ENHANCED MOLECULAR COVERAGE, RESOLUTION AND SPEED FOR IN-SITU PHARMACEUTICAL TABLET MSI ANALYSIS BY COMBINING DESI AND MALDI USING MULTI-REFLECTING Q-TOF

Význam tématu

Charakterizace farmaceutických tablet in situ umožňuje přesné mapování rozložení aktivních složek a pomocných látek. Tradiční metody vyžadují rozpouštění a analýzu LC-MS, což ale postrádá prostorové informace. Kombinace MALDI a DESI přináší rychlou, neinvazivní a vysoce prostorově rozlišenou analýzu přímo na povrchu tablety.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo porovnat molekulární pokrytí, prostorové rozlišení a rychlost měření při analýze farmaceutických tablet pomocí MALDI a DESI na jednom přístroji s Q-ToF MRT. Experimenty se zaměřily na domácí tablety s laktózou a aspartamem a na komerční tabletky Lysopain s API cetylpyridinium chloridem a lysozymem.

Použitá metodika a instrumentace

• Spektrometrie: MALDI/DESI XS SELECT SERIES MRT (Q-Tof s multi-reflecting dráhou) – rozlišení až 200 000 FWHM, rychlost skenování 10 Hz.
• MALDI: HTX M5 pumpa, matriční látka CHCA aplikovaná sprejem (acetonitril/voda/TFA 70/30/0,1), osm průchodů.
• DESI: Solvent 95 % MeOH/5 % H2O s 50 pg/µl leucine enkephalinem, tok 2 µl/min, N2 10 psi, High-Performance sprayer pro zlepšení fokusu a citlivosti.
• Zpracování dat: MassLynx™ a HDI™ v1.7 pro vizualizaci, in-house software s UMAP pro neřízenou segmentaci obrazových dat.

Hlavní výsledky a diskuse

• Domácí tablety: MALDI detekovala sodno- a draselně aduktované formy laktózy a protonované aspartamu s heterogenním rozložením. DESI nabídla bohatší spektrum včetně polymerních sérií a nabitých multimér.
• Komerční Lysopain: Obě techniky prokázaly cetylpyridinium chlorid (m/z 304,30002). DESI pozitivní režim unikátně zachytil vícenásobně nabitý lysozym (+8 až +12) s nerovnoměrným rozložením ve shlucích pod 150 µm.
• Automatická segmentace pomocí UMAP umožnila rozdělit obrazová data do šesti klastrů podle spektrálních charakteristik a zjednodušila interpretaci.
• Mass accuracy pro klíčové ionty ve všech třech režimech (MALDI +, DESI +, DESI -) byla <0,5 ppm.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá in situ analýza bez nutnosti přípravy vzorku či rozpouštění.
• Možnost prostorové lokalizace malých molekul i vysoce nabitých bílkovin.
• Využití v QA/QC, vývoji nových formulací a kontrole kvality farmaceutických produktů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření spektra ionizačních technik pro analýzu širšího sortimentu látek.
• Pokročilé algoritmy strojového učení pro zpracování a segmentaci MSI dat.
• Integrace in situ MSI do výrobních procesů a automatizovaného sledování kvality.

Závěr

Kombinace MALDI a DESI na ultra-vysokorozlišeném Q-ToF MRT přístroji poskytuje komplexní a rychlý přístup k detailnímu mapování farmaceutických tablet. Metoda nabízí vysokou citlivost, vynikající přesnost hmotnosti a efektivní prostorové rozlišení, což podporuje její široké využití v moderní farmaceutické analýze.

Reference

• K. Škrášková, E. Claude, E.A. Jones, M. Towers, S.R. Ellis, R.M.A. Heeren; Methods. 2016 Jul;104:69-78