Differential Analysis in Screening Assays for Extractable and Leachable Compounds

Význam tématu

Studium extrahovatelných a migrujících látek z obalových systémů farmaceutických přípravků je nezbytné pro zajištění bezpečnosti pacientů a shody s regulačními požadavky. Únik nežádoucích organických sloučenin může ovlivnit kvalitu, účinnost i toleranci léčiva.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo demonstrovat komplexní workflow pro screening a diferenciální analýzu semivolatilitních extrahovatelných a leachovatelných látek z očního přípravku a jeho obalového systému. Použito bylo vysokorozlišující GC/Q-TOF v režimech elektronové (EI) a chemické ionizace (CI) a specializovaný chemometrický software pro vizualizaci rozdílů mezi vzorky.

Použitá metodika a instrumentace

• Chromatografie: Agilent 7890A GC, kolona DB-5ms (30 m × 250 µm × 0,25 µm), splitless injektáž, program 50–320 °C.
• Mass spectrometry: Agilent 7200 GC/Q-TOF, masový rozsah 55–700 amu, rozlišení vysoké přesnosti, provoz v režimech EI (70 eV, 35 µA) a CI (methanová CI, 115 eV, 240 µA).
• Software: MassHunter Acquisition, Qualitative Analysis, Mass Profiler Professional (MPP) pro normalizaci a diferenciální analýzu; NIST 14 knihovna; vlastní databáze E&L; ACD pro kreslení fragmentačních schémat.
• Příprava vzorků: extrakce očního přípravku v n-hexanu (stresovaný vzorek 24 h/60 °C; nestresovaný skladován chladně), extrakce obalového systému sonikací v n-hexanu.

Hlavní výsledky a diskuse

• V EI režimu bylo detekováno a dekonvolučně identifikováno přes 100 semivolatilitních látek. Následná chemometrická analýza odhalila unikátní i společné sloučeniny mezi stresovanými, nestresovanými a kontrolními vzorky.
• Vennovy diagramy ukázaly 8 extrahovatelných látek unikátních pro obal, 16 pro stresované vzorky, 4 pro nestresované a 6 společných pro všechny tři skupiny.
• Semikvantitativní odhad s interním standardem (triphenylfosfát) identifikoval čtyři látky překračující 20 ppm (např. benzene,1,3-bis(1,1-dimethylethyl) ~132 ppm), které vyžadují toxikologické posouzení.
• CI režim rozšířil pokrytí identifikovaných látek o další spojení s průměrnou chybou < 3 ppm a potvrdil molekulární ionty pro potvrzení EI výsledků.
• CI/MS/MS přineslo detailní strukturační konfirmaci na příkladech ethyl 4-ethoxybenzoátu a decylcyklopentanu pomocí přesné hmotnostní analýzy fragmentů.

Přínosy a praktické využití metody

Kombinace vysokorozlišující GC/Q-TOF v EI a CI režimech s chemometrickým softwarem umožňuje rychlý, citlivý a spolehlivý screening stopových E&L látek. Workflow podporuje risk-based přístup a usnadňuje implementaci v rutinním QA/QC farmaceutických laboratoří.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace strojového učení pro automatické vyhodnocování komplexních dat a predikci migrace látek.
• Rozvoj dalších měkkých ionizačních technik (APCI, APPI) pro rozšířené spektrum detekovaných sloučenin.
• Tvorba sdílených, standardizovaných cloudových databází E&L pro transparentní sdílení znalostí.
• Multimodální analytické přístupy kombinující LC-MS a GC-MS pro komplexní profilaci kontaminant.

Závěr

Použití GC/Q-TOF s elektronovou a chemickou ionizací v kombinaci s chemometrickou analýzou efektivně rozšiřuje možnosti identifikace a semikvantifikace extrahovatelných a leachovatelných látek. Navržené workflow zvyšuje spolehlivost analýzy, rozšiřuje detekční spektrum a podporuje rychlá rozhodnutí ve vývoji a kontrole kvality farmaceutik.

Reference

• Recommendations for Extractables and Leachables Testing Part 1: Introduction, Regulatory Issues, and Risk Assessment. BioProcess International, 2007.
• Wong DM, Firor RL. Analysis of Extractable/Leachable Compounds from Generic Liquid Drug Formulations Using GC/MSD System. Agilent Technologies Application Note 5991-5632EN, 2015.
• Pan C et al. Strategy for Identification of Leachables in Packaged Pharmaceutical Liquid Formulations. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 2008;46:520–527.
• Jenke D et al. Extractables Characterization for Five Materials of Construction Representative of Packaging Systems Used for Parenteral and Ophthalmic Drug Products. PDA Journal of Pharmaceutical Science and Technology, 2013;67:448–511.
• Jenke D et al. Utilization of Internal Standard Response Factors to Estimate the Concentration of Organic Compounds Leached from Pharmaceutical Packaging Systems. Journal of Chromatographic Science, 2012;50:206–212.
• Houston CT. The PQRI PODP Approach: Understanding Threshold Concepts and Their Application To Different Routes of Administration. E&L Europe, 2015.