Integrated Single-injection Quan/Qual Characterization of Extractables and Leachables Using a Benchtop Multi- Reflecting Time-of-Flight Mass Spectrometer

Význam tématu

Posouzení extractables a leachables (E&L) z obalových materiálů a zdravotnických prostředků je nezbytné pro ochranu pacientů a splnění regulačních požadavků. Schopnost současně kvalifikovat (identifikovat) nízkokoncentrované neznámé sloučeniny a kvantifikovat známé leachables v jediném injekčním běhu významně zvyšuje efektivitu laboratorních workflow a umožňuje retrospektivní sledování rizik v průběhu životního cyklu produktu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikovaného poznámkového dokumentu bylo demonstrovat integrovaný jednorozstřikovací přístup kombinující kvantitativní a kvalitativní akvizici na benchtop víceodrazovém časově-of-flight (MRT) hmotnostním spektrometru. Konkrétně autoři ukazují současné použití plánovaného Tof MRM (cílená kvantifikace) paralelně s DIA/MSE (komplexní screening identifikací) pro analýzu vzorku nosního spreje s přidaným E&L systémovým směrem (SST).

Použitá metodika a instrumentace

Popis vzorku:

• Komplexní vzorek: komerční nosní sprej (ředěný 1:10 v isopropanolu) a extrakty z obalového systému.
• Vzorky byly spikeovány E&L systémovým adequacy mixem (SST) a analyzovány v triplikátu.

Chromatografie:

• Soustava: ACQUITY Premier System
• Kolona: ACQUITY CORTECS C18, 90 Å, 1.6 µm, 2.1 x 100 mm
• Teplota kolony: 50 °C; objem injekce: 1 µL; průtok: 0.3 mL/min
• Mobilní fáze A: voda + 1 mM acetát amonný + 0.1 % kyseliny mravenčí; B: methanol; gradient: 2 % B 0–0.5 min, do 98 % do 6 min, držení 7 min, návrat a equilibration.

Hmotnostní spektrometrie a akvizice:

• Instrument: Xevo MRT P10 Mass Spectrometer
• Ionizace: ESI+ a ESI−; rozsah m/z 50–1200
• Mód akvizice: současné paralelní získávání plánovaného Tof MRM (s Enhanced Duty Cycle pro zvýšenou citlivost) a DIA/MSE (alternující nízká/vysoká energie pro prekurzorové i fragmentní ionty).
• Typické parametry: zdroj 120 °C, desolvace 550 °C, desolv. plyn 800 L/h, kapilární napětí 2.5 kV; nízká energie ~6 eV, vysoká energie ramp 20–40 eV.

Software pro správu dat:

• waters_connect pro akvizici; UNIFI a MS Quan pro zpracování a kvantifikaci.

Hlavní výsledky a diskuse

Současné spuštění Tof MRM a MSE umožnilo současné kvantitativní a kvalitativní vyhodnocení ve stejném injekčním běhu. Klíčové nálezy:

• Tof MRM s režimem EDC výrazně zvýšil iontové využití (blíží se 100 % v definovaném m/z okně) a umožnil citlivou kvantifikaci cílových látek na stopových úrovních požadovaných pro E&L analýzy.
• Příklad kvantifikace: propylparaben (v režimu negative) vykázal lineární kalibrační křivku v rozsahu 0.01–100 ng/mL (S/N při 0.01 ng/mL = 15; R2 = 0.99). Naměřená průměrná koncentrace v nakaženém vzorku byla 10.04 ng/mL (očekávaná 10 ng/mL), což dokládá přesnost metody.
• MSE data poskytla prekurzorové i fragmentní ionty s nízkou až sub-ppm přesností (RMS), což vedlo k vysoké jistotě při identifikacích. Například ion s m/z 338.3417 byl při chybě 0.94 ppm přiřazen k erucamidu s odpovídajícím fragmentem m/z 321.3152 (0.34 ppm).
• Mixed-mode akvizice dovolila retrospektivní prohledávání dat a identifikaci dodatečných library match sloučenin nad rámec spikeovaných standardů.

Přínosy a praktické využití metody

Hlavní přínosy integrovaného jednorozstřikovacího přístupu jsou:

• Zvýšení provozní efektivity – odstranění nutnosti separátních kval/kvant běhů.
• Vyšší citlivost pro kvantifikaci známých leachables díky Tof MRM s EDC, kompatibilní s požadavky E&L screeningových limitů.
• Komplexní, vysoce přesné HRMS MSE spektrá pro spolehlivé identifikace a možnost dlouhodobého retrospektivního sledování změn v rizicích.
• Platforma umožňuje současně plnit požadavky regulatorních guideline a lifecycle přístupu k hodnocení E&L.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry a aplikace zahrnují:

• Rozšíření použití mixed-mode akvizice v rutinní E&L praxi pro kontinuální sledování kvality obalů a komponent během životního cyklu produktů.
• Další optimalizace plánovaných Tof MRM přechodů a EDC parametrů pro zvýšení počtu současně kvantifikovaných látek bez ztráty citlivosti.
• Využití robustních HRMS knihoven a pokročilých softwarových nástrojů pro automatizované a retrospektivní vyhodnocení nově zjištěných nálezů.
• Integrace výsledků E&L do širších systémů řízení rizik a do regulačních dokumentací (např. ICH Q3E lifecycle přístup).

Závěr

Autoři demonstrovali, že Xevo MRT P10 umožňuje efektivní jednorozstřikovací kvantitativně-kvalitativní workflow pro E&L analýzy. Kombinace Tof MRM s režimem EDC a MSE poskytuje současně vysokou citlivost pro stanovení známých leachables a vysokou přesnost pro identifikaci neznámých extractables. Tento přístup zjednodušuje laboratorní procesy a podporuje dlouhodobé řízení rizik product lifecycle.

Reference

1. USP-NF/PF, <1664> Assessment of Drug Product Leachables Associated with Pharmaceutical Packaging/Delivery Systems.
2. USP-NF/PF, <1663> Assessment of Extractables Associated with Pharmaceutical Packaging/Delivery Systems.
3. Norwood D., Paskiet D., Ruberto M., et al. Pharmaceutical Research. 25, 727–739, 2008.
4. ISO 10993-18:2020 Biological evaluation of medical devices — Part 18: Chemical characterization of medical device materials within a risk management process.
5. ICH Q3E Guideline for extractables and leachables, draft 2025.
6. Sanig R., Kirk J., Gethings L., Lock R. Increased Identification Confidence for Extractables Screening Using the Xevo MRT Mass Spectrometer. Waters Application Note 2025.
7. Stevens D., Cabovska B., Bailey A. Detection and Identification of Extractable Compounds from Polymers. Waters Application Note 2012.
8. Daly M., Gethings L., Hughes C., et al. Tof MRM for the Quantification of Peptide Biomarkers with the Xevo MRT. Waters Application Note 2025.
9. Tomcyzk N., Wallace A., Richardson K., et al. Targeted High Resolution Quantification with Tof-MRM and HD-MRM. Waters Application Brief 2013.