UPC2 Strategy for Scaling SFC Methods: Applications for Preparative Chromatography

Význam tématu

Metody škálování superkritické fluidní chromatografie (SFC) z analytické na preparativní úroveň jsou klíčové pro rychlou a efektivní purifikaci farmaceutických meziproduktů a cílových látek. Díky modulaci hustoty mobilní fáze lze při změně průtoku nebo kolony zachovat chromatografickou integritu separace a dosáhnout předvídatelného přenosu metody.

Cíle a přehled studie

Studie prezentuje systematický přístup ke škálování SFC metod založený na simulacích a modulaci hustoty mobilní fáze. Dva praktické případové studie demonstrují:

• Achirální purifikaci meziproduktů a produktu syntézy imatinibu.
• Chirální purifikaci citlivé molekuly náchylné k degradaci ve vodě.

Použitá metodika a instrumentace

Analytické metody byly vyvíjeny na systému ACQUITY UPC 2 s různými fázemi BEH, BEH 2-Ethylpyridine a CSH Fluoro-Phenyl. Preparativní purifikace probíhala na systému Prep 100q SFC s fází Viridis BEH 2-Ethylpyridine OBD™ a chiralitou zajišťovala fázová sorbce celulózy tris-3,5-dimethylphenylcarbamátu.

• Mobilní fáze: CO₂ + metanol nebo acetonitril (s přídavkem 0,3 % NH₄OH u achirálních separací).
• Detekce: UV-PDA (235 nm pro imatinib, 212 nm pro chirální složky) a hmotnostní spektrometrie pro řízenou frakční sběr.
• Parametry: teplota kolony 40 °C, průtok 1,5–2,0 mL/min (analytika) a 70–83 mL/min (preparativa), ABPR 1500–2175 psi.
• Simulace hustoty prováděné pomocí softwaru NIST REFPROP (Span‐Wagner EOS a Kunz‐Wagner model).

Hlavní výsledky a diskuse

1. Modulace hustoty umožnila přímý přenos analytických metod na preparativní úroveň s podobnými průměrnými hustotami mobilní fáze (~0,85 g/mL).
2. V případě imatinibu bylo u achirálních sloučenin nutné přidání 0,3 % NH₄OH pro zlepšení tvaru vrcholu. Geometrické škálování (udržení poměru délky kolony k velikosti částic L/dp) a modulace hustoty vedly k podobné selektivitě a rozlišení.
3. Zavedení segmentovaných (focused) gradientů (9–19 % a 24–34 % modifikátoru) značně urychlilo preparativní separaci a umožnilo hromadný odběr přibližně 120 mg každé složky při čistotě > 99 %.
4. Chirální případová studie prokázala, že při změně kolony a průtoku může být rozdíl v průměrných hustotách významný; simulace a následná úprava ABPR zajistily vyrovnání hustoty (~0,856 vs. 0,859 g/mL) a předvídatelnou purifikaci.

Přínosy a praktické využití metody

• Zrychlení vývoje metod na analytické úrovni s přímým přenosem na preparativní purifikaci.
• Omezení nákladů na CO₂, modifikátory a odpad díky optimalizovaným gradientům a modulaci tlaku.
• Možnost purifikace citlivých či chirálních látek, jejichž stabilita je omezena přítomností vody nebo alkoholu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metodiky na další mobilní fáze a typy sloučenin (polární, apolární, makromolekuly).
• Integrace s automatizovanými softwarovými nástroji pro simulaci hustoty a návrh gradientů.
• Škálování k výrobním aplikacím a online analýzu procesů (In-Line SFC).

Závěr

Systematické použití simulací hustoty a modulace tlaku představuje spolehlivou strategii pro škálování SFC metod. Udržováním parametrů, jako je poměr L/dp, případně úpravou ABPR, lze dosáhnout konzistentní chromatografie mezi analytickou a preparativní úrovní a minimalizovat čas i náklady spojené s vývojem purifikačních metod.

Reference

1. Hudalla CJ, Tarafder A, Jablonski J, Fountain KJ. Application Note 720004818en, Waters Corporation, 2013.
2. Novartis Pharma AG. Gleevec (imatinibmesylate) tablets prescribing information, 2006.
3. Goldman JM, Melo JV. New England Journal of Medicine 349(15):1451–1464, 2003.
4. Lemmon EW, Huber M, McLinden MO, Friend DG. NIST REFPROP Database Version 9.1.
5. Span R, Wagner W. J. Phys. Chem. Ref. Data 25(6):1509–1596, 1996.
6. Kunz O, Wagner W. J. Chem. Eng. Data 57(11):3032–3091, 2012.