玻璃体内注射药物杂质的每日允许暴露量（PDE）计算考量点及案例分享|peg|乙酸|内源性|化合物|氧化|玻璃体

玻璃体内注射（IVT）是将药物溶液、混悬液或眼内植入物直接注入眼玻璃体腔的给药方式。尽管具有侵入性，它仍是后眼部给药的首选途径，核心优势是能在玻璃体中达到治疗药物浓度，同时规避其他肠外给药途径（如皮下、静脉注射）因全身暴露带来的脱靶毒性和靶向但非预期的药理效应。目前美国FDA已批准至少12种药物和5种含药植入物用于IVT，该途径在年龄相关性黄斑变性、分支及中央静脉阻塞、糖尿病黄斑水肿和葡萄膜炎等眼病治疗中发挥关键作用。IVT产品的快速发展得益于治疗靶点的发掘以及持续眼内给药等药物递送技术的进步。

与其他肠外药物类似，IVT产品存在残留杂质相关风险，这些杂质可能来自工艺试剂，或容器密封系统、递送系统及辅助组件的化学浸出物。IVT药物通常通过预充式注射器或玻璃小瓶给药。眼组织（玻璃体、视网膜、视网膜色素上皮、脉络膜、巩膜）极为敏感，主容器和密封件可能浸出的化学杂质会给患者带来安全风险。

目前针对IVT杂质的安全性限度评估（如允许日暴露量PDE）缺乏专门监管指导。ICH Q3C（残留溶剂）、Q3D（元素杂质）指南虽涉及相关杂质，但Q3C不区分给药途径，Q3D仅覆盖肠外、口服和吸入途径；ICH M7聚焦药物中DNA反应性（致突变）杂质的评估与控制，以降低全身暴露的致癌风险，均未专门针对眼局部毒性终点的独特考量。仍在制定中的ICH Q3E（浸出物与析出物）指南，预计也不会专门针对IVT给药途径。

对于外用眼科溶液和混悬液，美国FDA推荐基于浓度设定浸出物的报告、鉴别和鉴定阈值，分别为1ppm、10ppm和20ppm。这一基于局部浓度而非全身影响设定安全阈值的思路，反映了眼科药物杂质局部眼部效应的重要性，尽管其给药途径与IVT不同。

LovsinBarle等人曾提出500倍调整因子，基于人体血浆与玻璃体腔的体积比将肠外给药的PDE值转换为IVT对应的数值。但该方法未考虑全身循环与玻璃体腔的生理及药代动力学差异，也未顾及视网膜及相关敏感细胞更高的脆弱性，仅为初步探索。

Amgen和Exponent公司提出了一套评估IVT途径药物杂质毒性并推导其PDE值的综合框架。该框架整合了可靠的科学方法、基于健康的阈值评估、眼独特生物化学特性考量，以及从全身效应外推至IVT杂质风险评估的思路，符合ICH Q3指南、ASTM指南及相关科学风险评估方法学的最佳实践。研究通过5个具有独特挑战性的案例验证了该框架的适用性。

IVT杂质PDE限值推导框架如下图所示。

已知“正常”生理浓度范围的内源性化合物或特性

对于玻璃体（VH）中电解质、元素、pH等内源性化合物或特性，其外源性暴露增量的安全性可基于人群中“本底”或“正常”浓度的稳态变异性来确定。这种情况下，保护性PDE值可设定为内源性化合物浓度或特性值的增量变化，确保其仍维持在VH稳态范围内。

若实验数据或药代动力学半衰期模型显示，内源性浓度超出“正常”范围的波动幅度较小、持续时间较短，且即便在敏感亚人群中，超标带来的毒理学后果也较轻微，那么这种超标情况具有合理性。

此类化合物的IVT PDE可通过以下方式直接推导：对VH中正常本底变异进行统计分析，采用算术平均值的95%置信上限（UCL）减去算术平均值、90%或95%分位数，或平均值的百分比（如1%、10%）。前两种方法基于数据且参考特定物质的正常浓度变异，具有可接受性，其中第一种更保守；最后一种方法带有主观性，对患者的保护水平不一致。

该思路与基于统计的临床实验室参考区间概念相似，但临床参考区间通常定义为健康参考人群的中间95%数值（即下限为2.5百分位、上限为97.5百分位）。此类化合物PDE推导的特殊考量可能包括VH pH、盐度等变化的建模（详见案例研究1：无机元素）。

有IVT特异性毒性数据的外源性化合物，或无已知生理浓度范围的内源性化合物

对于外源性化合物，或无已知生理浓度范围的内源性化合物，优先采用可用的IVT特异性毒性研究数据推导PDE值。

实验动物模型选择

兔是眼科毒性研究的常用模型，其眼球尺寸更接近人类（优于啮齿类），且易于操作、对化学刺激的眼部敏感性高。尽管兔用于眼部生物治疗药物毒性研究时存在炎症和免疫原性相关顾虑，但用于小分子化合物IVT毒性研究时优势显著——兔眼与人类眼的解剖和生理特征相似，能透过血眼屏障的可溶性小分子化合物在兔和人体内的药代动力学特性也相近。

啮齿类（尤其是大鼠）也常用于眼科毒性研究，但需注意种属间玻璃体体积差异（小鼠与人类约相差1000倍，大鼠与人类约相差300倍），给药剂量需按每只眼调整。相较于体重或体积，按体表面积相关系数调整剂量更合适；基于体表面积（体重0.67次方）的标准种属间调整因子（适用于μg/kg剂量），在对小鼠、大鼠等以μg/眼为单位的数据进行种属间调整时，可提供额外的保护边际。

调整因子（AF）的考量

毒代动力学和毒效动力学的默认调整因子均适用，若有充足数据，应优先使用化合物特异性调整因子。

化合物的理化性质（分子量、亲脂性）会影响其在VH中的半衰期：分子量越高、亲脂性越低，IVT半衰期越长；小分子化合物（<1500Da）的IVT半衰期多为小时级（1-62.3小时），兔眼玻璃体中消散的限速步骤主要是分子量。

基于氢键总数（H total）和生理pH7.4下正辛醇-缓冲液分配系数（LogD7.4）的数学预测模型，可良好关联小分子化合物的IVT半衰期和清除率。

IVT药物多为间歇性给药（通常每4或8周一次），若有充足数据表明给药间隔内化合物可从玻璃体内完全清除，且无化合物蓄积或相关不良反应，可考虑降低持续时间相关的调整因子。

PDE推导的具体路径

若外源性化合物有充足的IVT毒性实证数据，但缺乏眼部本底暴露的“正常”生理范围数据，可遵循ICH标准方法：通过标准调整因子调整，从影响毒理学效应的种属差异（动物与人类）中外推基准值（PoD），进而推导PDE（详见案例研究2：甲酸）。

若不存在影响毒效应的已知种属差异（动物与人类），可基于相关敏感毒理学终点的基准值（PoD）设定IVT PDE（详见案例研究3：聚乙二醇）。

无IVT特异性毒性数据、且毒性源于IVT局部组织效应的外源性化合物

若外源性化合物无充足的IVT毒性实证数据，但已知其毒性源于对局部组织的作用，PDE推导需重点考量该局部效应。以pH介导的毒性为例，需计算IVT注射中酸或碱的最大用量，确保VH pH维持在稳态范围内。

由于全身终点与酸/碱的接触部位效应关联性有限，IVT PDE的设定应基于其作用机制——pH超出正常生理范围引发刺激。考虑到VH的高缓冲能力，基于机制的PDE需保证酸/碱剂量不会导致VH pH超出正常范围。研究显示，兔、猪、牛的VH缓冲能力相近，每改变1个pH单位需6.3-8mmol H+/L；牛VH对盐酸的缓冲能力是0.9%氯化钠溶液的10倍。

健康志愿者与糖尿病患者的VH pH均值分别为7.253和7.241，两组无显著差异，且pH范围狭窄（健康人95%置信区间7.240-7.266，糖尿病患者7.220-7.261），与人体血液pH（7.35-7.45）相近，均源于组织的高缓冲能力。

可通过Henderson-Hasselbalch方程，结合实验测定的VH缓冲能力（6.3mmolH+/L/1pH单位）和本底pH浓度（7.27-7.24），计算特定IVT药物剂量中某酸的最大用量，确保给药时玻璃体pH不超出生理限度。推导中可采用缓冲能力均值的95%置信区间下限，外推至pH均值的95%置信区间范围（7.27-7.24），得到保守的VH生理安全缓冲范围（详见案例研究4：乙酸）。

仅存全身毒性数据的外源性化合物

当无IVT特异性毒性研究数据时，需基于现有全身毒性研究（非眼部效应）选择最合适的PoD推导IVT PDE。此前有研究提出额外调整因子α=500，用于将全身肠外给药（特指静脉输注）的PDE值转换为IVT PDE，该因子源于人体血浆与玻璃体腔体积约500倍的差异（大鼠与人类该比例相近）。但兔的眼球相对体表面积更大，其血浆体积与IVT体积比是人类的1/10，需注意种属差异。

调整因子α=500未考虑全身循环与VH中代谢、分布、排泄的差异——全身循环中化合物的代谢消除（含蛋白结合）更迅速，而VH与全身循环的液体交换有限、黏度高，IVT给药后局部暴露浓度更高；VH对小分子的代谢作用有限（酯酶或肽酶作用除外）；视网膜敏感性可能高于血脑屏障外的周围神经。因此，对于全身循环中易快速代谢消除的化合物，基于肠外PDE推导IVT PDE时，需额外加入默认调整因子β（最高可达10）。

脂溶性强、玻璃体蛋白结合率低的小分子，通常更易透过血视网膜屏障。此外，在将肠外PDE通过调整因子转换为IVT PDE前，需先评估化合物对关键眼部结构的损伤潜力（如神经毒性、生物反应性）及IVT给药后的局部浓度影响。（详见案例研究5：己内酰胺）

非内源性化合物的IVT PDE计算

有IVT特异性毒性数据或仅存全身毒性数据的外源性化合物，其IVT PDE均按上述原则计算。计算中涉及的调整因子（F1-F6、α、β）详见下表。

案例分享

案例1：已知生理浓度范围的内源性无机元素

内源性化合物（如无机元素）的外源性暴露限值，需设定在不会过度干扰患者玻璃体正常浓度的水平。

Kokavec等人（2016年）开展了首个针对活体VH液生理生物化学特征的综合研究。该研究检测了27名住院患者（12名糖尿病患者、15名非糖尿病患者）的VH样本，涵盖14种化学物质（含9种无机元素）的本底水平及渗透压。

研究评估后确认，数据集近似符合高斯（正态）分布，均值未受异常值显著影响。除铜和铁外，其他内源性元素在糖尿病患者与非糖尿病患者中的浓度相近，因此这些元素的IVT PDE计算采用所有参与者的数据。

镁在非糖尿病患者中的浓度略高（均值高1.17倍），但该差异无生物学意义；铜和铁的均值及标准差在非糖尿病患者中更低，故这两种元素的IVT PDE计算采用非糖尿病患者的数据。

每种元素的IVT PDE（单位：μg/眼）通过以下两种方式之一计算：一是元素每眼质量算术均值（X）的95%置信上限（UCL）减去均值（X）；二是95百分位浓度减去均值（X），具体结果详见下表。

该方法存在局限性：数据源于患者便利抽样，未能反映个体内的时间变异性。

计算公式：IVT PDE（μg/眼）=（X的95%UCL-X）或（P95-X）

案例2：利用已知种属差异的IVT特异性毒性数据——甲酸（CAS号：64-18-6）

本案例针对甲酸，演示如何结合其IVT特异性毒性数据及已知种属差异，推导IVT PDE值。

甲酸（分子量46.03Da，LogP=-0.2），是最简单的羧酸类化合物。它天然存在于多种植物、水果、哺乳动物组织及昆虫毒液中，广泛用于药物、染料和化学品制备，且被美国FDA列为食品包装材料中“公认安全（GRAS）”的间接食品添加剂。

甲酸可通过多种给药途径吸收，人体也会从含丝氨酸、甘氨酸、蛋氨酸、胆碱和甲醇的食物中自然生成。在人和啮齿类动物体内，甲酸通过四氢叶酸系统氧化为二氧化碳后呼出，其余以原形从尿液排出。灵长类动物的四氢叶酸水平低于啮齿类，其氧化代谢途径更易饱和，甲酸可能在血液中蓄积，导致视网膜线粒体毒性（如甲醇中毒相关）。

正常生理条件下，人类尿液中甲酸浓度为11.7-60mg/L。静脉注射后，甲酸的生物半衰期在犬中为77分钟，兔中为32分钟，人类中为2.5小时。纯甲酸具有强酸性，对黏膜、眼睛和皮肤有刺激性至腐蚀性，但在豚鼠试验中未表现出皮肤致敏性。

以兔单次IVT注射甲酸盐的研究作为PoD来源，该研究中唯一测试剂量70μg/眼被确定为无可见效应水平（NOAEL），并用于PDE推导。甲酸的IVT PDE推导过程（含各调整因子取值）详见下表，最终得出IVT PDE为3μg/眼。

额外分析采用案例4中乙酸的推导思路，估算了不引起VH pH显著变化（≤0.03个pH单位）的甲酸杂质最大用量，结果为35μg/眼，高于基于兔IVT研究推导的PDE值，因此3μg/眼的IVTPDE对VH pH变化同样具有保护作用。

需重点关注种属差异：高剂量甲醇暴露后，人类及部分非人灵长类（如恒河猴、猪尾猴）会出现代谢性酸中毒和眼毒性，而啮齿类动物未表现出同等程度的效应。这一差异源于甲醇代谢生成的甲酸在啮齿类体内氧化清除速度快于人类，不会出现长时间无症状潜伏期、血液中甲酸蓄积或严重代谢性酸中毒；兔暴露于甲醇后，甲酸的氧化和清除速率介于啮齿类与灵长类之间。

一项药代动力学研究显示，单次腹腔注射甲醇（2000mg/kg）后6小时内，食蟹猴的血浆甲酸蓄积量是兔的5倍、小鼠的43倍，表明兔在甲醇代谢方面与灵长类更接近，因此兔被视为评估甲酸盐眼毒性的相关种属。

案例3：基于相关毒性终点的IVT特异性毒性数据应用——聚乙二醇（PEGs）

PEGs广泛应用于口服、肠外、外用眼科及直肠给药等药物制剂中，分子量范围为190-210g/mol（PEG200）至7000-9000g/mol（PEG8000）。其中PEG200-600为液态，≥1000为固态（常温下）。

PEG（E1521）是欧盟授权的食品添加剂，PEG200-10000的每日允许摄入量（ADI）为10mg/kg体重。动物和人体口服研究显示，低分子量PEG的吸收效率高于高分子量PEG，吸收后经肾小球滤过从尿液排出，无肾小管重吸收。

犬单次及重复静脉注射PEG400未发现蓄积迹象；人体静脉注射PEG400后12小时尿回收率为77%，口服24小时回收率为40%-50%。PEG主要以原形从尿液排泄，低分子量PEG可能部分代谢，但动物和人体研究均证实PEG400不会代谢生成乙二醇。

PEG对黏膜、眼睛和皮肤无刺激性（即使长期皮肤接触），仅在皮炎或湿疹患者中报告过轻微致敏作用，健康皮肤人群无此反应。PEG毒性较低，且低分子量PEG的毒性相对更高。

以兔单次剂量IVT注射PEG400（平均分子量400Da）的研究作为PoD来源，该研究中唯一测试剂量50mg/眼被确定为最低可见效应水平（LOEL），并用于PDE推导。PEGs的IVT PDE推导过程（含各调整因子取值）详见下表，最终得出IVTPDE为67μg/眼。

Aguirre等人的研究显示，PEG400 50mg/眼剂量下，仅观察到炎症反应（轻微结膜充血和玻璃体细胞碎片）；高分子量PEG3350在10mg/眼剂量下耐受性良好，仅出现短暂轻微结膜充血，注射后7天眼部无微观结构变化。

小鼠模型研究中，PEG400的NOAEL为0.125mg/眼，更高剂量（0.25-2mg/眼）下观察到剂量依赖性脉络膜新生血管形成。按玻璃体体积换算（小鼠玻璃体0.0044mL，兔玻璃体1.5mL），小鼠0.125mg/眼相当于兔40mg/眼，该结果进一步支持兔研究中PEG400 50mg/眼的LOEL。由于兔是眼科毒性评估中更成熟的动物模型，因此选择兔研究中的50mg/眼LOEL作为IVT PDE推导的PoD。

案例研究4：基于局部毒性效应的IVT PDE推导——乙酸（CAS号：64-19-7）

乙酸（分子量60.05Da，LogP=-0.2）是普遍存在的内源性化合物，在人体内以乙酸根离子形式存在，也天然存在于多种食物中。它被美国FDA列为“公认安全（GRAS）”食品添加剂，同时是欧盟批准的食品添加剂，也是FDA批准的药物非活性成分——可作为外用眼科溶液/滴眼液的非活性成分（最高浓度0.09%w/v），还用于调节肠外药物的pH。

乙酸属于ICH 3类残留溶剂，全身健康风险较低，每日剂量不超过50mg时可接受。乙酸易从胃肠道吸收，50mg/kg剂量下6小时内吸收率约80%，总胃肠道吸收率达100%。在体内，乙酸通过乙酸辅酶A连接酶与辅酶A反应生成乙酰辅酶A，进入三羧酸循环作为能量来源，还参与胺的乙酰化和蛋白质合成过程。

乙酸的全身毒性较低，主要不良后果为接触部位刺激（源于其酸性）：2.5%浓度对皮肤无刺激性，10%浓度具有刺激性，20%和25%浓度具有腐蚀性；5%-10%浓度对眼睛有刺激性。

乙酸经IVT注射后的病理效应可能源于pH改变。因此，研究采用Henderson-Hasselbalch方程，结合实验测定的VH缓冲能力（6.3mmolH+/L/1pH单位）和VH本底pH浓度（7.27-7.24），计算特定IVT药物剂量中乙酸的最大用量，确保给药时玻璃体pH不超出生理限度。

通过该方法推导得出乙酸的IVT PDE为48μg/眼。由于PoD基于人体实测缓冲能力，无需额外添加调整因子。

案例研究5：基于全身毒性数据的IVT PDE推导——己内酰胺（CAS号：105-60-2）

己内酰胺（分子量113.16Da，LogP=-0.1）广泛用于合成纤维（尤其是尼龙6）、塑料、鬃毛、薄膜、涂料、合成革和增塑剂的制造，还可用作涂料载体、聚氨酯交联剂及氨基酸赖氨酸的合成原料，已获批用于与食品接触的树脂中。

己内酰胺经口服途径可快速吸收和分布，兔体内血药浓度在4小时达峰，主要通过尿液排泄。值得注意的是，雄性大鼠静脉注射放射性标记的己内酰胺后9小时，眼晶状体中检测到大量放射性；孕鼠经口灌胃给药后24小时，母体晶状体中也发现放射性。

豚鼠最大化试验和改良Buehler试验显示，己内酰胺无致敏潜力。人体接触后可能出现皮肤和黏膜刺激，但1%-5%浓度的己内酰胺溶液对人体皮肤无刺激性。己内酰胺口服毒性较低，基于大鼠三代喂养研究，其参考剂量（RfD）为0.5mg/kg/天——饮食中己内酰胺≥5000ppm时会导致大鼠摄食量和体重下降，1000ppm（50mg/kg/天）剂量下未观察到任何效应。

动物经口服和吸入途径暴露于己内酰胺后，未报告眼科相关异常发现。

以大鼠13周吸入研究作为PoD来源，该研究中基于呼吸道刺激效应确定的NOAEL为8.5mg/kg/天，用于IVT PDE推导。

该吸入研究显示，局部刺激是比任何全身效应更敏感的终点，且与IVT给药可能引发的眼局部刺激相关性更高。己内酰胺的IVT PDE推导过程（含各调整因子取值）见下表，最终得出IVTPDE为11μg/眼。