Combined LC/MS and GC/MS Approach for Analysis of Extractables and Leachables in Complex Matrices Using High Resolution Mass Spectrometry

Význam tématu

Analýza extrahovatelných a migrujících látek (E&L) v polymerních materiálech je nezbytná pro zajištění kompatibility, bezpečnosti a kvality medicínských pomůcek a obalových systémů pro farmaceutické produkty. Vzhledem k široké škále chemických vlastností těchto látek (rozdílná volatilita, molekulová hmotnost a funkční skupiny) vyžaduje komplexní přístup kombinaci kapalinové a plynové chromatografie ve spojení s vysokým rozlišením hmotnostní spektrometrie.

Cíle a přehled studie

Hlavními cíli studie byly:

• Vyvinout workflow pro nekoncentrovanou (non‐targeted) detekci a identifikaci E&L sloučenin v komplexních matricích.
• Porovnat výkon kombinovaného LC/Q‐TOF a GC/Q‐TOF systému pro analýzu extraktů gumových těsnění a katétrů.
• Ověřit statistické nástroje pro diferenciaci profilů E&L mezi různými typy katétrů.

Studie zahrnovala extrakce gumových těsnění THF běžnou teplotou po šest měsíců a katétrů čtyř značek pomocí ethanolu/vody (1:1) při 37 °C po tři týdny.

Použitá instrumentace

• GC/Q‐TOF: Agilent 8890 GC + 7250 GC/Q‐TOF, kolona DB-5Q (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm), splitless injekce, MS v režimu EI 70 eV, rozsah 50–1000 m/z.
• LC/Q‐TOF: Agilent 1290 Infinity II + Revident LC/Q‐TOF, kolona PS AQ-C18 (2,1 × 100 mm), ESI pozitivní režim, autodatové DDA MS/MS, rozsah 40–1700 m/z.
• Software: Agilent MassHunter Acquisition, MassHunter Unknowns Analysis s NIST23 knihovnou, Mass Profiler Professional (MPP) verze 15.1.

Hlavní výsledky a diskuse

• Nová DB-5Q kolona vykázala výrazně nižší bleed při 325 °C oproti DB-5ms, což zvyšuje stabilitu a přesnost detekce při vysokých teplotách.
• V extraktu gumových těsnění bylo identifikováno více než 100 různých E&L látek: aromatické a nearomatické uhlovodíky, estery, ketony, kyseliny, amidy a antioxidační přísady.
• LC/Q-TOF doplnilo GC/Q-TOF o polární a termolabilní sloučeniny (např. glyceroly, amidy, oxyfosfonáty), které se v EI neionizují.
• DDA MS/MS a ExactMass nástroj umožnily potvrzení sumárních vzorců fragmentováním a minimalizaci chyb identifikace.
• Statistická analýza PCA prokázala jasné rozlišení profilů E&L mezi čtyřmi typy katétrů; unikátní a sdílené sloučeniny viz Vennovy diagramy.

Přínosy a praktické využití metody

• Kombinovaný přístup LC/Q-TOF + GC/Q-TOF poskytuje široké spektrum detekovatelných sloučenin, což je klíčové pro kompletní vyhodnocení bezpečnosti polymerních materiálů.
• Workflow s nekoncentrovanou analýzou zkracuje dobu vývoje metod a snižuje nutnost předběžných standardů.
• Centralizované ukládání a správa dat v OpenLab ECM XT zaručují integritu výsledků a usnadňují auditní procesy.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace umělé inteligence a strojového učení pro automatizovanou anotaci neznámých sloučenin v nekoncentrovaných datech.
• Rozvoj hyphenovaných technik (LC × GC/Q-TOF) pro separaci složitějších směsí a isomerů.
• Aplikace ve farmaceutickém vývoji, potravinářské a kosmetické analytice pro detekci stopových migrací.
• Využití profilování E&L pro zajištění dlouhodobé stability a biokompatibility nových materiálů.

Závěr

Kombinovaný přístup vysokorozlišující LC/Q-TOF a GC/Q-TOF pro nekoncentrovanou detekci extrahovatelných a migrujících látek prokázal široké pokrytí chemického prostoru, vysokou citlivost i robustnost při analýze komplexních polymerních matric. Statistická diferenciace profilů E&L umožňuje rychlou charakterizaci a porovnání materiálů pro medicínské aplikace.

Reference

• Sofia Nieto, David Weil, Matthew Curtis, Lee Bertram. Combined LC/MS and GC/MS Approach for Analysis of Extractables and Leachables in Complex Matrices Using High Resolution Mass Spectrometry. Poster MP 210, ASMS 2024.
• Agilent Technologies. MassHunter Acquisition Network Workstation, MassHunter Unknowns Analysis 12.1, Mass Profiler Professional 15.1.
• NIST Mass Spectral Library (NIST23).