淺談標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品生產(chǎn)者實(shí)驗(yàn)室管理

陸莉峻 方 誠(chéng) 王 剛 鄭 琦

國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司（上海 200002）

中國(guó)加入WTO 之后，在國(guó)外檢驗(yàn)檢測(cè)企業(yè)的沖擊之下，國(guó)內(nèi)檢測(cè)行業(yè)面臨著巨大挑戰(zhàn)，需要不斷提升檢測(cè)能力和質(zhì)量管理體系水平。自從2000年原中國(guó)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)（CNAL）簽署國(guó)際實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可合作組織（ILAC）多邊互認(rèn)協(xié)議之后，國(guó)內(nèi)檢測(cè)機(jī)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)室不斷申請(qǐng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)室能力認(rèn)可，提升實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)能力，完善質(zhì)量管理體系。同時(shí)，國(guó)家也不斷地對(duì)認(rèn)可文件進(jìn)行完善。2006年，成立中國(guó)國(guó)家合格評(píng)定委員會(huì)（CNAS）代替CNAL 繼續(xù)保持我國(guó)認(rèn)可機(jī)構(gòu)在ILAC 中實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可多邊互認(rèn)協(xié)議方中的地位。

根據(jù)CNAS 官方數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到2020年9 月30 日，已獲CNAS 認(rèn)可的檢驗(yàn)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室11 089家，涉及檢測(cè)、校準(zhǔn)、醫(yī)學(xué)、生物安全、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)生產(chǎn)者、能力驗(yàn)證提供者、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物機(jī)構(gòu)、科研等領(lǐng)域。但是，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品（RM）生產(chǎn)者能力認(rèn)可的只有21家。由此可見(jiàn)，RM 生產(chǎn)者能力認(rèn)可的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了現(xiàn)在國(guó)內(nèi)行業(yè)的需求。

1 RM 生產(chǎn)者能力認(rèn)可的基礎(chǔ)

RM 生產(chǎn)者的基礎(chǔ)是實(shí)驗(yàn)室必須具備一定的檢驗(yàn)檢測(cè)能力，其評(píng)價(jià)準(zhǔn)則是CNAS-CL01:2018《檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力認(rèn)可準(zhǔn)則》[1]，對(duì)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)涉及的“人、機(jī)、料、法、環(huán)”5 個(gè)方面進(jìn)行規(guī)定[2]，條款細(xì)化到檢測(cè)工作的各個(gè)方面，包括工作流程、崗位職責(zé)、技術(shù)要求等。根據(jù)該準(zhǔn)則建立的實(shí)驗(yàn)室管理體系，具有文件化、具體化、規(guī)范化、模式化等特點(diǎn)，配合內(nèi)審、管理評(píng)審、外審等監(jiān)管措施，可將檢測(cè)工作中的風(fēng)險(xiǎn)因素降至最低。通過(guò)CNAS-CL01 能力認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室，其檢測(cè)技術(shù)能力和檢測(cè)相關(guān)的質(zhì)量管理體系，已經(jīng)可以基本滿(mǎn)足RM 生產(chǎn)者實(shí)驗(yàn)室管理的基礎(chǔ)要求[3]。在CNAS-CL04:2017《標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品生產(chǎn)者能力認(rèn)可準(zhǔn)則》[4]中，實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)部分的條款大部分以CNAS-CL01 為準(zhǔn)，除此之外，還規(guī)定了原材料、包裝、均勻性和穩(wěn)定性、定值、數(shù)據(jù)分析等幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的要求。

2 RM 生產(chǎn)者實(shí)驗(yàn)室管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

2.1 原材料

由于RM 的原材料直接影響其特性值，所以要求對(duì)原材料制定相應(yīng)的管理程序，以保證后期特性值的準(zhǔn)確和穩(wěn)定。首先，對(duì)原材料的供應(yīng)商選擇進(jìn)行管理。對(duì)原材料供應(yīng)商的質(zhì)量水平和生產(chǎn)工藝進(jìn)行調(diào)研，確定其管理體系和技術(shù)水平是否符合RM 生產(chǎn)需要，并且能夠保證長(zhǎng)期穩(wěn)定地提供一定數(shù)量的原料。對(duì)合格的供應(yīng)商進(jìn)行匯總，制定合格供應(yīng)商名錄以及供應(yīng)商考評(píng)機(jī)制，定期對(duì)合格供應(yīng)商進(jìn)行評(píng)價(jià)[5]。

其次，制定原材料驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)需要綜合考慮標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的性質(zhì)、純度、可能存在的雜質(zhì)以及特性值的應(yīng)用范圍。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)中，純度通常是最主要的驗(yàn)收指標(biāo)。純度限度范圍往往依賴(lài)于預(yù)期或者官方用途：化學(xué)對(duì)照品含量測(cè)定用原料質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般要求不低于99.5%；限度檢查用原料質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般要求不低于98%；非定量用原料，依具體品種情況確定。在少數(shù)情況下，可能出現(xiàn)原材料質(zhì)量達(dá)不到預(yù)期要求，同時(shí)又沒(méi)有其他合格供應(yīng)商的情況，這時(shí)就需要對(duì)原料進(jìn)行一定的處理，比如，使用兩種或以上質(zhì)量穩(wěn)定的原料進(jìn)行合成，采用物理、化學(xué)方法進(jìn)行提純或者去除目標(biāo)雜質(zhì)，在生物領(lǐng)域中還會(huì)用到培育等技術(shù)。在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制中，如果出現(xiàn)樣品質(zhì)量不符要求而生產(chǎn)單位無(wú)精制能力，則由設(shè)在瑞典的國(guó)際化學(xué)品對(duì)照中心承擔(dān)精制[6]。

對(duì)于已經(jīng)驗(yàn)收完畢的合格原材料，必須有相應(yīng)的監(jiān)控措施，確保其在保存期間的質(zhì)量不發(fā)生較大變化。對(duì)于保存時(shí)間較長(zhǎng)的原材料，在配置RM 前需要再次進(jìn)行檢測(cè)，確保其純度和特性指標(biāo)符合要求。原材料在入庫(kù)之前需要進(jìn)行登記，貼上唯一性標(biāo)識(shí)，確保每一批原材料信息的可追溯性。原材料在交接過(guò)程中必須有相應(yīng)的交接記錄，交接記錄中不僅要有原材料的溯源信息，還應(yīng)包括交接的環(huán)境條件，以便后期研究外部環(huán)境條件是否會(huì)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)后期特性值帶來(lái)不良影響。

2.2 包裝

RM 包裝是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，包裝后的成品需要保證其穩(wěn)定性及特性值不被影響。在包裝環(huán)節(jié)，包裝容器的選擇、包裝過(guò)程中的操作、成品標(biāo)簽等需要通過(guò)制定相應(yīng)的規(guī)范文件來(lái)控制[7]。不同的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)于包裝的要求也不同：固體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)主要使用西林瓶、螺口瓶和安瓿瓶，傳統(tǒng)包裝方法一般采用天平稱(chēng)量，在十萬(wàn)級(jí)凈化環(huán)境條件下分裝，對(duì)于易吸潮、易氧化的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，分裝時(shí)填充氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w。目前，在固體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分裝中已經(jīng)開(kāi)始使用自動(dòng)化儀器——小型螺桿式無(wú)菌粉末分裝機(jī)[8]。液體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)主要使用螺口瓶和安瓿瓶，一般工作試劑（標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液、雜質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液等）由于量比較大，所以使用螺口瓶；而一些純品物質(zhì)（對(duì)照品標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、高純度液體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)）由于生產(chǎn)成本比較高，所以包裝量都比較小，一般會(huì)用安瓿瓶，在包裝過(guò)程中充入惰性氣體后熔封。目前，液體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的包裝也有自動(dòng)化儀器——液體蠕動(dòng)泵（連續(xù)分裝）和聯(lián)動(dòng)熔封機(jī)[9]。氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)需要存儲(chǔ)在耐高壓的氣瓶中，包裝容器的材質(zhì)通常為金屬（一般為鋁合金或鐵瓶）[10]。由于化學(xué)性質(zhì)的原因，某些氣體會(huì)吸附在氣瓶?jī)?nèi)壁上。在罐裝時(shí)，如果是高含量的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，氣瓶?jī)?nèi)壁的吸附對(duì)于含量的影響幾乎可以忽略，但是低含量的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，罐裝時(shí)需要進(jìn)行預(yù)飽和處理。生物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的分裝必須在低濕度條件下進(jìn)行，包裝容器通常采用高壓聚乙烯瓶，必要時(shí)還會(huì)外套高強(qiáng)度復(fù)合塑料膜真空包裝，防止光照和空氣的滲入。包裝工藝也相對(duì)復(fù)雜，需要先進(jìn)行冷凍干燥處理，一些特殊的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)還需要在真空下處理[11]。所有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)簽必須保證信息完整、內(nèi)容清晰，標(biāo)簽材質(zhì)耐低溫、耐高溫、耐腐蝕性有機(jī)溶劑，防水性好，不易變形脫落。標(biāo)簽打印應(yīng)按需定量，記錄發(fā)放數(shù)量及領(lǐng)取時(shí)間，以便日后追溯；及時(shí)銷(xiāo)毀作廢的標(biāo)簽及剩余標(biāo)簽，避免混亂而導(dǎo)致貼錯(cuò)標(biāo)簽。

2.3 均勻性和穩(wěn)定性評(píng)估

RM 的均勻性評(píng)估是為了檢驗(yàn)RM 在最終包裝之后，其特性值是否均在規(guī)定的不確定度范圍內(nèi)，以此來(lái)保證RM 的特性值是均勻的。不論制備過(guò)程中是否經(jīng)過(guò)均勻性初檢，凡成批制備并分裝成小包單元的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)必須進(jìn)行均勻性檢驗(yàn)。對(duì)于分級(jí)分裝的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，凡由大包裝分裝成小包裝單元時(shí)，都需要進(jìn)行均勻性檢驗(yàn)[12]。在做RM 均勻性實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)于最小取樣量的確定至關(guān)重要。根據(jù)特性值的檢測(cè)方法以及購(gòu)買(mǎi)RM 用戶(hù)的使用需求，綜合確定最小取樣量。對(duì)于通過(guò)均勻性評(píng)定的RM，取樣量越小，說(shuō)明RM 的特性值越均勻。取樣的單元數(shù)取決于批的大小，隨機(jī)抽取的最小瓶數(shù)在10～30 之間，而且一般不低于10 瓶。均勻性檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)還應(yīng)量化，需要滿(mǎn)足一定的重復(fù)性要求，以減小對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值不確定度的貢獻(xiàn)。如果RM 有多個(gè)特性值，則需要對(duì)每一個(gè)特性值分別進(jìn)行均勻性評(píng)估。

RM 的穩(wěn)定性評(píng)估主要分為兩方面：RM 在規(guī)定的貯存條件下目標(biāo)特性的穩(wěn)定性，RM 在規(guī)定的運(yùn)輸條件下目標(biāo)特性的穩(wěn)定性。通過(guò)改變對(duì)RM 可能產(chǎn)生影響的環(huán)境貯存條件，如光照、溫度、濕度等[13]，研究RM 會(huì)不會(huì)發(fā)生物理、化學(xué)、生物反應(yīng)，同時(shí)通過(guò)分析RM 的特性值找出變化規(guī)律[14]。貯存條件的確定，需要通過(guò)長(zhǎng)期的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)來(lái)評(píng)估。一般來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)期穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)的影響條件主要是貯存溫度，所以，在設(shè)置溫度點(diǎn)時(shí)，每個(gè)溫度點(diǎn)下至少10～12 瓶，時(shí)間跨度可以持續(xù)1～2年，時(shí)間點(diǎn)一般為5～6 個(gè)。市場(chǎng)上RM 的有效期一般為1年。運(yùn)輸條件則需要考慮在運(yùn)輸過(guò)程中溫度的變化對(duì)于RM 的影響，所以這一溫度變化范圍要比貯存的溫度變化范圍大。在運(yùn)輸條件的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)中，時(shí)間跨度一般為1～2個(gè)月，時(shí)間點(diǎn)的設(shè)置也是5～6 個(gè)，每個(gè)溫度點(diǎn)下需要6～10 瓶。在確定運(yùn)輸條件后，需要擬定包裝說(shuō)明，編制客戶(hù)運(yùn)輸作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，以降低風(fēng)險(xiǎn)因素。研究運(yùn)輸條件影響時(shí)還可以使用加速穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，即通過(guò)研究RM 在極端溫度下其目標(biāo)特性值的變化情況來(lái)推測(cè)運(yùn)輸條件的臨界值。

2.4 定值

RM 的定值首先需要確定其特性，是定量還是定性；如果是定量特性，那對(duì)特性的定值需要證明溯源性，即標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的量值能通過(guò)連續(xù)的比較鏈以給定的不確定度與國(guó)家或國(guó)際基準(zhǔn)聯(lián)系起來(lái)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的溯源性，在CNAS-CL01 中已有相關(guān)要求，主要是要求所有涉及檢測(cè)結(jié)果計(jì)算的測(cè)量?jī)x器都需要由具有資質(zhì)的檢測(cè)校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行校準(zhǔn)，并且需要提供校準(zhǔn)結(jié)果及其不確定度。定值不確定度評(píng)定需要考慮定值過(guò)程中的影響、單元間的實(shí)際差異，以及定值隨時(shí)間和運(yùn)輸貯存過(guò)程變化的影響。

2.5 數(shù)據(jù)分析

RM 的數(shù)據(jù)分析，主要分為5 個(gè)階段。

第一階段：篩查岐離值。在每一次評(píng)估數(shù)據(jù)測(cè)定完畢后，需要去除岐離值，采用Grubbs 法或Dixon法[15]。

第二階段：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)。正態(tài)分布檢驗(yàn)中最直觀的是圖檢驗(yàn)，如頻率直方圖、QQ 圖等；但是圖檢驗(yàn)之后，一般還需要結(jié)合規(guī)范性檢驗(yàn)方法，常見(jiàn)的有偏鋒檢驗(yàn)法、夏皮羅·威爾克（Shapiro·Wilk）法（W 檢驗(yàn)法）、達(dá)戈斯提諾（D’Agostoon）法（D檢驗(yàn)法）、愛(ài)潑斯·普利（Epps·Pulley）法等[16]。W 檢驗(yàn)法適用于數(shù)據(jù)量在100 以?xún)?nèi)的情況[17]，D 檢驗(yàn)法適用于數(shù)據(jù)量為50～1 000[18]的情況，愛(ài)潑斯·普利法則適用于數(shù)據(jù)量大于8 的情況[19]。

第三階段：均勻性評(píng)估。均勻性評(píng)估需要分別評(píng)估單元間均勻性和單元內(nèi)均勻性。常用的檢驗(yàn)方式有ANOVA 方式和替代方式[20]。ANOVA 方式就是方差分析方式，又稱(chēng)“變異系數(shù)分析”或者F 檢驗(yàn)法，用于兩個(gè)及兩個(gè)以上樣本均數(shù)差別的顯著性檢驗(yàn)。計(jì)算時(shí)通過(guò)方差分析得出F 檢驗(yàn)值，將其與所選擇的置信概率下的臨界值進(jìn)行比較，最終得到均勻性評(píng)估結(jié)論。替代方式雖然可以減少測(cè)量次數(shù)，但是其統(tǒng)計(jì)可靠性相對(duì)較低，所以現(xiàn)在很少被使用。

第四階段：穩(wěn)定性評(píng)估數(shù)據(jù)處理。一般情況下會(huì)選擇單一保存條件下的多時(shí)間點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)，使用直線擬合法（即線性模型）記錄擬合曲線斜率與截距，使用t 檢驗(yàn)法，判斷斜率與零是否有顯著性差異。目前有一些新的實(shí)例，在穩(wěn)定性評(píng)估過(guò)程中，通過(guò)極差質(zhì)控圖和均值質(zhì)控圖，結(jié)合線性回歸的結(jié)果，能直觀地發(fā)現(xiàn)異常值，對(duì)異常值的檢測(cè)更加靈敏[21]。

第五階段：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值。為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值的方式有多種，一是單一實(shí)驗(yàn)室采用單一基準(zhǔn)方法定值，二是單一實(shí)驗(yàn)室采用兩種或多種不同原理的獨(dú)立參考方法定值，三是多家實(shí)驗(yàn)室使用一種或多種已證明準(zhǔn)確性的方法合作定值，四是利用特定方法定值，五是利用一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行比較定值。其中,基準(zhǔn)方法具有國(guó)家最高計(jì)量學(xué)品質(zhì)，能夠確保測(cè)量的有效性，在標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值中具有重要地位。1998年，化學(xué)計(jì)量物質(zhì)的量咨詢(xún)委員會(huì)（CCQM）第四次會(huì)議在法國(guó)巴黎召開(kāi),此次會(huì)議對(duì)基準(zhǔn)方法進(jìn)行了如下定義:基準(zhǔn)方法是具有最高計(jì)量品質(zhì)的方法，其操作可以被完全地描述和理解，其不確定度可以用國(guó)際單位表述[22]。目前，單一實(shí)驗(yàn)室采用單一基準(zhǔn)方法或者聯(lián)合多家實(shí)驗(yàn)室用單一基準(zhǔn)方法進(jìn)行定值的方式較為普遍。

3 結(jié)語(yǔ)

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的整個(gè)研制過(guò)程可以概括為原材料制備、成品包裝、分析檢測(cè)、均勻性和穩(wěn)定性評(píng)估、定值。其中：分析檢測(cè)依據(jù)CNAS-CL01 的要求進(jìn)行；其他各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)均需達(dá)到CNAS-CL04 的要求，原料純度越高越好；產(chǎn)品包裝需要根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的物理化學(xué)特性，保證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)不會(huì)因與包裝容器發(fā)生反應(yīng)而失效；均勻性和穩(wěn)定性評(píng)估都是以數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，證明標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在規(guī)定的使用條件下，其特性值能保持均勻、穩(wěn)定，不受外界客觀條件的影響；定值則是根據(jù)制定的實(shí)驗(yàn)方案及定值方式，將所得結(jié)果進(jìn)行合并，給標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行定值。通過(guò)分析，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制過(guò)程就直觀很多，只要一個(gè)個(gè)環(huán)節(jié)去攻克，同時(shí)制定相應(yīng)的文件進(jìn)行嚴(yán)格管理，就能很好地實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)生產(chǎn)過(guò)程細(xì)致且規(guī)范的管理，也就能達(dá)到CNAS-CL04 的要求，將實(shí)驗(yàn)室的管理及技術(shù)能力提升一個(gè)層次。

中國(guó)與國(guó)際合作交流日益加強(qiáng)，對(duì)國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室的要求也不斷提高。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展來(lái)說(shuō)，CNAS-CL01 是基礎(chǔ)，CNAS-CL04 是目標(biāo)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制生產(chǎn)，賦予產(chǎn)品技術(shù)高附加值，才能真正做到技術(shù)發(fā)展。近年來(lái)，各行各業(yè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)品種和數(shù)量的需求不斷增加，這對(duì)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制生產(chǎn)是一個(gè)重大機(jī)遇。一旦真正掌握一種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制生產(chǎn)，開(kāi)發(fā)其他同類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)就會(huì)相對(duì)輕松，至少在生產(chǎn)管理方面沒(méi)有太多問(wèn)題，這也是企業(yè)發(fā)展核心競(jìng)爭(zhēng)力、打造高質(zhì)量發(fā)展的重要途徑之一。