多肽藥物有關物質分析方法開發(fā)的關鍵策略與實踐?！
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作為介于小分子化學藥物與生物大分子藥物之間的特殊品類，多肽藥物憑借高特異性、低毒性的優(yōu)勢，在代謝性疾病、腫瘤、抗感染等領域的研發(fā)熱度持續(xù)攀升。然而，多肽分子獨特的理化性質與復雜的雜質譜(尤其是結構相近的肽相關雜質)，使其有關物質分析成為藥物研發(fā)與質量控制的核心難點。下面小編將圍繞多肽藥物的分子特性，系統(tǒng)梳理反相色譜、離子交換色譜、體積排阻色譜等主流分析技術的開發(fā)要點，為多肽藥物的質量合規(guī)提供全面參考。?
一、多肽分子特性對有關物質分析的核心影響?
多肽藥物由氨基酸通過肽鍵連接形成，其分子結構與理化性質的特殊性，直接決定了有關物質分析方法的開發(fā)難度，主要體現(xiàn)在以下四方面：?
(一)分子量與色譜行為的關聯(lián)?
多肽分子量通常在 500-5000 Da 之間(如明星藥物司美格魯肽分子量達 4114 Da)，雖低于生物大分子，但遠高于小分子藥物。較大的分子量導致其在流動相中擴散速率慢，易引發(fā)柱效下降、峰寬增加;同時，多肽對有機相比例(B%)極為敏感，微小變化(如 ±1%)即可導致保留時間大幅波動，增加方法穩(wěn)定性控制難度。?
(二)高級結構的干擾?
多肽鏈可通過 α 螺旋、β 折疊形成二級 / 三級結構，僅表面氨基酸殘基能與色譜固定相接觸，導致相同序列多肽可能因構象差異表現(xiàn)出不同色譜行為，影響雜質與主成分的分離效果。?
(三)順反異構體的峰型問題?
肽鍵(酰胺鍵)具有部分雙鍵性質，易形成順反異構體，尤其在分析含脯氨酸等殘基的多肽時，易出現(xiàn)峰型展寬、分裂，降低檢測靈敏度。?
(四)兩性屬性與雜質譜復雜性?
多肽分子同時含羧基(酸性)與氨基(堿性)，存在特定等電點(pI)，在不同 pH 條件下電離狀態(tài)差異顯著;且合成過程中易產(chǎn)生差相肽(如缺失 / 多余氨基酸、氨基酸取代)、降解雜質(如氧化、水解產(chǎn)物)，這些雜質與主成分結構高度相似，色譜行為接近，分離難度極大。?
正如國家藥監(jiān)局藥審中心(CDE)在《合成多肽藥物藥學研究技術指導原則》中強調，多肽藥物有關物質分析需針對性解決 “雜質與主成分分離難、方法穩(wěn)定性差、定量準確性低” 三大痛點，這也要求方法開發(fā)過程中需結合分子特性進行系統(tǒng)性優(yōu)化。?
二、主流色譜技術在多肽有關物質分析中的應用與優(yōu)化?
目前，多肽藥物有關物質分析以高效液相色譜(HPLC)技術為主，根據(jù)分離機制不同，可分為反相色譜(RP-HPLC)、離子交換色譜(IEC)、體積排阻色譜(SEC)三類，其中反相色譜因適用性廣成為首選，后兩類可作為補充技術解決復雜雜質分離問題。?
(一)反相色譜法(RP-HPLC)：多肽有關物質分析的核心技術?
反相色譜通過多肽分子與固定相(如 C18)的疏水相互作用實現(xiàn)分離，適用于大多數(shù)多肽藥物的有關物質檢測，其方法優(yōu)化需重點關注色譜柱選擇、流動相配置及關鍵參數(shù)調控三方面。?
1. 色譜柱選擇：適配多肽分子擴散與結構特性?
多肽分子擴散慢、易與固定相產(chǎn)生非特異性吸附，色譜柱的選擇直接決定分離效率與方法穩(wěn)定性，需從以下維度考量：?
填料類型：表面多孔型硅膠填料(如核殼結構)可縮短多肽分子在顆粒內部的擴散路徑，減少譜帶展寬，顯著提升柱效，尤其適用于分子量 > 2000 Da 的多肽;全多孔硅膠填料則需選擇小粒徑(如 1.7-3 μm)，雖會增加柱壓，但對多肽分離的收益優(yōu)于小分子藥物。?
孔徑選擇：10-12 nm 孔徑的色譜柱可滿足多數(shù)多肽需求，既能允許多肽分子進入孔隙與固定相結合，又可避免因孔徑過小導致的傳質阻力增加。?
固定相鍵合相：C18 是基礎選擇，可提供強疏水作用;對于含酪氨酸、苯丙氨酸等芳香族殘基的多肽，苯基柱(如 Phenyl-Hexyl)可通過 π-π 相互作用增強選擇性;此外，封端 / 不封端、嵌合極性基團(如氨基、氰基)的色譜柱，可減少硅醇基與多肽氨基的次級相互作用，改善峰型。?
由于不同廠家色譜柱的選擇性差異較大(如鍵合密度、端基封尾工藝)，方法開發(fā)階段需通過多柱篩選確定最優(yōu)方案。例如，可參考 Snyder/Dolan 法(通過 H、S、A、B、C 參數(shù)表征選擇性)或借助供應商數(shù)據(jù)庫篩選差異顯著的色譜柱;若需提升效率，采用自動化方法開發(fā)平臺(如集成多柱切換、智能梯度優(yōu)化功能)可大幅縮短篩選周期 —— 這與專業(yè)機構的技術路徑高度契合，例如恒譜生在多肽方法開發(fā)與驗證中，便依托自主研發(fā)的多柱篩選技術與設備，結合 10 萬 + 化合物潛庫比對，快速定位適配的色譜柱類型，解決 “盲目試柱、效率低下” 的痛點。?
2. 流動相配置：平衡保留、選擇性與峰型?
流動相需兼顧多肽的保留能力、雜質分離度與溶解度，關鍵優(yōu)化方向包括：?
緩沖體系：三氟乙酸(TFA)是首選添加劑，濃度通常為 0.1%(V/V)，其不僅能提供穩(wěn)定的 pH 環(huán)境(約 2.0)，還可與多肽氨基形成離子對，增強疏水保留;若需更高離子強度，可選用 50 mmol/L 磷酸鹽緩沖液，減少多肽分子間的排斥作用，改善峰型展寬;對于難分離雜質，可加入離液劑(如六氟磷酸銨、高氯酸鈉)，通過改變水相極性調整選擇性，且其在乙腈 – 水體系中溶解度更高，避免結晶析出。?
pH 調控：需根據(jù)多肽等電點(pI)設定流動相 pH，通常避開 pI±1.0 范圍(防止多肽溶解度驟降、析出堵塞色譜柱);例如，pI=7.0 的多肽，可選擇 pH=5.0 或 pH=9.0 的流動相，通過改變多肽電離狀態(tài)優(yōu)化保留與分離。?
有機相選擇：乙腈是主流有機相，因其紫外吸收低、粘度小，可減少基線噪音與柱壓，且峰型優(yōu)于甲醇、異丙醇;若部分雜質與主成分分離度不足，可少量添加甲醇(5%-10%)或異丙醇，通過調整疏水相互作用強度改變選擇性。?
梯度程序：鑒于多肽對 B% 敏感，需采用緩慢梯度(如每 10 分鐘增加 5%-10% 乙腈)，避免保留時間波動過大;例如，分析含 10-20 個氨基酸的多肽時，可設置初始 B% 為 5%，維持 5 分鐘后以 0.5%/min 的速率升至 40%，確保雜質與主成分充分分離。?
3. 關鍵參數(shù)優(yōu)化：提升方法穩(wěn)定性與靈敏度?
柱溫：高柱溫(如 40-60℃)可降低流動相粘度、加速多肽分子擴散，改善峰型與分離度，還能抑制肽鍵順反異構，減少峰分裂;但需注意，高溫可能導致多肽降解(如 Asp-Pro 鍵水解)或縮短色譜柱壽命，需通過強制降解試驗驗證穩(wěn)定性，必要時對柱前流動相進行預熱。?
檢測波長：多數(shù)多肽缺少共軛結構，需選擇酰胺鍵的末端吸收波長(210-220 nm)，雖基線噪音較高，但靈敏度優(yōu)于芳香族殘基的吸收波長(如 280 nm);若多肽含色氨酸、酪氨酸，可采用雙波長檢測(如 214 nm 與 280 nm)，輔助確認雜質與主成分的一致性。?
稀釋液匹配：需確保樣品稀釋液的 pH 與溶劑強度和初始流動相一致，避免因溶劑效應導致峰型展寬或保留時間偏移;例如，初始流動相為 0.1% TFA – 水(95:5)，稀釋液也應采用相同體系。?
儀器選擇：超高效液相色譜(UPLC)因高柱效、高流速特性，是多肽分析的首選;若使用常規(guī) HPLC，需選擇低死體積系統(tǒng)(如小徑管路、低擴散進樣閥)，減少系統(tǒng)峰展寬。?
(二)離子交換色譜法(IEC)：復雜雜質分離的補充技術?
當反相色譜無法有效分離極性差異顯著的雜質(如強酸性 / 堿性降解產(chǎn)物)時，離子交換色譜可通過多肽與固定相的靜電相互作用實現(xiàn)分離，其核心優(yōu)化方向如下：?
1. 流動相設計?
緩沖液：需根據(jù)多肽 pI 設定 pH，陽離子交換色譜(CEC)的 pH 應低于 pI 1.0 以上(使多肽帶正電，與固定相磺酸基結合)，陰離子交換色譜(AEC)的 pH 應高于 pI 1.0 以上(使多肽帶負電，與固定相季銨基結合);磷酸鹽是首選緩沖鹽，可通過調整濃度(20-100 mmol/L)調控離子強度。?
反離子：通過改變反離子種類與濃度調整保留強度，例如 CEC 中可選用 Na?、K?(保留強度：Na?
有機相：添加 5%-15% 乙腈可減少多肽與固定相的疏水相互作用，改善峰型，避免非特異性吸附。?
2. 色譜柱選擇?
載體：硅膠載體需選擇寬 pH 耐受范圍(如 2-10)的類型，聚合物載體(如苯乙烯 – 二乙烯基苯)則適用于極端 pH 條件(如 1-13)，但柱效略低于硅膠載體。?
固定相：強陽離子交換(SCX，含 – SO??)、強陰離子交換(SAX，含 – N (CH?)??)適用于大多數(shù)多肽，弱離子交換固定相(如 – WCX 含 – COOH、-WAX 含 – NH?)則適用于易降解的多肽。?
3. 其他參數(shù)?
柱溫、流速可參考反相色譜，通常柱溫設為 30-40℃，流速 1.0-1.5 mL/min，確保分離效率與峰型穩(wěn)定。?
(三)體積排阻色譜法(SEC)：聚合物雜質分析的專屬技術?
體積排阻色譜通過多肽分子體積差異實現(xiàn)分離，主要用于檢測多肽藥物中的聚合物雜質(如二聚體、多聚體)，其方法優(yōu)化需聚焦色譜柱與流動相適配性：?
1. 色譜柱選擇?
填料：優(yōu)先選擇硅膠表面修飾二醇基的填料，可減少多肽與硅膠的疏水作用和靜電相互作用，避免吸附;孔徑選擇 12 nm，可滿足分子量 1000-10000 Da 多肽的聚合物分離需求。?
粒徑：選擇 3-5 μm 小粒徑填料，提升柱效，改善聚合物與主成分的分離度;色譜柱長度通常為 300 mm，確保充分分離。?
2. 流動相設計?
緩沖體系：可選用 0.1% TFA 或 50 mmol/L 磷酸鹽緩沖液，調控 pH 至多肽可溶性范圍(避開 pI±1.0)，同時加入 0.1%-0.5% NaCl 提升離子強度，減少靜電吸附。?
有機相：添加 20%-30% 乙腈或甲醇，降低多肽與填料的疏水相互作用，改善峰型;需注意有機相比例不可過高，避免多肽析出。?
流速：因多肽分子擴散慢，需采用低流速(0.5-0.8 mL/min)，延長保留時間，提升柱效;若流速過快，易導致聚合物峰與主成分峰重疊。?
3. 系統(tǒng)適用性?
需驗證色譜柱的分子量排阻范圍，確保主成分與聚合物雜質的保留時間差異顯著，且理論塔板數(shù)符合要求(通常 > 2000)。?
三、多肽有關物質方法開發(fā)的關鍵原則與驗證要點?
多肽有關物質方法開發(fā)是系統(tǒng)性工程，需遵循 “針對性優(yōu)化、多技術互補、全流程驗證” 三大原則，同時結合法規(guī)要求完成方法驗證，確保方法的科學性與合規(guī)性。?
(一)方法開發(fā)核心原則?
基于分子特性設計方案：先通過氨基酸序列分析多肽的 pI、疏水基團含量、易降解位點(如 Met、Cys 易氧化，Asp-Pro 易水解)，初步確定色譜模式(如疏水強的多肽優(yōu)先選反相色譜，極性強的多肽優(yōu)先選離子交換色譜)。?
多色譜模式互補：單一色譜模式難以覆蓋所有雜質，需結合反相、離子交換、體積排阻色譜進行 “正交驗證”，例如反相色譜檢測差相肽與降解雜質，離子交換色譜檢測極性雜質，體積排阻色譜檢測聚合物雜質，確保雜質無遺漏。?
借助技術工具提升效率：面對復雜的參數(shù)篩選(如色譜柱、pH、梯度)，可采用自動化方法開發(fā)平臺或專業(yè)技術服務支持，縮短方法開發(fā)周期，降低試錯成本。?
(二)方法驗證關鍵指標?
根據(jù)《藥品質量標準分析方法驗證指導原則》(ChP 2020 年版)，多肽有關物質方法需重點驗證以下指標：?
專屬性：通過空白基質干擾試驗(確認輔料無干擾)、強制降解試驗(酸、堿、氧化、高溫、光照降解)，驗證主成分與各雜質峰的分離度 > 1.5;若采用質譜檢測，需確認雜質的分子量與結構，避免假陽性。?
線性與范圍：針對主成分與主要雜質，配制 5 個濃度梯度(通常覆蓋定量限至 120% 限度濃度)，線性回歸系數(shù) R2>0.999.確保定量準確性。?
準確度與精密度：準確度通過低、中、高(80%、100%、120% 限度濃度)加標回收率驗證，回收率應在 90%-110% 之間;精密度包括日內精密度(同一時間 6 次進樣，RSD<5%)與日間精密度(不同時間 3 天進樣，RSD<8%)，確保方法穩(wěn)定性。?
檢出限(LOD)與定量限(LOQ)：通過信噪比法(S/N=3 為 LOD，S/N=10 為 LOQ)或空白基質加標法確定，LOQ 需滿足雜質限度的檢測需求(通常 LOQ<50% 雜質限度)。?
系統(tǒng)適用性：每次檢測前需驗證理論塔板數(shù)(>3000)、分離度(>1.5)、拖尾因子(0.8-1.2)、重復進樣 RSD(<2%)，確保色譜系統(tǒng)穩(wěn)定。?
梯度重現(xiàn)性：連續(xù)進樣 6 次，考察流動相梯度對保留時間、峰面積的影響，保留時間 RSD<2%，峰面積 RSD<5%，避免因梯度波動導致雜質漏檢。?
四、總結與專業(yè)技術服務參考?
多肽藥物有關物質分析方法開發(fā)面臨 “分子特性復雜、雜質分離難、方法穩(wěn)定性要求高” 三大挑戰(zhàn)，需結合反相、離子交換、體積排阻等多色譜技術，從色譜柱、流動相、儀器參數(shù)等維度進行系統(tǒng)性優(yōu)化。未來，隨著多肽藥物向長鏈化、修飾化(如 PEG 化、脂肪酸修飾)方向發(fā)展，有關物質分析將面臨更高要求，需進一步借助智能化方法開發(fā)工具、高分辨檢測技術(如 UHPLC-Q-TOF)，以及專業(yè)技術服務支持。?
在實際操作中，企業(yè)可依托專業(yè)機構的技術能力提升方法開發(fā)效率與合規(guī)性。例如恒譜生針對多肽藥物有關物質分析的痛點，提供 “開發(fā) + 驗證” 全流程一站式服務，依托 UPLC-MS/MS、制備色譜等高精度設備，結合自主研發(fā)的多柱篩選、梯度優(yōu)化技術，可解決 “方法難開發(fā)、驗證不達標、數(shù)據(jù)不可靠” 等問題;同時其推出的反相 C18-AR 色譜柱、Phenyl 苯基柱、CN氰基柱、SEC-Bio 色譜柱等產(chǎn)品，可適配多肽藥物不同分離場景需求，助力企業(yè)突破技術瓶頸，確保方法科學、準確、合規(guī)落地，為多肽藥物研發(fā)與生產(chǎn)的質量控制提供有力支撐。?
發(fā)布于: 2025-10-08