): Solvants résiduels
- ICH Q3D :Impuretés élémentaires
- ICH M7: Évaluation et contrôle des impuretés réactives à
l'ADN (mutagènes) dans les produits pharmaceutiques pour
limiter le risque cancérogène potentiel
- ICH Q3E: Évaluation et le contrôle des extractibles et des
relargables (en cours)
5

6. ICH Q6A: Spécifications : Méthodes analytiques et
critères d’approbation pour les nouvelles substances
médicamenteuses et les nouveaux produits
pharmaceutiques
- Produit de dégradation: Molécule résultant d'un
changement chimique de la molécule médicamenteuse
survenu avec le temps ou en raison de l'action de la
lumière, la température, du pH ou de l’eau, ou par
réaction avec un excipient et/ou le contenant et dispositif
de fermeture.
- Impureté caractérisée: Impureté dont on connaît les
caractéristiques structurales.
- Impureté chirale
6

7. ICH Q1A: Essais de stabilité de nouveaux produits et
substances médicamenteuses
- Étude de dégradation forcée: simuler l’évolution de
comportement d’un produit pharmaceutique ou d’un PA
 Identification des impuretés
- Influence de différents facteurs tels que la température,
l’humidité et la lumière.
7

8. Aspect réglementaire des impuretés pharmaceutiques
Recueils officiels intégrant des limites qui restreignent
les niveaux d'impuretés présentes dans les substances
médicamenteuses:
- Pharmacopée européenne (EP)
- Pharmacopée des États-Unis (USP)
- Pharmacopée japonaise (JP)
- Pharmacopée britannique (BP)
- Pharmacopée de la République populaire de Chine
(ChP)
8

9. Préparation des solutions
Conditions chromatographiques
9

10. Aspect réglementaire des impuretés pharmaceutiques
10

11. Aspect réglementaire des impuretés
pharmaceutiques
CTD: Module 3 : Qualité
- 3.2.S.3.2: Caractérisation des impuretés de la
substance active
- 3.2. P.5.5: Caractérisation des impuretés du produit
fini
- 3.2.S.4.1: Spécifications de la substance active
- 3.2.P.5.1 :Spécifications de la substance active
11

12. Classification des impuretés
ICH Q3A
Impuretés
organiques Impuretés
inorganiques/
élémentaires
Solvants
résiduels
12

13. A) Impuretés organiques
- Apparaissent dans le PA ou dans le produit fini
- Pendant le processus de fabrication ou stockage des
substances médicamenteuses
- Identifiées ou non-identifiées, volatiles ou non
13

14. Impuretés
organiques
Impureté liée à
la dégradation
Impureté liée
au process
Dégradation du PA
Interaction PA-excipient/
PA-Résidu
Interaction PA-contenant
Interaction des
excipients
Matières premières
Intermédiaires
Réactifs, ligands,
catalyseurs
14

15. 15
Amoxicilline sodique Clomipramine

16. B) Impuretés élémentaires: ICH Q3D (R2): 2022
- Sources :
• Matières premières, additifs synthétiques;
• Réactifs: Catalyseurs (ex: Pt), ligands
• Eau
• Acier inoxydable: cuves de réacteur
- Evaluation des risques +++
- Permitted Daily Exposure (PDE)  Apport maximal
acceptable d'impuretés élémentaires dans les produits
pharmaceutiques par jour, et qui dépend de la voie
d’administration 16

17. Impuretés
élémentaire dans
le médicament
Equipement de
fabrication
Principe
actif
Eau Système de
fermeture de
récipient
Excipient:
stabilisants,
arômes, colorants
et revêtements 17

18. 3 classes: Toxicité (PDE) + Probabilité d'occurrence dans le
produit médicamenteux.
Classe 1: As, Cd, Hg, Pb
- Substances toxiques: utilisation limitée ou inexistante dans la
fabrication de produits pharmaceutiques.
- Evaluation des risques dans toutes les voies d’administration
qu’ils soient ajoutés ou non intentionnellement
- Ex: PDE (Cd):
• 5g/j (oral);
• 2 g/j (parentéral);
• 3 g/j (inhalation)
18

19. 3 classes d’impuretés élémentaires: Toxicité (PDE) + Probabilité
d'occurrence dans le produit médicamenteux.
Classe 2A: Co, Ni, V
- Probabilité relativement élevée d'occurrence dans le produit
médicamenteux
- Evaluation des risques pour toutes les sources potentielles
d'impuretés élémentaires et toutes les voies d'administration
- Ex: PDE du Cobalt:
• 50 g/j (oral);
• 5 g/j (parentéral);
• 3 g/j (inhalation)
19

20. 3 classes d’impuretés élémentaires: Toxicité (PDE) + Probabilité
d'occurrence dans le produit médicamenteux.
Classe 2B: Ag, Au, Ir, Os, Pd, Pt, Rh, Ru, et Tl.
- Probabilité réduite d'occurrence dans le produit médicamenteux
en raison de leur faible abondance
- Evaluation des risques exclus SAUF si ajoutés
intentionnellement
- Ex: PDE du Palladium:
• 100g/j (oral);
• 10 g/j (parentéral);
• 1 g/j (inhalation)
20

21. 3 classes: Toxicité (PDE) + Probabilité d'occurrence dans le
produit médicamenteux.
Classe 3: Ba, Cr, Cu, Li, Mo, Sb et Sn.
- Toxicités relativement faibles par voie d'administration orale
- Evaluation des risques: voies d'inhalation et parentérale
- PDE élevées, généralement > 500 µg/jour
21

22. 22

23. Produits dérivés de la biotechnologie
- Risques considérés comme faibles:
• Éléments ne sont généralement pas utilisés comme
catalyseurs ou réactifs dans la fabrication
• Éléments sont ajoutés à l'état de trace dans les
aliments pour milieux au cours des processus de
culture cellulaire, sans accumulation et avec une
dilution/élimination importante au cours du traitement
ultérieur
• Étapes de chromatographie et la dialyse ou
l'ultrafiltration-diafiltration: capacité d'éliminer les
éléments introduits dans les étapes de culture
cellulaire/fermentation
23

24. C) Solvants résiduels: ICH Q3C
- Produits chimiques organiques volatils Utilisés ou
générés pendant le processus de fabrication.
- Propriétés toxiques ou dangereuses pour
l'environnement
- Elimination complète difficile.
24

25. 3 classes : fixées par les directives ICH Q3C.
Solvants de classe 1:
- Solvants à éviter lors de la fabrication:
• Toxicité inacceptable: Agents cancérigènes
• Effet nocif sur l’environnement
- Utilisation inévitable  Niveau doit être limités
Solvants Concentration
limite (ppm)
Impact
- Benzène
- Tétrachlorométhane
- 1,2-Dichloroethane
- 1,1-Dichloroethene
- 1,1,1-Trichloroethane
2
4
5
8
1500
Cancérigène
Danger toxique et environnemental
Toxique
Toxique
Danger environnemental
25

26. Solvants de classe 2:
- Solvants à limiter:
• Toxicité inacceptable: neurotoxicité ou tératogénicité
irréversibles
• Effet nocif sur l’environnement
- Utilisation inévitable  Niveau doit être limités
- PDE: Permitted daily exposure: Apport pharmaceutique
acceptable
Solvants Concentration
limite (ppm)
PDE (mg/j)
- Acétonitrile
- Chlorobenzène
- Chloroforme
- Cyclohéxane
- Méthanol
4.1
3.6
0.6
38.8
30
410
360
60
3880
3000
26

27. Solvants de classe 3:
- Solvants à faible potentiel toxique
- Pas d'études de toxicité ou de cancérogénicité à long terme
- Quantité de 50mg/j ou moins: acceptables sans justification
Solvants
- Acide acétique
- Acétone
- 1-Butanol
- Acétate de méthyl
- Heptane
- Acide formique
27

28. Autres solvants:
- Aucune donnée toxicologique adéquate n'a été trouvée
- Les fabricants doivent justifier les niveaux résiduels de ces solvants
dans les produits pharmaceutiques.
Solvants
- Acide Trichloroacetique
- Ether d’isopropyl
- Acide trifluoroacétique
- 1,1-Diethoxypropane
- 1,1-Dimethoxymethane
28

29. Analyses des impuretés
Substances médicamenteuses Produits finis
29

30. Analyses des impuretés
 Méthodes d’analyses doivent être validées
Validation des méthode: Objectif
- « Adaptée à l'objectif » en fournissant des résultats
vrais et fiables
- ICH Q2 (R1):
• Dosage quantitatif des impuretés;
• Vérification des teneurs limites des impuretés;
30

31. Méthodes d’analyses
Validité de la
méthode
Dosage quantitatif des
impuretés
Teneur limites des
impuretés
Spécificité
Limite de détection
Précision
Limite de dosage
Linéarité
Ecart d’utilisation
Exactitude
31

32. - Ensemble de critères qui doivent être satisfaits lors de
l'analyse d'échantillons pour s'assurer que la méthode
fonctionne comme prévu et que les résultats peuvent
être rapportés:
• RSD: injection d'une solution de « contrôle de la
résolution »
• Facteur de capacité
• Tailing Factor (T)
• Nombre de plateaux
System suitability testing
32

33. Méthodes d’analyses : Impuretés élémentaires
- Chapitre USP «233» recommande l’usage de techniques
instrumentales modernes:
• ICP-MS: Spectrométrie de masse plasma à couplage
inductif
• ICP-AES: Spectroscopie d'émission optique à plasma à
couplage inductif
- Méthodes d’analyse instrumentales alternatives peuvent
être utilisées à condition qu’elles soit validées
33

34. Préparation de l’échantillon:
A) Dissolution dans de l'acide dilué ou
dans des solvants organiques
- Méthodes basé sur l’atomisation Mise
en solution des échantillons solides avant
leur analyse
- Solutions acides diluées (ex: HCl ou
HNO3)  Évitent les interférences
- Moyen simple, rapide et pratique
- Limitation des méthodes : faible solubilité
de nombreuses substances actives.
34

35. Préparation de l’échantillon:
B) Digestion assistée par micro-ondes dans un
récipient fermé
- Digestions rapides et complètes à des températures allant
jusqu'à 300 °C avec une puissance installée de 2000 W
- Dissoudre la totalité de l'échantillon dans une phase liquide à
l'aide d'un mélange d'acide  Digestion acide
- Aucune perte d'impuretés élémentaires par volatilisation
35

36. Méthodes d’analyses : Impuretés élémentaires
Préparation de l’échantillon
Dissolution dans de l'acide dilué
ou dans des solvants organiques
Minéralisation en récipients
fermés
Solution obtenue doit être
limpide
36

37. Spectroscopie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-
MS)
- Technique analytique la plus largement utilisée.
- Analyse rapide de plusieurs éléments simultanément, capable
d'atteindre des limites de détection très basses (jusqu'à une
partie par billion).
- Ionisation de l’échantillon au moyen d’une torche à plasma :
6000 K-10 000 K  Ions chargés positivement analysés par
SM
37

38. 38

39. Spectrométrie d’émission atomique à plasma à couplage
inductif (ICP-AES)
- Capacité d'analyse multi-éléments simultanée, avec une
excellente résolution
- Fourni de faibles limites de détection (environ une partie par
milliard en solution)
- Torche à plasma d'argon
- Spectromètre optique: mesurer les émissions de photons
lorsque les éléments se désintègrent à partir des états excités
qui se sont formés dans le plasma
39

40. 40
ICP-AES ICP-MS
Coût - Coût inférieur à celui de
l'ICP-MS
- Coût de fonctionnement
élevé : consommation plus
élevée de gaz argon.
- Plus cher en raison de son
coût de manutention :
nécessite une salle blanche.
- Entretien supplémentaire en
raison de ses pièces de
rechange.
Qualité des
produits
chimiques
- Produits chimiques, des
solvants et des réactifs de
qualité analytique sont
suffisants pour l'analyse.
- Solvants, des réactifs et des
produits chimiques de haute
pureté.

41. 41

42. Méthodes d’analyses : Solvants résiduels
- PH EU/USP
- Chromatographie en phase gazeuse à l'espace de
tête statique: choix standard pour l'analyse des
solvants résiduels
- Détecteur FID permet d'identifier et de quantifier
préférentiellement les solvants résiduels.
- Chromatographie en phase gazeuse et spectroscopie
de masse (GC/MS) peut être utilisée à des fins de
confirmation et d'identification
42

43. Méthodes d’analyses : Solvants résiduels
43

44. Préparation d’échantillon
Solution mère à examiner Dissolution de la substance à
examiner dans:
- Eau distillée (1)
- Diméthylformamide (DMF) (2)
- 1,3-diméthyl-2-imidazolidinone R
(DMI) (3)
Solutions de solvants résiduels (SCR)
44

45. 45
En cas d’interférence de la matrice

46. 46

47. Méthodes d’analyses : Impuretés organiques
- Selon l’ICH Q3A: « Les impuretés organiques
peuvent être dosées à l'aide de différentes
techniques, incluant celles qui comparent le résultat
analytique d'une impureté à celui d’une norme de
référence appropriée ou au résultat obtenu pour la
nouvelle substance médicamenteuse elle-même »
47

48. Méthodes d’analyses : Impuretés organiques
- HPLC/ Detecteur +++
 UV-Visible de type barrette diode (DAD)
 Indice de réfraction
 Détection électrochimique
 Spectrométrie de masse
48

49. Dose quotidienne
maximale
Seuil de
déclaration
Seuil de
caractérisation
Seuil de
qualification
<= 2g/j 0,05% 0,10 % ou apport
de 1,0 mg par
jour
0,15 % ou apport
de 1,0 mg par
jour
> 2g/j 0,03% 0,05% 0,05%
Seuils : Substance médicamenteuse (ICH Q3A)
49

50. Résultat brut
(%)
Résultat déclaré
(%) Seuil de
déclaration = 0,05
%
Dose quotidienne
totale (DQT) de
l'impureté calculée
(en mg) (résultat
arrondi en mg)
Action
Caractérisation
(seuil de 0,10 %
dépassé?)
Qualification
(seuil de 0,15 %
dépassé?)
0,044
0,0963
0,12
0,1649
Non déclaré
0,10
0,12
0,16
0,2
0,5
0,6
0,8
Aucun
Aucun
Oui
Oui
Aucun
Aucun
Aucun
Oui
Exemple:
Dose quotidienne maximale de 0,5 g  <2g/j
Seuil de déclaration = 0,05 %
Seuil de caractérisation = 0,10 %
Seuil de qualification = 0,15%
Seuils : Substance médicamenteuse (ICH Q3A)
50

51. Dose quotidienne
maximale
Seuil de
déclaration
<= 1g 0,1%
> 1g 0,05%
Dose quotidienne
maximale
Seuil de
caractérisation
< 1mg DQT de 1,0 % ou de
5 µg (valeur la plus
faible)
1mg- 10mg DQT de 0,5 % ou de
20 µg (valeur la plus
faible) %
>10 mg - 2 g DQT de 0,2 % ou de
2 mg (valeur la plus
faible)
> 2 g 0,10 %
Seuils : Produit médicamenteux (ICH Q3B)
51

52. Seuils : Produit médicamenteux (ICH Q3B)
Dose quotidienne
maximale
Seuil de qualification
< 10mg DQT de 1,0 % ou de 50 µg
(valeur la plus faible)
10mg- 100mg DQT de 0,5 % ou de 200 µg
(valeur la plus faible)
>100 mg - 2 g DQT de 0,2 % ou de 3 mg
(valeur la plus faible)
> 2 g 0,15 %
52

53. - Très peu de méthodes analytiques qui déterminent les impuretés
- Méthodes décrites dans la littérature  Longue durée d’analyse +
Pics d’impuretés non résolus
- Méthode HPLC en phase inverse
- Objectif: Séparation chromatographique de l'érythromycine A, B et
C, et de ses neuf impuretés
53

54. Conditions chromatographiques
- Colonne C18 (100 mm x 4,6 mm, 3,5 μm)
- Phase mobile: NH₄OH dans de l'eau + Méthanol
- Mode gradient
- Température de la colonne: 40°C
- Débit de 1,0 mL/min.
- Longueur d'onde de détection: 215 nm.
- Volume d'injection de l'échantillon: 35 μL.
- Détecteur: Barrettes de diodes/ Spectromètre de masse
54

55. 55
Préparation des solutions
Diluant Méthanol + Eau
Solution de résolution - Dissolution des RS d’érythromycine A , B et C dans le
diluant
- Dissolution des RS Impureté A, B, C, D, E, F, H, I et
M dans le diluant
Solution mère d'impuretés - Dissolution des RS impuretés dans le diluant
Solution de linéarité Préparation de 0,2 %, 0,4 %, 0,6 %, 0,8 %, 1,0 %, 2,0 %,
3,0 %, 4,0 %, 5,0 % et 6,0 % de solution d’impureté à
partir du standard
Solutions de précision et de
répétabilité
Préparation de 0 %, 0,2 %, 3,0 % et 4,5 % de solution
d’impureté à partir du standard
Préparation des échantillons
- 20 comprimés pesés et le poids moyen des comprimés a été déterminé.
- Comprimés: broyés et homogénéisés en une poudre fine.
- 50 mg d'érythromycine,  Dissoute dans 50 ml de diluant.
- Suspension centrifugée pendant 5 min + Surnageant utilisé pour l'analyse HPLC.

56. 56
Préparation des solutions de stabilité
Dégradation oxydative Érythromycine RS + Solution de peroxyde d'hydrogène
Dégradation acide Érythromycine RS + Solution d’acide chlorhydrique
Dégradation basique Érythromycine RS + Solution d’hydroxyde de sodium
Dégradation thermique Érythromycine RS dans un four à température de 105°
pendant 3 jours
Dégradation photolytique Érythromycine RS placés dans une chambre de
photostabilité sous lumière UV et 1,2 million de lux
heures sous lumière visible
Dégradation
thermique/humidité
Érythromycine RS placés dans une chambre de
chaleur/humidité avec une température de 85° et 85 %
d'humidité relative pendant 3 jours

57. 57

58. Etudes de dégradation forcée
58

59. 59

60. Etudes de dégradation forcée
60

61. 61

62. Etudes de dégradation forcée
62

63. 63
Validation de la méthode
Spécificité - Échantillon de comprimés de stéarate d'érythromycine
a été dopé avec ses impuretés (0,2 à 4,5 % par rapport
à la concentration d'érythromycine).
- Les impuretés sont bien séparés les uns des autres
Limite de détection et de
quantification
- 6,0 % de 1 mg/mL d'érythromycine ont été injectés.
- Rapport signal sur bruit (S/N) de 3:1 et 10:1 pour
déterminer la limite de détection (LOD) et la limite de
quantification (LOQ)
Précision - Injection de 6 préparations individuelles de solution de
comprimés de stéarate d'érythromycine additionnées de
0,2 à 4,5 % de ses impuretés,
Exactitude
Robustesse

64.  Les résultats de la validation de la méthode ont prouvé que la
méthode était spécifique, linéaire précise, exacte et robuste.
 Cette méthode peut être appliquée avec succès pour l'analyse
des impuretés organiques ainsi que pour l'étude de la stabilité.
64

65. Impuretés chirales
- Impuretés organiques: sous produit de synthèse à la suite
d'une inversion des centres chiraux due à la dégradation
chimique
- Teneurs limités : substance médicamenteuse et produit fini
(ICH Q6A)
- Exemple: ( S )-(+)-naproxène: traitement de
l'arthrite/énantiomère provoque une intoxication hépatique.
- Critical quality attributes (CQA): QbD
- Ex: Posaconazole  Jusqu’à 15 impuretés chirales
65

66. Impuretés chirales
- Électrophorèse de la zone capillaire: Réalisation
d'énantioséparations
- Sélecteurs chiraux: cyclodextrines
66

67. Impuretés mutagéniques
- N-Nitrosamines: ont retenu l'attention du public à la mi-2018,
lorsqu'ils ont été trouvés dans des médicaments: sartans, ranitidine,
metformine
- Cancérogènes probables pour l'homme sur la base d'études
animales.
- N - nitrosodiméthylamine (NDMA) et N - nitrosodiéthylamine
(NDEA)
- ICH M7: «Évaluation et contrôle des impuretés réactives à l‘ADN
(mutagènes) dans les produits pharmaceutiques pour limiter le
risque cancérogène potentiel »
67

68. Conclusion
- Recherche et contrôle des impuretés est
fondamentale pour assurer la qualité, sécurité et
efficacité d’un médicament, elle constitue un élément
critique du dossier CTD.
- Solvants résiduels et les impuretés élémentaires ne
causent pas de problèmes  Connus et clairement
définis par les pharmacopées et guidelines ICH
- Ce sont surtout les impuretés organiques qui posent
plus de problème au fabricant.
68