Improved Drug Impurity ID Efficiency under CMC using 2-D LC/MS

Význam tématu

V oblasti farmaceutické vývoje a kontroly kvality hraje přesná identifikace stopových nečistot klíčovou roli pro zajištění bezpečnosti a účinnosti léčivých přípravků. Standardní HPLC metody s nevolatilními mobilními fázemi však neposkytují přímou kompatibilitu s hmotnostní spektrometrií (MS), což vede k nutnosti časově náročných úprav analytických podmínek. Vyvinutý dvourozměrný systém LC/MS (Co-Sense) umožňuje zachovat existující nevolatilní metody pro primární separaci a současně dosáhnout citlivé a selektivní identifikace nečistot pomocí MS.

Cíle a přehled studie

Studie představuje vývoj a aplikaci systému trap-free 2D-LC/MS pro identifikaci drogových nečistot bez potřeby výměny nevolatilní mobilní fáze. Cílem je ukázat jednoduchou integraci sekvenční frakcionace píků z první dimenze do druhé dimenze s přímým vhledem do MS, včetně automatizace časových programů a dávkovacích postupů.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda spočívá v pěti krocích:

• 1D separace na HPLC s nevolatilní mobilní fází (fosfátový pufr/methanol).
• Frakcionace vybraných píků pomocí otočných ventilů a smyček.
• Odstranění soli přepojením průtoku do odpadu těsně před vstupem do MS.
• 2D separace na analytickém sloupci kompatibilním s MS (Shim-pack XR-ODS, 2.2 µm).
• Detekce pomocí UV (270 nm) a ESI+ MS (m/z 100–1000).

Systémová konfigurace Co-Sense pro LC/MS (Shimadzu/Eisai) byla modifikována odstraněním trap kolony a přidáním UV detektoru v druhé dimenzi. Časové programy pro rozdělení frakcí byly vytvářeny makrem na základě retenčních časů prvotní separace a dávkovací sekvence generována pro vzorky a blanky.

Použitá instrumentace

• Dvoustupňový HPLC systém Co-Sense for LC/MS.
• První dimenze: Shim-pack VP-ODS 150×4,6 mm, 5 µm.
• Druhá dimenze: Shim-pack XR-ODS 75×2,0 mm, 2,2 µm.
• UV detektor (270 nm).
• ESI+ hmotnostní spektrometr s tlakem sušicího plynu 0,15 MPa, napětím 4,5 kV.
• Systém ventilů a smyček (5–50 µL).

Hlavní výsledky a diskuse

V modelovém příkladu byla hlavní složka sulfadimethoxin s koncentrací 500 µg/L a čtyři strukturálně příbuzné sulfa drogy jako nečistoty (0,1 %). Systém spolehlivě izoloval čtyři nečistoty (Unk-1 až Unk-4) do smyček a úspěšně je separoval ve druhé dimenzi.
UV a MS chromatogramy ukázaly výrazné spektrální signály při monitorovaných m/z hodnotách s chybou do 2 ppm. Zobrazení dat v Data Browseru umožnilo synchronní porovnání dat vzorku a blanku, čímž se potvrdila přítomnost cílených nečistot.

Přínosy a praktické využití metody

Systém eliminuje nutnost přepínat na volatilní mobilní fáze, čímž šetří čas a zachovává validované podmínky prvního rozdělení. Makra pro automatické generování časových programů a dávkovacích sekvencí minimalizují riziko chyb a zkracují dobu analýzy. Možnost synchronizovaného zobrazení nečistot a blanku urychluje potvrzení identity stopových složek.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj může zahrnovat:

• Implementaci adaptivních algoritmů pro automatické rozpoznávání píků a nastavení frakcionace v reálném čase.
• Integraci s databázemi strukturálních dat pro rychlou dereplikaci neznámých nečistot.
• Rozšíření aplikací na metabolomické studie a environmentální monitorování.

Závěr

Dvourozměrný LC/MS systém Co-Sense umožňuje efektivní identifikaci nečistot při zachování původních nevolatilních analytických podmínek. Automatizace frakcionace, dávkování a zpracování dat včetně synchronizace s blank daty významně zrychluje workflow v CMC odděleních farmaceutických firem.

Reference

• GC/MS Technical Report No.3, Technical Report vol. 39, Shimadzu Corporation, 2011.