밸리데이션 파라미터의 해설- 정확성과 정밀성

시험방법의 정확성이란 측정값이 이미 알고 있는 참값이나 표준값에 근접한 정도로서 실측치가 참값에 얼마나 가까운 가를 말한다. 시험방법의 정밀성이란 균질한 검체로부터 여러 번 채취하여 얻은 시료를 정해진 조건에 따라 측정하였을 때 각각의 측정값들 간의 근접성(분산정도)을 나타낸다. 특히 정량을 목적으로 한 시험방법에서 정확성과 정밀성은 가장 중요한 밸리데이션 파라미터이다.

 

 

가. 정확성(Accuracy)

 

정확성은 시험결과를 보정할 필요가 있는지의 여부를 결정하기 위하여 검토되어야 한다. 예를 들면 아래와 같은 경우이다.

 

․ 순도시험에서는 종종 불순물의 양을 주성분의 검량선(대부분 1점 검량선)으로 계산하는 경우가 있다. 이 때, 불순물의 흡광계수와 주성분의 흡광계수가 서로 다르다면 불순물의 양을 정확하게 추정하기 위해서 정확성으로 보정하는 것이 좋다. 또한 대량의 불순물 표준품을 확보할 수 없는 경우에는 크로마토그램 상에서 주성분과 불순물의 피크면적 백분율을 이용한 순도시험을 실시하기도 하는데, 이 때 최소한 주성분과 불순물의 최대흡수파장이 유사하다는 것을 확인하여야 한다.

 

․ 제제 중의 주성분 또는 원료의약품에 포함된 불순물 등을 분석할 때에는 분석대상물질 이외의 대량의 매트릭스가 공존한다. 이 경우 검량선을 작성 할 때 매트릭스를 포함한 표준액으로 작성하는 방법과 매트릭스를 포함하지 않은 표준액을 가지고 작성하는 방법이 있을 수 있는데 정확성을 검토하여 어느 쪽 방법을 선택하는 것이 좋을지 합리적으로 결정한다. 예를 들어 매트릭스 존재 시, 회수율이 떨어지는 등 정확성에 영향이 있다면 매트릭스를 포함하는 표준액을 사용하여 검량선을 작성해야 한다.

 

1) 정확성의 평가 방법

 

정확성을 평가하는 방법에는 참값을 이용하여 정확성을 구하는 직접적인 방법과 정밀성, 직선성 및 특이성을 입증함으로써 정확성을 추론하는 간접적인 방법이 있다.

 

가) 직접적인 방법을 적용하는 경우

 

 

직접적인 방법을 적용하는 것이 적당하며 간접적인 방법의 적용은 부적당한 경우에 사용한다. 이 방법은 참값이 존재하는 시험방법에 대해서만 가능하다. 다시 말해 참값이 존재하지 않는 시험방법에서는 정확성을 수치로 평가할 수 없으므로 적용할 수 없다.

 

분석대상성분 이외의 매트릭스가 다량으로 존재하는 시료를 분석함에도 불구하고 매트릭스를 포함하지 않는 표준액으로 작성한 검량선을 이용하고자 하는 경우에는 참값과의 비교를 통한 정확성의 평가가 필요하다. 예를 들면, 제제 중 주성분의 분석, 주성분 중 불순물의 분석 등이 이에 해당된다. 시료 중에 공존하는 다량의 매트릭스는 분석대상성분의 검출을 방해하거나 회수율을 떨어뜨리기도 한다. 또한 내부표준물질을 이용하는 시험방법에서는 분석대상성분과 내부표준물질의 추출률이 서로 다르기 때문에 회수율이 1이 되지 않을 수도 있다.

 

이러한 이유로 인해 매트릭스가 존재하는 시료의 분석에서는 특이성이 높은 시험방법이 정확성 또한 높다는 것을 보증할 수 없다. 일반적으로 이런 경우에는 매트릭스가 존재하지 않을 때의 분석대상성분의 반응 또는 표준품의 첨가량을 참값으로 간주하여 정확성을 평가한다. 분석대상성분을 분석할 수 있고, 밸리데이션하고자 하는 시험방법과 다른 원리를 가진 정확성이 높은 시험방법이 따로 있는 경우에는 이 시험방법으로 구해진 결과를 참값으로 간주하여 비교할 수도 있다.

 

시험방법의 범위가 넓은 경우, 검량선의 양끝 부근에서 분석치가 일정 편차를 나타내는 경우가 있다. 이런 경우에는 검량선 작성에 이용한 시료의 반응에서 검량선을 이용하여 농도를 역산하고, 참값(첨가량)과의 차를 평가함으로써 정확성을 구할 수 있다.

 

나) 간접적인 방법을 적용하는 경우

 

간접적인 방법으로 충분한 경우 또는 간접적인 방법만 적용할 수 있는 경우에 사용한다.

 

 

원료의약품의 정량법 등에서 분석치와 참값과의 차는 일반적으로 시험방법의 편차에 의한 오차가 아니라 우연오차에 의한 것이다. 표준품과 시험용 시료는 모두 순도가 높으므로 표준품과 시험용 시료의 각 분석치의 차이는 시험방법에 의한 오차(계통오차)가 아니라 2개 시료 간의 상대적 순도와 시험방법의 우연오차에 의한 것이다. 이런 경우에는 정확성을 검토하는 것은 큰 의의가 없으며, 특이성이 높은 시험방법임을 입증함으로써 정확성 검토를 대신할 수 있다.

 

분석시료 중에 분석대상성분 이외의 매트릭스가 다량 존재하는 경우라도, 매트릭스를 함유하는 표준액을 가지고 검량선을 작성하고, 그 범위가 좁다면 분석치와 참값과의 차는 우연오차에 의한 것이다. 이런 경우에도 특이성이 높은 시험방법임을 입증함으로써 정확성이 높다고 판단할 수 있다.

 

2) 정확성의 검토

 

정확성은 시험방법이 규정하는 범위 전역에 걸쳐 입증되어야 한다. 가이드라인에서는 정확성을 규정하는 범위를 포함하는 최소한 3농도에 대하여 시험방법의 전체 조작을 최소 9회 반복하여 측정한 결과로 평가하도록 하고 있다. 예를 들면, 3농도에 대해 시험방법의 전체 조작을 각 농도 3회씩 반복하여 측정하도록 한다.

 

정확성은 회수율(%)로 나타내거나 회수율을 평균값으로 보고 참값과 비교하여 나타낸다. 참값과 비교하는 경우에는 평균값과 참값으로 인증된 값과의 차이를 신뢰구간과 함께 기재한다. 순도시험에서 분석대상성분의 검량선을 작성하지 않고 원료의약품의 검량선(일반적으로 1점 검량선)으로 불순물의 값을 추정하는 경우에는 반응계수(response factor)로 정확성을 평가할 수 있다.

 

제제의 시험방법 등에서 매트릭스에 의한 영향 때문에 정확성이 낮은 경우에는 매트릭스를 함유하는 표준액으로 검량선을 작성하는 것이 매트릭스를 포함하지 않은 표준액에 의한 검량선으로 정확성을 보정하는 것보다 좋다.

 

나. 정밀성(Precision)

 

 

1) 정밀성의 종류

 

정밀성은 반복성(병행정밀성, repeatability, intra-assay precision), 실험실내 정밀성(intermediate precision) 및 실험실간 정밀성(재현성, reproducibility)의 3가지로 나누어진다. 반복성이란 단시간 사이에 동일 조건 하에서 측정하는 경우의 정밀성을 말한다. 실험실내 정밀성이란 동일 실험실내에서 실험일, 시험자, 기구, 기기 등을 바꿔 측정하는 경우에 측정값 간의 정밀성이다. 실험실간 정밀성이란 하나의 균일한 검체에서 채취한 시료를 서로 다른 실험실 간에서 측정하는 경우의 정밀성이다. 의약품의 품질관리를 위한 시험은 일반적으로 하나의 실험실에서 실시되는 경우가 많으므로, 통상적으로 반복성과 실험실내 정밀성을 검토하면 된다. 그러나 다수의 실험실에서 시험을 실시할 경우에는 반복성과 실험실간 정밀성을 검토하거나 실험실 간의 밸리데이션 파라미터가 동등하다는 것을 확인해야 한다. 공정서에 수재하기 위한 시험방법이나 공동연구에 사용되는 시험방법을 표준화 할 경우에도 실험실간 정밀성이 평가되어야 한다.

 

2) 정밀성의 평가

 

정밀성은 균질성이 확보된 검체를 이용하여 평가되어야 한다. 시험방법 밸리데이션에 이용하는 검체는 가능한 실제 시험에 이용되는 것과 동일한 상태의 것을 준비한다. 원료의약품과 액상 주사제, 용출시험 시험액 등은 균질성이 확보된 검체라 할 수 있다. 그러나 정제와 같이 균질성을 확보하기 어려운 검체는 균질하게 조제하여 사용하여야 하므로 대량의 정제를 분쇄하여 균질하게 잘 혼합한 검체를 이용해야 한다. 정밀성은 일반적으로 분산, 표준편차 또는 상대 표준편차로 나타내어진다.

 

가) 반복성

 

반복성은 다음 중 한 가지 방법으로 평가한다.

 

(1) 규정하는 범위를 포함한 농도에 대하여 시험방법의 전체 조작을 적어도 9회 반복하여 측정한다. 예를 들면, 3농도에 대해 시험방법의 전 조작을 각 농도 당 3회씩 반복하여 측정한다.

 

 

(2) 시험농도의 100 %에 해당하는 농도에서 시험방법의 전 조작을 적어도 6회 반복하여 측정한다.

 

정량시험에 규정되어 있는 범위(80 % ~ 120 %)와 같이 농도 범위가 비교적 좁은 경우, 정밀성은 시료 중 분석대상물질 농도에 상관없이 일정한 경우가 많다. 이 경우에는 위의 둘 중 어느 방법을 이용해도 된다. 그러나 순도시험이나 서방성 제제의 용출시험과 같이 범위가 넓은 경우에는 정밀성이 시료 중의 분석대상물질 농도에 따라 좌우될 수 있다. 정밀성의 농도의존성이 의심되는 경우에는 적어도 범위의 상한, 하한 및 중앙부근(혹은 100 % 부근)의 농도에서 (2)의 방법을 이용하여 정밀성을 평가하고 기준을 만족시키는지 확인한다.

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** 주입 반복성은 동일한 시료를 반복 주입하여 감도나 정밀성을 측정하기 위한 파라미터로서 동일한 날짜에 동일한 크로마토그래피조건 하에 서의 액체크로마토그래피 장치의 성능을 나타낸다.

시스템 적합성시험에서 감도는 분석하고자 하는 물질의 농도에 대한 작은 변화를 감지 할 수 있는 능력이기 때문에, 주입반복성에대한 정보는 시스템 적합성 시험과 밸리데이션 데이터의 한 부분으로 제시되기도 한다.

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** 시스템 적합성에 상대표준편차(RSD) 또는 변동계수(%)와 같은 기준은 분석의 변동한계를 결정한다.

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나) 실험실내 정밀성

 

실험실내 정밀성의 검토 범위는 시험방법이 사용되는 상황에 따라 정해진다. 밸리데이션 승인을 신청하는 경우 시험방법의 정밀성에 미치는 여러 가지 요인에 대한 영향을 확인할 필요가 있다. 검토가 필요한 대표적 변동요인은 실험일, 시험자, 시험장치 등이다.

 

다) 실험실간 정밀성

 

실험실간 정밀성은 실험실 간의 공동 실험에 의해 평가된다.

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라) 제출자료

 

각 형태의 정밀성 평가 자료마다 표준편차, 상대표준편차(변동계수) 및 표준편차의 신뢰구간을 기재한다.