Reducing the Complexity of Polysorbate Oxidation By-Product Screening by LC/MS/MS

Význam tématu

Stabilita surfaktantů, zejména polysorbitanů (polysorbátů), je klíčová pro dlouhodobou účinnost a bezpečnost proteinových bioterapeutik. Oxidace polysorbátů vede k tvorbě reaktivních degradantů, jež mohou snižovat kvalitu finálních formulací, urychlovat denaturaci proteinu a zvyšovat riziko nežádoucích reakcí.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout rychlý a spolehlivý workflow pro screening oxidačních produktů polysorbátu 80 v biopharmaceutických formulacích. Experiment kombinoval vysoce výkonnou chromatografii na kolóně Agilent AdvanceBio Surfactant Profiling s přesnou hmotnostní spektrometrií (LC/Q-TOF) a softwarové nástroje pro cílenou i podezřelou (suspect) analýzu.

Použitá instrumentace

• UHPLC Agilent 1290 Infinity II (pumpa G7120A, multisampler G7167B, 50 °C kolónová komora G7116B)
• HPLC kolóna AdvanceBio Surfactant Profiling 300 Å, 3.5 µm, 2.1 × 100 mm (861775-907) s guard kolónou (821126-927)
• LC/Q-TOF Agilent 6546 s duálním Agilent Jet Stream zdrojem
• Software Agilent MassHunter Qualitative Analysis 12.0 (Find by Formula)
  a PolyMatch 9 (Flow a Visualizer)

Použitá metodika

Mobilní fáze: A) 10 mM amonný acetát, B) methanol; gradient od 5 % B na 91 % B v 10 min s návratem na 5 % B v 14.1 min, celkový běh 18 min; průtok 0.3 mL/min, injekce 2 µL.
MS podmínky: zdroj Jet Stream, teplota plynu 200 °C, sheath gas 350 °C, napětí 3500 V, sken m/z 50–3000, Auto MS/MS (top 5) s energií 10/20/40 V.

Hlavní výsledky a diskuse

Cílená analýza s PCDL a algoritmem Find by Formula prokázala schopnost detekovat známé oxidované esterové deriváty POE1 monosuberate a homologní řady POE11–POE15 monohydroperoxy oleátů. FBF skóre dosahovalo hodnot 82–99, intenzita degradantů v oxidované vzorku byla až o řád vyšší než v kontrole.
Suspect screening v PolyMatchu využil hmotnostní defect k identifikaci řad Polysorbate-R1_FA(16:0)-PEG(n) a detekoval přes 260 vysoce hodnocených oxidovaných polymerů. High-resolution kolóna umožnila chromatografické rozlišení izomerů bez výrazného prodloužení běhu.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlé odhalení a kvantifikace známých i nových oxidačních degradantů polysorbátu.
• Vysoká selektivita a rozlišení izomerů na AdvanceBio kolóně.
• Možnost kombinovat cílenou a untargeted analýzu pro komplexní screening stability formulací.
• Podpora vývoje strategií pro minimalizaci oxidace (kontrola kovů, oxygen exposure).

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace rozšířených knihoven se strukturovanými fragmenty oxidovaných polysorbátů v PolyMatchu. Automatizace workflow s využitím strojového učení pro predikci degradace a optimalizaci podmínek skladování. Rozšíření metody na další třídy surfaktantů a polymerních aditiv v biopharmaceutikách.

Závěr

Popsaný workflow spojuje krátkodobou vysoce výkonnou chromatografii, přesnou hmotnostní spektrometrii a software pro cílenou i suspect analýzu. Metoda umožňuje laboratořím efektivně sledovat oxidaci polysorbátu, zvyšovat kvalitu a stabilitu bioterapeutik a podporovat rozhodování o strategii formulace.

Reference

1. Weber J. a kol. Int. J. Pharm. X 2023, 6, 100202.
2. Li X. a kol. Anal. Chem. 2023, 95, 9156–9163.
3. Kranz W. a kol. J. Pharm. Sci. 2019, 108, 2022–2032.
4. Borisov O. V. a kol. J. Pharm. Sci. 2015, 104, 1005–1018.
5. Hvattum E. a kol. J. Pharm. Biomed. Anal. 2012, 62, 7–16.
6. Liu H. a kol. J. Pharm. Sci. 2022, 111, 323–334.
7. Kishore R. S. K. a kol. J. Pharm. Sci. 2011, 100, 721–731.
8. Brovc E. V. a kol. Antioxidants 2020, 9, 441–453.
9. Koelmel J. P. a kol. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2024, 35, 413–420.