การวัดค่า TOC ในอุตสาหกรรมยา (TOC in Pharmaceutical Industry)

การวัดค่า TOC ในอุตสาหกรรมยา

TOC in Pharmaceutical Industry

เภสัชกรรมเป็นศาสตร์ที่ใช้ยาในการบรรเทาและรักษาอาการเจ็บป่วย แต่ยาก็อาจมีผลข้างเคียงต่างๆที่อาจเกิดจากสารออกฤทธิ์หรือมีความเป็นไปได้ที่ยามีการปนเปื้อน ซึ่งก็ให้เกิดอันตรายต่อร่างกายได้ นี่คือเหตุผลที่ต้องใช้สารที่บริสุทธิ์ที่สุดและทำให้อุปกรณ์หรือวัสดุในการผลิตยาสะอาดที่สุด ฉะนั้นในกระบวนการผลิตจะต้องควบคุมความสะอาดจากสิ่งปนเปื้อนจึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างมาก

เพื่อให้ยามีมาตรฐาน ได้มีการกำหนดตำรับยา ( Pharmacopoeias ) ที่มีวิธีการและเกณฑ์ในการผลิต การจัดเก็บ ควบคุณภาพ และการทดสอบยา สำหรับกำหนดให้ผู้ผลิตยาปฏิบัติตามหลักเกณฑ์และวิธีการของตำรับยา ข้อกำหนดของ TOC มีอธิบายไว้ใน Pharmacopoeia เช่น European Pharmacopeia ( EP ) ข้อกำหนดต่างๆ จะกล่าวถึงการวัดการปนเปื้อนของสารอินทรีย์ ไม่ได้มีเพียงอธิบายวิธีการเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการ Verify TOC analyzer เพื่อตรวจสอบความเหมาะสมสำหรับการวิเคราะห์อีกด้วย

การวัดค่า TOC ของน้ำ Ultrapure Water ที่ใช้ในการผลิตยา

Ultrapure water เป็นหนึ่งในน้ำที่ใช้กันแพร่หลายที่สุดในอุตสาหกรรมยา ทั้งในกระบวนการผลิตไปจนถึงการทำความสะอาด ซึ่งมีความแตกต่างกันในการใช้งานและความแตกต่างของคุณภาพน้ำ น้ำประเภทต่างๆได้ถูกกำหนดไว้ใน European Pharmacopoeia (EP) และ United State Pharmacopoeia (USP) ดังนี้

ข้อกำหนดใน European Pharmacopoeia (EP)

Water for injection (WFI)
น้ำสำหรับฉีดใช้สำหรับการเตรียม Injection solutions เป็นผลผลิตจากการกลั่น กำหนดค่า TOC ต้องไม่เกิน 0.5 ppm (water for injection in bulk)
Highly Purified Water (HPW)
เป็นน้ำบริสุทธิ์พิเศษปลอดเชื้อ (sterile ultrapure water) ใช้ในอุตสาหกรรมผลิตยา มักใช้เป็นน้ำ Final rinse ของการ Cleaning และเป็นผลผลิตจากการ Reversed Osmosis (RO) กำหนดค่า TOC ต้องไม่เกิน 0.5 ppm
Purified Water (PW)
น้ำบริสุทธิ์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมผลิตยาที่ไม่ต้องการมาตรฐานอื่นๆ กำหนดค่า TOC ต้องไม่เกิน 0.5 ppm หรือ ผ่าน Permanganate test (Purified water in bulk)

ข้อกำหนดใน United State Pharmacopoeia (USP)

Bulk water
คือ Purified waters ที่สามารถใช้งานได้ทันทีและใช้ในกระบวนการทั้งหมด เช่น Water for Injection, Water for hemodialysis รวมถึง Condensate ของ Pure steam

ข้อกำหนดในการวิเคราะห์ค่า TOC มีดังต่อไปนี้

  • Limit of detection: < 0.05 mg/L C
  • Blank water, rw: max. 0.1 mg/L C
  • Standard (sucrose), rs: 0.5 mg/L C
  • SST (benzoquinone), rss: 0.5 mg/L C
  • Permitted response: 85 – 115%
  • Limit response (waters) ru: < (rs – rw)
Sterile water
คือ น้ำปราศจากเชื้อ โดยเป็นน้ำบริสุทธิ์ที่ผ่านการฆ่าเชื้อแล้ว เช่น Sterile water for injections, Sterile water for irrigation และ Sterile water for inhalation ซึ่ง Sterile water เก็บไว้ในบรรจุภัณฑ์ต่างๆ ได้ เมื่อเทียบกับ Bulk water


ข้อกำหนดในการวิเคราะห์ค่า TOC มีดังต่อไปนี้

  • Limit of detection: < 0.05 mg/L C
  • Blank water, rw: max. 0.1 mg/L C
  • Standard (sucrose), rs: 8 mg/L C
  • SST (benzoquinone), rss: 8 mg/L C
  • Permitted response: 85 – 115%
  • Limit response (waters) ru: < (rs – rw)

การทำ System Suitability test

System suitability test เป็นการทดสอบความเหมาะสมของระบบที่ใช้งาน ในการทำ System Suitability สำหรับการวัด TOC จะใช้สาระลาย Sucrose ที่มีความเข้มข้น 0.5 ppm of Carbon ( ppm C ) เป็นน้ำยามาตรฐาน และใช้ 1,4-benzoquinone ที่มีความเข้มข้น 0.5 ppm of Carbon ( ppm C ) เป็น Control Solution ซึ่ง Blank water (ultra-pure water) ที่ใช้ในการเตรียมจะต้องมีปริมาณ TOC ไม่เกิน 0.1 ppm เมื่อวัดเสร็จให้เก็บบันทึกผลเก็บไว้

กำหนดให้

  • Blank water: rw
  • Standard solution (sucrose): rs
  • Control solution (benzoquinone): rss

ลบ Peak area ของ Blank water ออกจาก Peak area ของ Standard solutions ทั้ง 2 ชนิด เพื่อใช้คำนวณ % Recovery ของ Benzoquinone standard โดยเทียบกับ Sucrose standard ตามสูตรที่กำหนด

  • Recovery in % = rss – rw / rs – rw x 100

ผลลัพธ์ที่ได้จะต้องอยู่ระหว่าง 85 – 115% ถึงจะยอมรับได้ สำหรับการวิเคราะห์ใน Ultrapure water sample
โดยที่ Response signal (ru) ต้องไม่เกิน rs – ru

เทคนิคการวัดค่า TOC ในน้ำ Ultrapure water

  1. Catalytic combustion / NDIR Detector เป็นการอ๊อกซิไดซ์สารประกอบคาร์บอนไปเป็น CO2 โดยใช้การเผาที่อุณหภูมิสูงและใช้ Catalyst ในการเร่งปฏิกิริยา จากนั้นทำการตรวจจับ CO2 ด้วย NDIR detector เป็นการวัดที่มีประสิทธิในการอ๊อกซิเดชั่นสูง (Powerful Oxidation) มีความแม่นยำ นิยมใช้ในการวัดในห้องปฏิบัติการ

  2. UV Oxidation / Conductivity Detector เป็นการอ๊อกซิไดซ์สารอินทรีย์ด้วยแสง UV ทำให้เกิดเป็น CO3- และ HCO3- ทำให้น้ำตัวอย่างมีค่าความนำไฟฟ้า (Conductivity) สูงขึ้น จากนั้นจึงนำผลต่างของค่าความนำไฟฟ้าก่อนและหลังการอ๊อกซิเดชั่นมาคำนวณเป็นค่า TOC การวัดด้วยวิธีจะสามารถวัดได้รวดเร็ว แต่อาจเกิด error จากการถูกรบกวนจากประจุสารอื่นๆ และสารอินทรีย์ที่ไม่ละลายน้ำ นิยมใช้ในการวัดค่า TOC ในสายการผลิต (Production line)

TOC-L Series (High Sensitivity Type): Oxidation via catalytic combustion

Oxidation via catalytic combustion TOC-L Series

เครื่อง TOC Analyzer ยี่ห้อ Shimadzu รุ่น TOC-L Series เครื่องวิเคราะห์สารอินทรีย์คาร์บอนสำหรับใช้ในห้องปฏิบัติการที่ใช้หลักการ 680 C Catalytic Combustion Oxidation / NDIR Detector ทำให้สามารถวิเคราะห์ได้แม่นยำและยังถูกออกแบบให้ทำงานได้แบบอัตโนมัติด้วยระบบ Integrated Sample Preparation (ISP) โดยใช้ 8 port valve, syringe, sparging gas connection เป็นตัวช่วยในการเตรียมตัวอย่างและการ Dilution แบบอัตโนมัติ จึงทำให้การวัดค่า TOC นั้นง่าย สะดวก และรวดเร็ว

ในการวิเคราะห์ TOC น้ำตัวอย่างจะถูกฉีดเข้าไปใน Syringe จากนั้นกรดจะถูกเติมลงในน้ำตัวอย่างเพื่อทำการเปลี่ยนสารอนินทรีย์คาร์บอน (Inorganic Carbon) ให้เป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จากนั้นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นจะถูกเป่า (Sparge) ออกไป จากนั้นสารอินทรีย์คาร์บอนที่ยังคงอยู่ในน้ำตัวอย่างจะถูกเปลี่ยนไปเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยการเผาที่อุณหภูมิสูง ปริมาณก๊าซคอร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นจะถูกวัดที่ NDIR Detector

มีช่วงการวัดที่กว้าง สามารถวัดค่า TOC ได้ตั้งแต่ 4 µg/L ถึง 30,000 mg/L และยังสามารถวัดได้ทั้งตัวอย่างที่เป็นน้ำและตัวอย่างที่เป็นของแข็ง

  • Detection limit 4 µg/L (High Sensitivity Type)
  • สามารถควบคุมการทำงานเครื่องได้ทั้งที่ตัวเครื่องเอง (Standalone) และควบคุมผ่านโปรแกรมคอมพิวเตอร์ (PC-Controlled)
  • ใช้หลักการ 680C Catalytic Combustion Oxidation / NDIR Detection ทำให้สามารถวิเคราะห์แม่นยำและเที่ยงตรง
  • สามารถทำ Calibration Curve ได้สูงสุด 10 จุดแบบอัตโนมัติโดยเตรียมสารมาตรฐานเพียง 1 ความเข้มข้นเท่านั้น
  • มีชุด Autosampler ให้เลือกใช้ตามความเหมาะสม ตั้งแต่ 8, 16, 68 และ 93 ตัวอย่าง
  • มีชุดสำหรับการวัดค่า Total Nitrogen (TN)
  • สามารถตั้งเวลาเปิด-ปิดการทำงานอัตโนมัติได้ สามารถตั้งให้เครื่องทำงาน Overnight ได้ เมื่อเครื่องวิเคราะห์เสร็จทุกตัวอย่างเครื่องจะปิดเองอัตโนมัติ ช่วยให้ประหยัดเวลาในการทำงานได้
  • มีระบบตรวจสอบความพร้อมของเครื่อง (Background Monitoring) หากเครื่องยังไม่อยู่ในสถานะพร้อมใช้งาน เครื่องจะไม่ทำการวัดค่า เป็นการป้องกันความเสียหายที่อาจจะเกิดขึ้นได้

LabSolutionTOC software

LabSolutionTOC Software

ซอฟต์แวร์ LabSolutionTOC เป็นซอฟต์แวร์ใหม่ล่าสุดจาก Shimadzu ใช้สำหรับควบคุมการทำงานเครื่อง TOC Analyzer รุ่น TOC-L Series มีฟังก์ชั่นที่รองรับการใช้งานในอุตสาหกรรมการผลิตยา และยังรองรับมาตรฐาน 21CFR Part 11 อีกด้วย ได้แก่ :

  • มีการจัดเก็บข้อมูลผลการวัด, การตั้งค่าการวัด, Event Log, Audit Log ในระบบฐานข้อมูล (Database) ป้องกันการลบและการแก้ไขไฟล์ข้อมูล
  • สามารถทำการสำรองข้อมูล Method, Calibration File รวมทั้ง Raw data และ Audit trail
  • มีการกำหนด User ID และ Password สำหรับผู้ใช้งานแต่ละคนเพื่อใช้ในการเข้าใช้งาน
  • มีการกำหนด Permission สำหรับผู้ใช้ในแต่ละกลุ่ม และยังสามารถเพิ่มกลุ่มผู้ใช้ได้ตามความต้องการ
  • รองรับการทำ IQOQ ในรูปแบบอิเล็กทรอนิกส์ (eIQOQ)
  • มีฟังก์ชั่นรองรับการทำ System suitability test โดยหลังจากทำการวิเคราะห์น้ำยามาตรฐานแล้ว ซอฟต์แวร์จะทำการคำนวณ %Recovery ให้อัตโนมัติ
  • มีฟังก์ชั่น Report Set สามารถดึงข้อมูลที่ได้มาสร้างรายงานได้อัตโนมัติ
  • มีการกำหนด Security Policy เพื่อความปลอดภัยของข้อมูล

TOC-1000e : Online TOC Analyzer for Pure Water

TOC-1000e

เป็นเครื่อง TOC Analyzer ที่ใช้หลักการ UV Oxidation / Conductivity Detector โดยใช้ Mercury-Free Excimer Lamp ที่ออกแบบโดย Shimadzu ให้มีประสิทธิภาพในการอ๊อกซิไดซ์สูง สามารถอ๊อกซิไดซ์สารอินทรีย์ได้อย่างทั่วถึง และไม่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม สามารถวัด TOC ได้ในช่วง 0 – 2000 µg/l เหมาะกับการวัดค่า TOC ในกระบวนการผลิต

Active Path TOC Analyzer

ตัวเครื่องถูกออกแบบให้มีขนาดเล็ก กระทัดรัด และมีหน้าจอขนาดใหญ่ (7” Color Touch Panel) แสดงผลการวัดได้หลายรูปแบบ

TOC-1000e Color Touch Panel

สามารถ Export ข้อมูลผ่าน USB Flash Drive ได้หลากหลายรูปแบบ

TOC-1000e Export Files type

มีฟังก์ชั่นในความปลอดภัยในการจัดการข้อมูล

  • มีการตั้งค่า ID และ Password สำหรับผู้ใช้งาน
  • สามารถกำหนดสิทธิ์การใช้งานได้ 4 ระดับ ได้แก่ Administrator, Main user, User, Guest
  • มีการบันทึกการทำงาน (Operation log) และเหตุการณ์ต่างๆ (Event log)