Comparing ELSD and CAD Performance on Polysorbate Quantification in Infliximab Drug Products

Význam tématu

Polysorbaty se díky svým emulgačním a stabilizačním vlastnostem široce využívají jako excipienty v biotechnologiích. Jejich přesná kvantifikace v léčivých přípravcích je klíčová pro zajištění stability, účinnosti a bezpečnosti finální formulace. Tradiční detekční techniky UV/Vis zde narážejí na omezení vizuální nerozpustnosti chromoforů v polysorbatech, což vyžaduje nasazení aerosolových detektorů jako ELSD a CAD.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo optimalizovat chromatografickou metodu pro měření intactního polysorbatu (PS20, PS80) ve vzorcích infliximabu pomocí detektorů ELSD a CAD řízených systémem Empower 3. Hlavním úkolem bylo zlepšit limit detekce až na 0,01 mg/mL, porovnat dynamický rozsah obou detektorů a ověřit opakovatelnost a přesnost v reálných léčivých vzorcích (Remicade a tři biosimilary).

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky byly připraveny ředěním standardního roztoku PS80 v destilované vodě a rekonstitucí komerčních přípravků infliximabu na 10 mg/mL. Chromatografie probíhala na systému ACQUITY UPLC H-Class PLUS Bio s kolonou Oasis Max (2,1×20 mm), režim trap-and-elute s gradientním přeléváním mezi vodou a isopropanolem (oba s 2 % kyseliny mravenčí). Detekce se prováděla:

• ELSD: teplota driftové trubice 80 °C, tlak dusíku 20 psi, režim Heating, gain 100, data rate 2 Hz, baseline subtraction v Empower 3
• CAD: nastavení evaporace Low, power function 1.2, data rate 2 Hz, manuální baseline korekce externě

Hlavní výsledky a diskuse

Optimalizace založená na aplikaci baseline subtraction odstranila rušivý vliv rychlého gradientu při step-eluci a zlepšila linearitu ELSD metody na rozsah 0,01–1 mg/mL. Detektor CAD ve stejném nastavení vykázal srovnatelný rozsah, ale vyšší šum při dolní hranici dynamického rozsahu vedl k vyšším RSD (až 29 % při 0,005 mg/mL). Kvantifikace ve čtyřech přípravcích infliximabu přinesla RSD 1–2,5 % pro ELSD a 4–11 % pro CAD, přičemž naměřené koncentrace PS80 byly mírně nižší než deklarované (0,042–0,045 mg/mL vs. 0,05 mg/mL), což lze přičíst rozdílům v surovinách.

Přínosy a praktické využití metody

• ELSD s baseline subtraction v Empower 3 umožňuje citlivé a reprodukovatelné stanovení intactního PS80/PS20 v bioterapeutikách
• Metoda eliminuje nutnost komplexních úprav pro nízké koncentrace a ruční korekce dat
• Řešení integrované v CDS podporuje automatizaci, vysoký throughput a průmyslovou implementaci
• CAD nabízí srovnatelný dynamický rozsah, avšak s omezenou přesností při dolních koncentracích

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj aerosolových detektorů s pokročilejší automatizovanou baseline korekcí a rozšířením detekční citlivosti. Kombinace s hmotnostní spektrometrií nebo online degradace excipientů by mohla přinést komplexní sledování stability bioterapeutik ve výrobním procesu a zrychlit validaci nových formulací.

Závěr

Optimalizovaná metoda trap-and-elute na UPLC s detekcí ELSD a baseline subtraction umožňuje přesnou kvantifikaci intactního polysorbatu v rozsahu 0,01–1 mg/mL. ELSD pod kontrolou Empower 3 překonává CAD v automatizaci datového zpracování a konzistenci výsledků, což ji předurčuje pro rutinní analýzu a kontrolu kvality biopharma přípravků.

Reference

1. Kerwin B. Polysorbate 20 and 80 Used in the Formulation of Protein Biotherapeutics: Structure and Degradation Pathways. Journal of Pharmaceutical Sciences. 2007;97(8):2924-2935.
2. Honemann M et al. Monitoring Polysorbate Hydrolysis in Biopharmaceuticals Using a QC-Ready Free Fatty Acid Quantification Method. Journal of Chromatography B. 2019;1116:1-8.
3. Labrenz S. Ester Hydrolysis of Polysorbate 80 in mAb Drug Product: Evidence in Support of the Hypothesized Risk After the Observation of Visible Particulate in mAb Formulations. Journal of Pharmaceutical Sciences. 2014;103:2268-2277.
4. Birdsall RE et al. Quantitative Analysis of Polysorbate 20/80 in Protein-Based Biopharmaceuticals Using A One-Pot RPLC-MS Based Platform Method. Waters Application Note. 2021;720007249EN.
5. Magnusson L et al. Aerosol-based detectors for liquid chromatography. Journal of Chromatography A. 2015;1421:68-81.
6. McCarthy S. Quantification of Polysorbate Using the ACQUITY UPLC H-Class Bio System with ELS Detection. Waters Application Note. 2015;720005323EN.
7. Gamache P et al. Charged Aerosol Detection-Use of the Power Function and Robust Calibration Practices to Achieve the Best Quantitative Results. Thermo Scientific Technical Note. 2019;73299.