A novel data processing algorithm “Mass-it” that generates MS-labeled UV chromatograms for facilitating impurity analysis using single quadrupole LC-MS

Význam tématu

V oblasti farmaceutického a chemického průmyslu je přesná identifikace a kvantifikace nečistot v syntetických vzorcích klíčová pro zajištění kvality a bezpečnosti výroby. Klasická HPLC s UV detekcí často nedokáže odlišit koeluční složky ani charakterizovat jejich hmotnostní informace. Nasazení LC-MS přináší vysokou citlivost a kvalitativní výkon, avšak složitost analýzy a omezení ionizačních metod brzdí širší implementaci.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout a otestovat nový algoritmus pro zpracování dat nazvaný Mass-it, který generuje na UV chromatogramu pruhy podložené hmotnostními daty, čímž usnadňuje detekci a identifikaci nečistot na jednom čtyřpolovém LC-MS přístroji. Studie také hodnotí robustnost přístroje při dlouhodobém zatížení a představuje duální ionizační zdroj DUIS pro široké spektrum sloučenin.

Použitá metodika a instrumentace

• Chromatografický systém Nexera XR: LC-40B XR pumpy, SIL-40C XR autosampler, CTO-40C kolona, SPD-M40 PDA detektor.
• Mass-it algoritmus: dekonvoluce TIC, extrakce iontových chromatogramů (XIC), automatické označení m/z na UV chromatogramu, eliminace pozadí.
• Mass spektrometr LCMS-2050: jednočtyřpolový analyzátor, rozsah m/z 100–1000, režimy ESI a APCI v pozitivním i negativním módu, DUIS duální ionizační zdroj.
• Testovací vzorky: standardy atorvastatinu, propranololu, simetrynu a quintozenu (1000 ng/μl).
• Postup: skenování m/z, opakované injekce (10 000násobné), vyhodnocení stability a ionizační účinnosti.

Hlavní výsledky a diskuse

• Mass-it spolehlivě identifikoval jednotlivé a koeluční komponenty s přiřazením retenčních časů a m/z. Na UV chromatogramu byly odstraněny signály pozadí, což umožnilo přehlednou analýzu i u vzorků vysoké čistoty.
• V akcelerovaném testu s 10 000 injekcemi standardního směsi byla pro propranolol naměřena 8,5 % RSD v módu scan bez poklesu signálu, což potvrzuje dlouhodobou stabilitu LC-MS systému.
• DUIS ionizační zdroj vykázal srovnatelnou účinnost ionizace simetrynu jak v ESI, tak v APCI režimu, což dokládá jeho univerzálnost.
• Robustnost přístroje je dána třemi klíčovými technologiemi: široký průměr vstupu iontů, of-axis zahřívaný ESI plyn a předcházení nabíjení povrchů kvadrupólů střídavou svodovou elektrostatikou.

Přínosy a praktické využití metody

Implementace Mass-it zjednodušuje a zpřehledňuje analýzu nečistot v rutině QA/QC i výzkumu. Kombinace UV a m/z signálů ve snadno interpretovatelném chromatogramu umožňuje rychlejší rozhodování o přítomnosti a množství cílových složek či nečistot. DUIS pokrývá široké spektrum sloučenin v jediném měření.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace umělé inteligence pro další automatizaci přiřazování a predikci struktur neznámých nečistot.
• Rozšíření Mass-it na vícenásobné režimy MS/MS a vysoké rozlišení pro hlubší charakterizaci složitých směsí.
• Nasazení v on-line procesním monitoringu pro průmyslové kontinuální syntézy.

Závěr

Studie dokládá, že kombinace nového dekonvolučního algoritmu Mass-it, odolného LC-MS přístroje LCMS-2050 a duálního DUIS ionizačního zdroje vytváří výkonnou, snadno ovladatelnou platformu pro rychlé a spolehlivé sledování nečistot ve farmaceutickém a chemickém průmyslu. Tím se rozšiřují možnosti nasazení LC-MS i mezi uživatele bez hluboké MS specializace.

Reference

• Koterasawa K. a kol., Technical background for the LCMS-2050, a compact mass detector for LC, Shimadzu Corp. technical report C146-E453, 2022
• Koterasawa K. a kol., Improvement of liquid chromatograph performance by Mass-it function, Shimadzu Corp. technical report C146-E454, 2022