Elemental Analysis in Active Pharmaceutical Ingredients (APIs) Development Using EDX: Residual Catalysts, Drug Salts, Contaminants

Význam tématu

Elementární analýza pomocí rentgenové fluorescence s energetickou disperzí (EDX) hraje klíčovou roli při vývoji a výrobě aktivních farmaceutických ingrediencí (API). Umožňuje rychlé, neinvazivní stanovení stopových kovů, iontů protónových solí i možných kontaminantů bez složité chemické přípravy vzorku. Tím přispívá ke zkrácení analytických postupů a splnění regulatorních požadavků (ICH Q3D, Japonská farmakopej).

Cíle a přehled studie

Studie demonstruje univerzálnost spektrometru Shimadzu EDX-7000 při třech typech analýz API:

• Stanovení reziduí kovových katalyzátorů (Ir, Pt, Ru, Rh, Pd, Os).
• Analýza složení protónových solí (Cl, Br, S) v běžných API.
• Detekce a identifikace nežádoucích kontaminantů (např. částice oceli).

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky (0,1–2,0 g) byly umístěny do kelímků či mezi polypropylenové fólie bez další chemické úpravy. Kalibrace proběhla pomocí standardních roztoků s 6 koncentracemi (0–100 μg/g). Kvantitativní analýza využívala kalibrační křivky a FP metodu. Měření probíhalo v atmosféře vzduchu nebo v vakuu s integračními časy 100–1800 s a maximálním dead time 30 %.

Hlavní výsledky a diskuse

1) Reziduální katalyzátory:
Kalibrační křivky pro Ir, Pt, Ru, Rh, Pd a Os vykázaly vynikající linearitu (R ≥ 0,999). Kvantifikace v množství 0,1–2,0 g dosáhla chyby do 10 %.
2) Protónové soli API:
FP metoda umožnila stanovení Cl, Br a S s relativní chybou okolo ±1 % u vzorků benazeprilu-HCl, cetirizinu-HCl, propranololu-HCl, dalších solí a nulového blanku.
3) Kontaminanty:
Analýza mikročásteček (1 mm φ) odhalila složení typické pro ocelové slitiny (Fe, Cr, Ni, Mn, Si, Mo, V). Softwarová knihovna EDXIR-Analysis umožnila rychlou identifikaci SUH309 a SUH310 (žáruvzdorné oceli).

Přínosy a praktické využití metody

• Minimální a bezpečná příprava vzorků bez rizika tvorby toxických sloučenin (např. OsO4).
• Netknutí struktury vzorku díky neinvazivnímu měření.
• Široké spektrum aplikací: sledování kovových reziduí, stanovení soli i úroveň kontaminace.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření online monitoringu výrobních linek, automatizace zpracování dat, rozšíření softwarových knihoven materiálů a kombinace EDX s dalšími technikami (FTIR, Raman) pro komplexní charakterizace API a kontaminantů.

Závěr

Spektrometr Shimadzu EDX-7000 prokázal vysokou citlivost, přesnost a spolehlivost při stanovení stopových kovů, solí protónových API i detekci neorganických kontaminantů bez náročné přípravy vzorku. Metoda plně vyhovuje regulatorním požadavkům a zefektivňuje kontrolu kvality API.

Použitá instrumentace

• Spektrometr: Shimadzu EDX-7000 s detektorem SDD a turretovou jednotkou.
• X-ray trubice: Rh target, napětí 15–50 kV, automatický proud.
• Kolimátory: průměr 1–10 mm, primární filtry #1 (Ru, Rh, Pd), #2 (BG), #4 (Ir, Pt, Os).
• Podmínky: atmosféra vzduch/vakuum, integrační časy 100–1800 s, dead time ≤30 %.

Reference

1. Ministerstvo zdravotnictví Japonska: Concerning Guideline for Elemental Impurities in Pharmaceutical Products (2015).
2. Ministerstvo zdravotnictví Japonska: Supplement II to the Japanese Pharmacopoeia Seventeenth Edition (2019).
3. Nakao T., Moriya H.: Application News No. X271: ICH Q3D Elemental Impurities Analysis of Drug Substances by EDX.