Comparison of Drift-tube Ion Mobility and Structures for Lossless Ion Manipulation(SLIM) for the Characterization of Polysorbate, Polyethers, Surfactants Compounds

Význam tématu

Excipiency založené na polysorbatech a polyetherech jsou nezbytné pro stabilizaci a dlouhodobou trvanlivost bioterapeutik. Jejich složitá směsná povaha s různými oligomerními jednotkami a esterifikačními stupni vyžaduje vysokorozlišení analytické metody pro odhalení izobarických a izomerických komponent.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo porovnat dvě iontově-vybavované mobilitní techniky – drift-tubusovou IM-MS (Agilent 6560 DTIMS-QTOF) s inovativním řešením SLIM HRIM (MOBIE HRIM-QTOF) – při charakterizaci komerčních polysorbátů, polyetherů a surfaktantů. Studie se zaměřila na schopnost rozlišit strukturálně podobné oligomery, zhodnotit rozlišovací schopnost, citlivost a analytický průchod vzorků.

Použitá metodika a instrumentace

Analýza probíhala dvěma přístupy:

• Drift-tubus IM-MS na Agilent 6560 DTIMS-QTOF s 4bit multiplexní akvizicí a demultiplexováním pro zlepšení citlivosti a rozlišení.
• SLIM HRIM modul z MOBILion Systems napojený na Agilent 6546 LC/Q-TOF, optimalizovaný pro cestovní vlnu a zachycení iontů v rozmezí m/z 300–3200.

LC separace byla realizována na RRHD EC-C18 kolóně (2.1×100 mm, 1.9 µm) s gradientem 10–100 % methanolu za 3 minuty při 0.4 mL/min.

Hlavní výsledky a diskuse

Obě techniky umožnily oddělení oligomerů s rozlišením nad R > 200. SLIM HRIM překonalo tradiční DTIMS v úloze separace izobarických složek, např. PEG dimethyl ether vs PEG diacid, a zachytilo rozdíly v driftním čase v závislosti na délce řetězce. Rovněž došlo k rozlišení izomerů PEG diglycidyl ether a PEG methacrylate až do řetězcových jednotek n > 9. Optimalizované HRdm (High Resolution Demultiplexing) dále zlepšilo separační výkon. Čtyřrozměrná analýza dat pomocí softwaru MassProfiler prokázala možnost detekce i minoritních nečistot a produktů degradace.

Přínosy a praktické využití metody

• Zkrácení doby analýzy díky krátkému LC gradientu ve spojení s IM separací
• Oddělení koelujících izobarických a izomerických složek v komplexních matricích
• Detekce stopových nečistot a degradantů s vysokou citlivostí
• Zvýšení spolehlivosti identifikace využitím kolizního průřezu (CCS) a HRdm

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace vysoce rozlišujících IM modulů do rutinních QC procesů v biotechnologickém průmyslu
• Automatizace 4D zpracování dat a vizualizace výsledků
• Rozšíření aplikace na další polymerní a surfaktantní systémy
• Vývoj rychlejších a citlivějších IM technologií pro vysokopropustné analýzy

Závěr

Porovnání drift-tubusové IM-MS a SLIM HRIM potvrdilo výhody HRIM modulu v oblasti rozlišení a citlivosti při charakterizaci složitých směsí polysorbátů a polyetherů. Metoda nabízí rychlý a přesný nástroj pro analýzu strukturálně podobných oligomerů a nečistot, což přispívá ke zlepšení kvality bioterapeutik.

Reference

• Weil D.A., DeBord D., Stow S. Comparison of Drift-tube Ion Mobility and Structures for Lossless Ion Manipulation (SLIM) for the Characterization of Polysorbate, Polyethers, Surfactants Compounds. ASMS 2022, Poster TP286, Agilent Technologies & MOBILion Systems.