HPLC-CAD impurity profiling of carbocisteine using SCX-RP mixed-mode chromatography

Význam tématu

Impurity profiling karbocisteinu je klíčové pro zajištění kvality a bezpečnosti léčiva určeného k léčbě akutních a chronických respiračních onemocnění. Díky absenci chromoforu u aminokyselinových struktur a přítomnosti polárních nevolatilních nečistot je nutné použít univerzální detekční metody. Charged Aerosol Detection (CAD) poskytuje přímou detekci všech polárních a nevolatilních složek bez nutnosti derivatizace.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo upravit a přenést existující UHPLC-CAD metodu Wahl & Holzgrabe na novou generaci přístroje Thermo Scientific Vanquish Charged Aerosol Detector, zvýšit citlivost pro stanovení nečistot karbocisteinu a dosáhnout LOQ pod 0,03 % (m/m) požadovaných ICH směrnicí. Metoda využívá SCX-RP mixed-mode chromatografii na koloně SIELC Primesep 100 s izokratickou mobilní fází 18 % acetonitrilu a 10 mM TFA.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda zahrnuje:

• UHPLC systém Vanquish se split samplerem, binárním pumpovacím modulem, kolonním boxem a Vanquish Charged Aerosol Detector H
• Kolona SIELC Primesep 100, 250×4,6 mm, 5 µm
• Mobilní fáze: 18/82 (v/v) acetonitril/voda + 10 mM TFA; průtok 1,3 mL/min, teplota kolony 20 °C, objem injekce 20 µL
• Detektor CAD: filtrace 10 s, teplota odpařovače 50 °C, data collection rate 10 Hz
• Příprava vzorků: 50 mg karbocisteinu ve vodě s přídavkem amoniaku; standardní roztoky nečistot 0,25 mg/mL (0,1 mg/mL pro cystin) s 3 % koncentrované amoniakální vody
• Software: Chromeleon CDS verze 7.2.6 pro akvizici a vyhodnocení dat

Hlavní výsledky a diskuse

Izokratická separace karbocisteinu a pěti hlavních nečistot (karbocisteinový lakton, sulfoxid, dikarboxymethyl cystein, tyrosin, cystin) byla dosažena za 20 minut. Zvýšení podílu acetonitrilu z 12 na 18 % optimalizovalo rozlišení laktonu, tyrosinu a cystinu a zvýšilo citlivost. Kalibrační křivky ukázaly lineárnost s R² > 0,995 v rozsahu 0,05–0,25 % koncentrace léčiva. LOQ se pohybovala mezi 0,01–0,02 % pro většinu nečistot, což představuje zlepšení až o 44 % oproti původní metodě Corona CAD. Precision (RSD < 10 %) a recovery (91–119 %) potvrdily spolehlivost metody. Analýza 11 šarží prokázala konzistentní stanovení cystinu, dříve často nedetekovatelného.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje kvantitativní a derivatizaci nevyžadující stanovení všech nevolatilních nečistot karbocisteinu v souladu s ICH Q3A(R2). Díky vylepšeným LOQ je vhodná pro rutinní kontrolu kvality v průmyslových i klinických laboratořích a umožňuje spolehlivé uvolnění šarží a monitoring stability.

Budoucí trendy a možnosti využití

Charged Aerosol Detection se jeví jako perspektivní detekční nástroj pro další farmaceutické aminokyseliny a polární léčiva. Očekává se integrace s hmotnostní spektrometrií pro selektivnější identifikaci, využití kratších kolón a vyšších průtokových rychlostí pro urychlení analýz a implementace v online monitoringu procesů (PAT).

Závěr

Převedená UHPLC-CAD metoda na Vanquish zařízení prokázala vysokou citlivost a robustnost při profilování nečistot karbocisteinu. LOQ pod 0,03 % plně vyhovují regulačním požadavkům a metoda je vhodná pro rutinní QC kontroly.

Reference

1. Zheng J-P, et al. Effect of carbocisteine on acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease (PEACE Study): a randomised placebo-controlled study. Lancet. 2008;371(9629):2013–2018.
2. Wahl O, Holzgrabe U. Amino acid analysis for pharmacopoeial purposes. Talanta. 2016;154:150–163.
3. International Conference on Harmonisation (ICH) Guideline Q3A(R2): Impurities in New Drug Substances. CPMP/ICH/142/95; October 2006.
4. Wahl O, Holzgrabe U. Impurity profiling of carbocisteine by HPLC-CAD, qNMR and UV/vis spectroscopy. J Pharm Biomed Anal. 2014;95:1–10.
5. Swartz M, Emanuele M, Awad A. Charged Aerosol Detection in Pharmaceutical Analysis. In: Gamache PH, editor. Charged Aerosol Detection for Liquid Chromatography and Related Separation Techniques. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons; 2017.