Optimized Workflow for Structure Elucidation of Pharmaceutically Relevant Extractables and Leachables

Význam tématu

Farmaceutické produkty mohou obsahovat nežádoucí látky uvolňované z obalových materiálů nebo výrobních komponent (extractables a leachables). Jejich detekce a strukturní charakterizace je kritická pro zajištění bezpečnosti a kvality léčiv. Kombinace vysokého rozlišení, multistupňové fragmentace (MSn) a chytrých akvizičních strategií umožňuje spolehlivé odhalení i nízkokoncentrovaných látek ve složitých matricích.

Cíle a přehled studie / článku

• Vyvinout a demonstrovat optimalizovaný workflow pro E&L analýzu s využitím Orbitrap ID-X a AcquireX.
• Srovnání tradičního data-dependent acquisition (DDA) s moderními AcquireX šablonami.
• Ověření efektivity při detekci aditiv ve standardní směsi a při extrakci různých O-kroužků.

Použitá instrumentace

• UHPLC systém Thermo Scientific Vanquish Flex (Binary Pump, Autosampler, Column Compartment, DAD).
• Kolona Hypersil GOLD C18 100×2,1 mm, 1,9 µm.
• Orbitrap ID-X Tribrid mass spectrometer se zdrojem ESI pozitronně.
• AcquireX akviziční workflow (Background Exclusion, Inclusion & Exclusion, Deep Scan).
• Software: Compound Discoverer 3.0 a Mass Frontier 8.0 pro zpracování a strukturní eluciaci.

Použitá metodika

• Příprava vzorků:
  • Standardní směs sedmi běžných aditiv 10 ppm v IPA/H₂O, smíchaná s farmaceutickými excipienty.
  • Extrakce tří typů medicínských O-kroužků pomocí roztoků pH 3, pH 9 a IPA (50 °C, 7 dnů, poměr 1 : 10 hmotnost objem).
• UHPLC podmínky: gradient H₂O/ACN (oba s 0,1 % HCOOH), průtok 400 µL/min, 5 µL injekce, 45 °C.
• MS parametry: Full-scan HRMS (120 000 FWHM @ m/z 200), MS2 (30 000), MS3 (15 000), stepped HCD (15/35/55 %).
• AcquireX režimy:
  • Background Exclusion – potlačení šumu z pozadí.
  • Background Exclusion & Component Inclusion – kombinace exkluze a inkluze fragmentů.
  • Deep Scan – opakované ID injekce pro pokročilou prohlídku vzorku.

Hlavní výsledky a diskuse

• AcquireX background exclusion workflow zdvojnásobil počet zjištěných aditiv ve srovnání s DDA.
• Inclusion & exclusion kombinace umožnila fragmentaci více relevantních iontů ve stejném výtěžku vzorku.
• Deep Scan zajistil hloubkovou charakterizaci nízkokoncentrovaných a složitých komponent.
• Softwarová integrace s Compound Discoverer a Mass Frontier urychlila generování návrhů struktur a knihoven.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšení spolehlivosti identifikace extractables a leachables v QA/QC i výzkumných laboratořích.
• Rychlejší a cílenější akvizice dat díky automatizaci exkluzních a inkluzních seznamů.
• Modularita workflow vhodná pro API impurity ID, degradační studie, metabolomiku i polymerní extrakty.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace strojového učení pro dynamické upravování akvizičních strategií v reálném čase.
• Rozšíření aplikace na vysoce komplexní biologické matice a environmentální vzorky.
• Vývoj rychlejších MSn cyklů s vyšším rozlišením pro real-time screening.

Závěr

Workflow založené na Orbitrap ID-X s AcquireX a pokročilým softwarovým balíčkem významně zefektivňuje analýzu extractables a leachables. Umožňuje rychlejší, spolehlivější a hloubkovou identifikaci malých molekul ve složitých vzorcích, což přináší přidanou hodnotu v průmyslové a akademické sféře.

Reference

• Sharma S., Comstock K., Kiehl D. a kol. Optimized Workflow for Structure Elucidation of Pharmaceutically Relevant Extractables and Leachables. Thermo Fisher Scientific & Eli Lilly, 2018.