Validierung: „Wer, wie, was,  wieso, weshalb, warum?"

Validierung: „Wer, wie, was,  wieso, weshalb, warum?"

Hermann Wätzig Institut für Pharmazeutische Chemie Universität Braunschweig [email protected]

FPQS, Karlsruhe, 24.04.2010

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Validierung: Wieso, weshalb, warum? Zuverlässigkeit von Analysenergebnissen! Informationssicherung,  auch langfristig!

Validierung: Wer? 

Richtige Folgeentscheidungen  treffen! Überregionale, teilweise  globale Kooperation!

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Präzision

Wir alle! Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Validierung: Was?

SOP

Validierung: Warum?  Zuverlässigkeit von Analysenergebnissen!

Richtige Entscheidungen  treffen!

Aufgabenteilung,  Schnittstellen!

Validierung: Wer?

Validierung Detektionsgrenze

Selektivität Richtigkeit

Bestimmungsgrenze Robustheit Spezifikation

Def.: Validierung einer Analysenmethode:  Spezifikation und Erfüllung von  Leistungskriterien (Auftrennung,  Reproduzierbarkeit, Bestimmungsgrenze usw.)  Validierung von Analysenergebnissen:  systematische Überprüfung, ob die  spezifizierte Leistung der Methode mit den  Analysenergebnissen erbracht wurde.  http://www.pharmchem.tu‐bs.de/lehre/downloads/documents/waetzig/STAT_U33gs.pdf

Qualitätssicherung Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

International Conference on Harmonisation, Guidelines; www.ich.org;  Q2: Validation of Analytical Procedures: Text and Methodology Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Präzision

Präzision

Def.: Übereinstimmung von Messwerten  innerhalb einer Serie

Achtung: präzise Werte können richtig  sein, sie können aber auch falsch sein!

http://www.pharmchem.tu‐bs.de/lehre/downloads/documents/waetzig/STAT_U33gs.pdf

Beispiel: Zielscheibe

International Conference on Harmonisation, Guidelines; www.ich.org;  Q2: Validation of Analytical Procedures: Text and Methodology

präzise und richtig Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Präzision Mit der Präzision wird zufällige Fehler bewertet.  Systematische Fehler werden nicht berücksichtigt! Beispiele für systematische Fehler: falsch gehende Uhr,  falsche Einwaage, falsche Volumenabmessung

präzise und  nicht richtig

nicht präzise und  nicht richtig

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Richtigkeit Def.: Übereinstimmung mit dem wahren Wert http://www.pharmchem.tu‐bs.de/lehre/downloads/documents/waetzig/STAT_U33gs.pdf International Conference on Harmonisation, Guidelines; www.ich.org;  Q2: Validation of Analytical Procedures: Text and Methodology

Aber: Wie können wir den wahren Wert  ermitteln?

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Richtigkeit Problematik: Reinheit/Gehalt von  Referenzsubstanzen!

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Richtigkeit Gehaltsbestimmung von Referenzsubstanzen: im  Ringversuch

Zur Gehaltsbestimmung von  Referenzsubstanzen muss eine  Methode eingesetzt werden, die fehlerhaft sein kann! http://www.lme.brandenburg.de/news/messergebnisse.htm Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Robustheit

Qualität

Präzision

Richtigkeit

Def.: Unabhängigkeit des Analysenergebnisses  von kleinen Veränderungen im  Meßsystem (engl.: robustness), oder die  Übereinstimmung von Meßwerten in  einem Ringversuch (engl.: ruggedness) http://www.pharmchem.tu‐bs.de/lehre/downloads/documents/waetzig/STAT_U33gs.pdf International Conference on Harmonisation, Guidelines; www.ich.org;  Q2: Validation of Analytical Procedures: Text and Methodology

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Robustheit Übereinstimmung von Messwerten in einem  Ringversuch

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Robustheit Übereinstimmung von Messwerten in einem  Ringversuch

http://edoc.hu-berlin.de/dissertationen/malz-frank-2003-06-30/HTML/Malz_html_46211f92.gif Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Robustheit Def.: Unabhängigkeit des Analysenergebnisses  von kleinen Veränderungen im  Meßsystem (engl.: robustness)

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Robustheit Literaturhinweise und Links: CE: H. Wätzig, M. Degenhardt, A. Kunkel, Electrophoresis 19, 2695-2752 (1998) L. Baur, H. Jehle, H. Wätzig J. Pharm. Biomed., 22, 433-449 (2000) GE: A. Koller, H. Wätzig, Electrophoresis 26, 2470–2475 (2005)

Aber: von welchen Veränderungen? Stark abhängig von Analysentechnik!

S. Schröder, A. Brandmüller, X. Deng, A. Ahmed, H. Wätzig,

In der CE z.B. u.a. wichtig: Lampenalter;

J. Pharm. Biomed. Anal., 2009, 50, 320–327

in der GE: Temperatur beim Entfärben; in der TLC: Kammersättigung, rel. Luftfeuchtigkeit; in der HPLC: Säulentyp

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

X. Deng et al., in Vorbereitung HPLC: http://www.pharmchem.tu-bs.de/forschung/waetzig/#veranstaltungen, insb. Vorträge 2009 von A. Clarke und T. Zimmermann

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Qualität

Präzision

Qualität

Richtigkeit

Präzision

Richtigkeit Robustheit

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Selektivität

Qualität

Präzision

Richtigkeit Robustheit

Def.: Unabhängigkeit des Analysenergebnisses  von der Anwesenheit möglicherweise  erwarteter Begleitstoffe  (Abbauprodukte, Synthesenebenprodukte,  Metaboliten, Matrices...)  http://www.pharmchem.tu‐bs.de/lehre/downloads/documents/waetzig/STAT_U33gs.pdf International Conference on Harmonisation, Guidelines; www.ich.org;  Q2: Validation of Analytical Procedures: Text and Methodology

Bias

Error

systematischer Fehler

zufälliger Fehler Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

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Selektivität

Qualität

Beispiel: Stabilität von Acetylsalicylsäure

Präzision + H2O

+ HOAc

Richtigkeit Robustheit

Error zufälliger Fehler Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Bias systematischer Fehler

Bestimmungsgrenze (quantition limit, QL)

Qualität

Def.: Stoffmenge oder Konzentration, die mit  einer vorgegebenen Präzision  quantifiziert werden kann.  

Richtigkeit

Präzision

http://www.pharmchem.tu‐bs.de/lehre/downloads/documents/waetzig/STAT_U33gs.pdf

Selektivität

Robustheit

International Conference on Harmonisation, Guidelines; www.ich.org;  Q2: Validation of Analytical Procedures: Text and Methodology

QL =

Bias

Error

100% ⋅ σˆ (c ) RSD % max

σˆ (c) =

σˆ ( y ) a1

systematischer Fehler

zufälliger Fehler Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

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Empfindlichkeit a1

Empfindlichkeit a1 y

Def.: Steigung der Kalibrierfunktion http://www.pharmchem.tu‐bs.de/lehre/downloads/documents/waetzig/STAT_U33gs.pdf International Conference on Harmonisation, Guidelines; www.ich.org;  Q2: Validation of Analytical Procedures: Text and Methodology

35 30

a1

25

a1

20

σˆ (c) =

σˆ (y)

σˆ ( y )

15

a1

10 5 0 0

0,5

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

1

σˆ (c) 1,5

2

σˆ (c) 2,5

3

3,5

c

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Bestimmungsgrenze (quantition limit, QL)

Bestimmungsgrenze (quantition limit, QL)

Beispiel:

Beispiel:

Erforderliche Präzision entspricht RSD% = 10%  (z.B. Reinheitskontrolle) Signalstandardabweichung: 2∙ 10‐4 Empfindlichkeit:   1000/mol, = 1000 mol‐1

Erforderliche Präzision entspricht RSD% = 10%  (z.B. Reinheitskontrolle) Signalstandardabweichung: 2∙ 10‐4 Empfindlichkeit:   105/(mol/L), = 105 L ∙mol‐1

QL =

100% ⋅ σˆ (c ) RSD % max Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

σˆ (c) =

σˆ ( y ) a1

2·10-8 mol/L

QL =

ˆ ( y )-4 σ 100% 2·10 ˆ (c ) -9 mol/L σˆ (c) = ⋅ σ2·10 = 2·10-9 mol/L 5/(mol/L) % max RSD 10% 10a 1 Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Detektionsgrenze (detection limit, DL)

Bestimmungsgrenze (quantition limit, QL) Beispiel (höhere erforderliche Präzision):

Def.: Substanzmenge oder  Substanzkonzentration, bei der mit der  vorgegebenen Methode sicher detektiert  werden kann. 

Erforderliche Präzision entspricht RSD% = 0.2%  (z.B. Gehaltsbestimmung sehr wertvoller Substanzen) Signalstandardabweichung: 2∙ 10‐4 Empfindlichkeit:   105/(mol/L), = 105 L ∙ mol‐1

http://www.pharmchem.tu‐bs.de/lehre/downloads/documents/waetzig/STAT_U33gs.pdf International Conference on Harmonisation, Guidelines; www.ich.org;  Q2: Validation of Analytical Procedures: Text and Methodology

1·10-6 mol/L

ˆ ( y )-4 σ 100% 2·10 ˆ (c ) -9 mol/L σˆ (c) = QL = ⋅ σ2·10 = 2·10-9 mol/L 5/(mol/L) RSD % max 10a 0.2% 1 Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

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Detektionsgrenze (detection limit, DL) Meist mit Hilfe des Signal-RauschVerhältnisses definiert:

Detektionsgrenze (detection limit, DL) wichtig: eindeutige Definition des Rauschens! B) Ermittlung des Rauschens aus dem Chromatogramm einer Blindprobe

A) Chromatogramm mit Signalpeak Peak 

z.B. in der Ph. Eur., Methoden 2.2.28, 2.2.29 und 2.2.46

≥ 5 b0.5

H

b0.5

hn Nulllinie

2H S/N= hn H b0.5

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Peakhöhe von der Spitze bis zur Nulllinie (Bestgerade durch das Rauschen) Peakbreite auf halber Höhe des Peaks

Qualität Richtigkeit

Robustheit

Error zufälliger Fehler Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Bereich um die Peakmitte herum, der dem mindestens 5fachen b0.5 en maximale Amplitude des Grundrauschens im Bereich der mindestens 5

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Qualität

Präzision

≥ 5 b0.5 hn

Selektivität

Präzision Empfindlichkeit QL (DL)

Bias systematischer Fehler

Richtigkeit Robustheit

Error zufälliger Fehler Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Selektivität

Bias systematischer Fehler

Validierung: Was?

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Validierung: Wie?

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Validierung: Wie?

Validierung: Wie?

Ziele/Spezifikationen  festlegen!

Ziele/Spezifikationen und Zuständigkeiten  festlegen! ICH Q2 !

Methoden  entwickeln!

Methoden  entwickeln! SOPs !

Validieren!

Spezifikationen werden  nicht eingehalten:

Spezifikationen werden  eingehalten:

fertig!

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Validierung: Wie?

Spezifikationen werden 

Validieren! SOPs ! nicht eingehalten: ICH Q2 ! Spezifikationen werden  eingehalten:

fertig!

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Validierung: Wie? SOPs!

Standardarbeitsanweisungen =  Standard Operation Procedures = SOPs Checklisten mit Parametern, ggf. mit  Spezifikationen

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Validierung: Wie? SOPs! Checklisten!

Validation requirements (ICH Q2) Performance characteristic

Beispiele: Checklisten für experimentelle  Bedingungen;  I) HPLC

Type of analytical procedure

(compare Table 15) Identification Accuracy Precision Repeatability Intermediate Precision1) Specificity2) Detection limit (LOD) Quantitation limit (LOQ) Linearity Range

+ -

Testing for impurities Quantitation Limit only + + + + + + -3) + + + + -

Assay + + + + + + +

”-” signifies that this characteristic is not normally evaluated ”+” signifies that this characteristic is normally evaluated 1) in cases where reproducibility has been performed, intermediate precision is not needed 2) lack of specificity of one analytical procedure could be compensated by other supporting analytical procedure(s) 3) may be needed in some cases Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Validierung: Wie? SOPs! Checklisten!

Validierung: Wie? SOPs! Checklisten!

I) HPLC

I) HPLC (cont.)

HPLC-experimental: Instrumentierung/Instruments Pumpe/pump, ggf. *pulsdämpfer, manometer(auch engl.), Mischkammer/mixing chamber Injektor/inj.valve, inj.volume, ggf. Probenwechsler/autosampler Detektor/detector; Wellenlänge/wavelength; rate (in Hz), response time Datenauswertung: interface/data analysis: computer//Auswerte/evaluationsoftware, ggf. integration parameter

Säulen/column temperature/ggf.: thermostat Stationäre Phase/stationary phase material, i.d., L (batch-no. for protocol) Fließmittel/mobile phase Molarität und scheinbarer pH, genaue Herstellungsrezeptur molarity and virtual pH, exact recipe (order of added constituents...) Qualität und Bezugsquelle aller Reagentien (für Analysenprotokolle auch mit Chargen- No.) reagent quality and source (batch-no. for protocol)

substances: general Probenvorbereitung/sample pretreatment Entgasung/degassing Lösemittel/sample solvent Flussrate/flow rate Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

pre Conditioning:

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2 min mit Laufpuffer

Validierung: Wie? SOPs! Checklisten! Run time:

24 min

UV-Wellenlänge

214 nm

Validierung: Wie? SOPs! Checklisten!

II) MS

III) CE

MS:

Skim1

Not Applicable

Drying Gas Flow:

6.0 l/min

Skim2

11.0 V

Drying Gas Temp:

200 oC

Gas Temp

200

20

Ion Energy

5.0 V

Neb. Gas Pressure:

10 psig

RoughVac

2,23

2,2

Lens1

3.0 V

Capillary Voltage:

+ 4000 V

HighVac

8,84E-06

8,84E-0

Lens2

15 V

- 3500 V

CapCur

Iris

400 V

HED

Width Gain

Width Offset

10000 V

Peakwidth:

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie 932 Cycletime: Variable

Quad Temp

99

9

47

18

ChamCur

0,12

0,0

0.07 min

DryingGas

6,946

6,96

0.42 sec/cycle

Neb Pres

9,9

9

99,5

99

Turbo1Spd

Experimental: check list CE Buffer: pH, molarity, recipe: weight or volume of all chemicals used. sample solvent if relevant: shelf time of solutions Separation: pole outlet, U, I Capillary: material, i.d., l, L Injektion: t, U/∆p Detection: wavelength, instrumentation Temperature rinsing procedures (t, reagents, ∆p); equilibration times

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Qualitätsmanagement, dokumentierte  Abläufe, SOPs SOP 1:

Wie man eine SOP schreibt; welche  Wie man eine SOP schreibt;  Angaben wichtig sind, z.B. Autor,  Gültigkeit, Verantwortlichkeiten

SOP 12:

Wie man eine Methode validiert;  Strukturierung in Szenarien,  Orientierung an ICH‐Checkliste

SOP 121:

Wie man HPLC‐Methoden zur  Gehaltsbestimmung validiert 

Wie man eine HPLC‐Methode entwickelt;  entwickelt; welche Parameter  kontrolliert werden müssen

SOP 1445:

Durchführung einer HPLC‐Methode mit Probenvorbereitung zur  Bestimmung des Vitamin‐E‐Gehaltes  in Margarine Dokumentation der Durchführung:  SOP 1445, am 24.04.2010, von  Martin Mustermann        

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Validierung: Wie?

Qualität

Ziele/Spezifikationen und Zuständigkeiten  festlegen! ICH Q2 !

Präzision QL (DL)

SOP 14:

Durchführung  von SOP 1445:

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Empfindlichkeit

Qualitätsmanagement, dokumentierte  Abläufe, SOPs

Richtigkeit Robustheit

Error zufälliger Fehler Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Selektivität

Methoden  entwickeln! SOPs ! Spezifikationen werden 

Validieren! SOPs ! nicht eingehalten: ICH Q2 ! Spezifikationen werden  Bias systematischer Fehler

eingehalten:

fertig!

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Ungewöhnlich hohe Präzision

Qualität

Titration zur Gehaltsbestimmung einer Lösung zur fortlaufenden Improzesskontrolle, VR in mL 24,81

24,82

24,83

24,82

24,82

24,82

24,82

24,82

24,82

24,82

24,82

24,82

24,82

24,82

24,82

24,82

24,82

24,82

24,82

24,82

0,00324      Standardabweichung 0,01307%   RSD%

Präzision Empfindlichkeit QL (DL)

Richtigkeit Robustheit

Error zufälliger Fehler

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

Quality precision sensitivity LOQ (LOD)

accuracy robustness

error Hermann Wätzig, Institut für Pharmazeutische Chemie

selectivity

bias

Selektivität

Bias systematischer Fehler