Development of a Robust Method for Analysis of Aspirin and Related Substances Using a Statistical Software and Quality-by-Design Approach

Význam tématu

Analytické metody pro kvantifikaci léčiv a jejich nečistot jsou klíčové pro zajištění kvality, bezpečnosti a účinnosti farmaceutických produktů. Robustní a reprodukovatelné chromatografické postupy minimalizují riziko chyb, urychlují validaci metod a zvyšují důvěru v data získaná během vývoje i rutinní kontroly léčiv.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na vývoj rychlé a spolehlivé HPLC metody pro analýzu kyseliny acetylsalicylové (aspirinu) a šesti příbuzných látek v tabletových formulacích. Cílem bylo vytvořit MS-kompatibilní postup vhodný pro identifikaci známých i neznámých komponent pomocí hmotové spektrometrie a splnit kritéria rozlišení, tvaru špiček a opakovatelnosti dle farmakopeálních monografií.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika byla založena na principech Analytical Quality-by-Design (AQbD) s rizikovým hodnocením a designem experimentů (DoE):

• Riziková analýza vyhodnotila kritické parametry: chemii kolony, organické rozpouštědlo, pH mobilní fáze a gradient.
• Screening DoE pomocí software Fusion QbD zvolil nejlepší kombinaci (HSS T3 kolona, acetonitril, pH 2,74, gradient 8,3 min).
• Optimalizační DoE doladilo parametry (gradient 7 min, průtok 1,3 mL/min, injekční objem 10 µL, teplota 40 °C) a definovalo design space (MORD).

Instrumentace:

• LC systém: ACQUITY Arc System s pasivním předhřívačem
• Detekce: PDA (210–400 nm, derivace 237 nm) a hmotový detektor ACQUITY QDa (ESI- režim, 50–450 m/z)
• Chromatografický software: Empower 3 FR4 SR2
• Software pro DoE a modelování: Fusion QbD v9.9
• Kolony: XSelect HSS T3, BEH C18, CSH C18, HSS PFP (4,6×100 mm, 2,5 µm)

Hlavní výsledky a diskuse

Screening DoE prokázal, že nejlepší rozlišení všech šesti příbuzných látek a aspirinu dosahuje HSS T3 kolona s acetonitrilem a 0,1% kyselinou mravenčí při gradientu ~8,3 min. Optimalizace potvrdila robustní provozní oblast, kde výsledné podmínky (7 min gradient, 1,3 mL/min) splnily požadavek USP rozlišení ≥2,5, tvar špiček ≤1,2 a RSD ploch ≤2 %. Studie stability ukázala, že optimální diluent je voda/acetonitril 60:40 s 0,1% kyselinou mravenčí; vyšší podíl methanolu zvyšoval degradaci aspirinu na kyselinu salicylovou.

Přínosy a praktické využití metody

Nový postup nabízí:

• Rychlou analýzu (7 min) s dostatečným rozlišením a citlivostí pro kvantifikaci i stopových nečistot.
• MS-kompatibilitu pro potvrzení identity známých a neznámých látek.
• Efektivní využití QbD přístupu pro rychlejší vývoj a validaci metod.
• Přenositelnost mezi laboratořemi díky definované design space a kontrolní strategii.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry dalšího rozvoje:

• Integrace vyšší automatizace DoE a využití umělé inteligence pro návrh experimentů.
• Rozšíření metodiky na další farmaceutické API a příbuzné nečistoty.
• Kombinace s vysokorozlišovací hmotovou spektrometrií (HR-MS) pro detailnější strukturální charakterizaci.
• Implementace online monitorování procesů (PAT) v reálném čase.

Závěr

Byla úspěšně vyvinuta robustní, rychlá a MS-kompatibilní HPLC metoda pro aspirin a jeho nečistoty. AQbD přístup s využitím Fusion QbD a Empower CDS umožnil efektivní návrh, optimalizaci a definici design space. Metoda splňuje všechny farmakopeální požadavky, je snadno přenositelná a vhodná pro rutinní kontrolu i výzkum.

Reference

1. Tome T., Zigart N., Casar Z., Obreza A. Development and Optimization of Liquid Chromatography Analytical Methods by Using AQbD Principles: Overview and Recent Advances. Org. Process Res. Dev. 2019, 23(10), 1784–1802.
2. Guadin K., Ferey L. Quality by Design: A tool for Separation Method Development in Pharmaceutical Laboratories. LCGC 2016, 29(10):16025.
3. Zigart N., Casar Z. Development of a Stability-Indicating Analytical Method for Determination of Venetoclax Using AQbD Principles. ACS Omega 2020, 5, 17726–17742.
4. USP General Chapter: The Analytical Procedure Lifecycle <1220>, Pharm. Forum 2017, 43(1).
5. The American Society of Health-System Pharmacists. MedlinePlus Drug Information: Aspirin. January 2021.
6. The European Pharmacopeia 10.0. Acetylsalicylic Acid Monograph, 01/2017:0309.
7. United States Pharmacopeia USP 43-NF 38. Aspirin Tablets Monograph, 2020.
8. Fusion QbD Software, LC Method Development User’s Guide. S-Matrix Corporation.
9. Fusion QbD Software, LC Method Development Tutorial. S-Matrix Corporation.
10. Fusion QbD Software, Data Exchange User’s Guide – Waters Empower 2 and 3. S-Matrix Corporation.
11. Bakar S.K., Niazi S. Stability of Aspirin in Different Media. Res. Articles 1983, 72(9), 1024–1026.