Nitrosamine: Entstehung und Festlegung von Grenzwerten

Auszug aus dem GMP-BERATER, Kapitel Kapitel 20.F.4 Verunreinigungen in Wirkstoffen

5 Min. Lesezeit | von Dr. Stefan Kettelhoit und Dr. Norbert Waldöfner
Erschienen im LOGFILE 25/2024

Wie entstehen N-Nitrosamine?

Die Risikofaktoren in Bezug auf die Herstellung von Wirkstoffen werden im Q&A Dokument der EMA in Q&A 4 detailliert dargelegt (Questions and answers for marketing authorisation holders/applicants on the CHMP Opinion for the Article 5(3) of Regulation (EC) No 726/2004 referral on nitrosamine impurities in human medicinal products). Es werden 7 Punkte genannt. Ebenso sind in der FDA-Leitlinie (Control of Nitrosamine Impurities in Human Drugs) zahlreiche Mechanismen und Beispiele genannt.

Allgemein gesprochen können N-Nitrosamine gebildet werden, wenn bestimme Amine und ein Nitrosierungsmittel unter bestimmten Bedingungen kombiniert werden (das EMA Q&A Dokument (Q&A Nr. 4) nennt darüber hinaus noch andere mögliche Erzeugungswege, wie z. B. Oxidations- und Reduktionsprozesse aus hydrazinartigen Verbindungen und N-Nitro-Derivaten).

Der Hauptgrund für die Bildung von Nitrosaminen bei der chemischen Wirkstoffsynthese ist die Anwesenheit von Nitritsalzen und -estern oder anderen Nitrosierungsmitteln in Gegenwart von sekundären, tertiären Aminen. Neben der direkten Verwendung dieser Verbindungen innerhalb eines Herstellungsschrittes sind auch andere Wege innerhalb eines Herstellungsprozesses denkbar, die zu einer solchen Konstellation führen können (z. B. Verschleppung oder Abbauprozesse; weitere Informationen dazu: siehe unten in diesem Abschnitt).

Beispiele für Nitrosierungsmittel sind:

• Natriumnitrit,
• Alkylnitrite,
• Nitrosohalogenide,
• Nitrosoniumsalze,
• Stickoxide,
• Nitroalkane,
• halogenierte Nitroalkane,
• Kaliumnitrosodisulfonat (Frémy‘s salt),
• Nitroso-Sulfonamide.

Quellen für sekundäre, tertiäre oder quartäre Amine bei der Wirkstoffsynthese können unter anderem sein:

• Der Wirkstoff selbst,
• Intermediates,
• Startmaterialien,
• Rohstoffe & Reagenzien,
• Katalysatoren,
• Lösungsmittel.

Dabei können die Amin-Funktionalitäten Bestandteil dieser Stoffe sein, oder als Verunreinigung vorliegen. Ebenso können die Amin-Funktionalitäten durch Abbau von bestimmten Stoffen (z. B. Amid-Lösungsmittel) entstehen.

Allgemein zu nennen sind auch bestimmte technische oder GMP-Aspekte bei der Wirkstoffherstellung, die zu erhöhten Risiken führen können:

• Verwendung von multipurpose Equipment,
• Ineffiziente Herstellungsanweisungen bzw. Reinigungsanweisung, die zu einer Verschleppung von Verunreinigungen zwischen Prozessschritten führen,
• Verwendung kontaminierter wiederverwerteter oder recycelter Materialien (z. B. Lösungsmittel). Insbesondere, wenn die Rückgewinnung von Lösungsmitteln extern durchgeführt wird und/oder multipurpose Equipment verwendet wird, kann ein erhebliches Kontaminationsrisiko entstehen, selbst wenn die eigentliche Wirkstoffsynthese ein geringes Risiko aufweist.

Aus Sicht der Autoren ist die Verwendung von kontaminierten Rohstoffen, die von Lieferanten bestellt werden, ein häufig unterschätztes Risiko. Solche Rohstoffe können Rest-Nitrosamine oder nitrosierende Mittel enthalten und die Kontrolle dieser Risiken ist für den Wirkstoffhersteller nicht vollumfänglich möglich. Umso wichtiger ist eine sorgfältige Lieferantenqualifizierung unter Berücksichtigung dieser Aspekte.

Weitere im EMA Q&A Dokument genannte spezifische Risiken bei der Wirkstoffherstellung sind:

• Nitritbildung durch Oxidation von Hydroxylamin oder Nitritfreisetzung aus nitroaromatischen Vorläufern in Gegenwart von sekundären oder tertiären Aminen innerhalb desselben oder verschiedener Schritte des Herstellungsprozesses.
• Verwendung von desinfiziertem Wasser (Chlorierung, Chloraminierung, Ozonisierung) in Gegenwart von sekundären oder tertiären Aminen innerhalb desselben oder verschiedener Schritte des Herstellungsprozesses.
• Oxidation von Hydrazinen, Hydraziden und Hydrazonen durch Hypochlorit, Luft, Sauerstoff, Ozon und Peroxide im Herstellungsprozess oder während der Lagerung. Verwendung kontaminierter Rohstoffe im API-Herstellungsprozess (z. B. Lösungsmittel, Reagenzien und Katalysatoren).
• Verschleppung von Nitrosaminen, die während des Herstellungsprozesses absichtlich erzeugt werden (z. B. als Ausgangsstoffe oder Zwischenprodukte).

Darüber hinaus nennt das EMA Q&A Dokument spezifische Risiken in Bezug auf die Arzneimittelherstellung (z. B. bestimmte Verpackungsmaterialien).

Wie sind Grenzwerte für N-Nitrosamine festzulegen?

N-Nitrosamine gelten gemäß ICH M7(R2) als Substanzen der „cohort of concern“; für diese Substanzen kann das „Threshold of Toxicological Concern“ (TTC) Konzept von 1.5 µg/Tag nicht routinemäßig angewendet werden. Daher sind stoffspezifische akzeptable Aufnahmemenge (AIs) festzulegen, für die ein vernachlässigbares Risiko (theoretisches erhöhtes Krebsrisiko von <1 in 100.000 bei einer lebenslangen Exposition) zu erwarten ist. Die Berechnung der AIs geht von einer lebenslangen täglichen Verabreichung der maximalen Tagesdosis des Arzneimittels aus. Der „less than lifetime“ (LTL) Ansatz sollte laut EMA Q&A Dokument nicht angewandt werden, sondern kann nur nach Konsultation der zuständigen Behörden als vorübergehende Maßnahme in Betracht gezogen werden, bis weitere Maßnahmen ergriffen werden können, um den Gehalt an Verunreinigungen zu verringern. Der bereits erwähnte Anhang 1 des EMA Q&A Dokuments enthält Nitrosamine, für die bereits akzeptable Aufnahmemengen festgelegt wurden. Basierend auf den AIs können entsprechende Grenzwerte für Arzneimittel bestimmt werden. Die genaue Berechnung ist in Q&A Nr. 10 des EMA Q&A Dokuments ausführlich beschrieben.

Welche Regularien zu beachten sind, wie Nitrosamine bestimmt werden und wie die Bildung von Nitrosaminen vermieden werden kann, ist im GMP-BERATER, Kapitel 20.F.4.3 zu finden.

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