Impurity Profiling of Pharmaceutical Starting Materials Using Gas Chromatography Coupled with High- Resolution Accurate Mass Spectrometry

Význam tématu

Profilování nečistot ve farmaceutických výchozích látkách je klíčovým krokem v zajištění kvality a bezpečnosti léčiv. Přítomnost stopových organických látek může ovlivnit terapeutickou účinnost a představovat zdravotní riziko. Moderní analytické metody s vysokým rozlišením a přesnou hmotnostní spektrometrií umožňují spolehlivou detekci, identifikaci a kvantifikaci širokého spektra nežádoucích složek ve výrobních procesech API.

Cíle a přehled studie / článku

Studie hodnotí výkon systému Thermo Scientific Q Exactive GC Orbitrap GC-MS/MS pro impurity profiling farmaceutických výchozích a mezistupňů. Cílem bylo demonstrovat schopnost detekce nízko- a vysokoúrovňových nečistot, potvrzení přesné elementární skladby molekul, strukturální charakterizaci pomocí MS/MS a kvantifikaci v širokém dynamickém rozsahu.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky (kapalné i pevné) byly ředěny v metanolu nebo DMSO a analyzovány na GC-MS/MS sestavě s orbitrapovým analyzátorem. Chromatografické dělení proběhlo na TRACE 1310 GC s kapilárními kolónami TraceGOLD a Stabilwax-DB. Vzorky byly vstřikovány pomocí autosampleru TriPlus RSH při rozděleném režimu. Ionizace probíhala elektronovou ionizací (EI, 70 eV) a měkkou chemickou ionizací (PCI) s metanem jako reagensním plynem. Data byly získána v režimu full-scan s rozlišením FWHM 60 000 (m/z 200), interní korekce hmotnosti byla zajištěna pomocí lock mass iontu m/z 207.03235. Automatické zpracování v TraceFinder zahrnovalo detekci píků, dekonvoluci spekter, porovnání s NIST knihovnou a výpočet HRF skóre pro upřesnění elementární skladby.

Hlavní výsledky a diskuse

• Vzorky obsahovaly několik nečistot nad hranicí 0,1 % definovanou ICH.
• U molekulárních iontů všech klíčových látek a jejich nečistot byla dosažena přesnost < 1 ppm v režimu EI i PCI.
• Dekonvoluce a HRF filtrování umožnily jednoznačné přiřazení elementární skladby a potvrzení struktur pomocí PCI-MS/MS fragmentace.
• Lineární rozsah kvantifikace N,N,N′-trimethylethylenediaminu dosahoval od 0,0001 do 0,125 % (v/v) při r2 > 0,9996 s jednotnou přesností hmotnosti < 1,1 ppm.
• Dokonce při nejvyšším rozlišení 120 000 FWHM se dosahovalo > 12 skanů na ~3 s široký chromatografický pík, což zajišťovalo spolehlivou integraci.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoké rozlišení s orbitrapovým analyzátorem přináší vynikající selektivitu a snižuje pozadí chemického šumu.
• Přesná hmotnost umožňuje jednoznačné přiřazení elementární skladby a rychlou identifikaci neznámých nečistot.
• Integrovaný workflow (TraceFinder) zrychluje zpracování a automatizuje detekci i kvantifikaci látek.
• Metoda pokrývá široký dynamický rozsah a umožňuje sledovat impurity od stopových úrovní po hlavní příměsi.
• Strukturální potvrzení PCI-MS/MS podporuje regulatorní požadavky na úplné profilování nečistot.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření softwarových knihoven a HRF filtrů pro nově syntetizované látky.
• Integrace GC-Orbitrap do QA/QC workflow ve farmaceutickém průmyslu pro kontinuální monitoring kvality.
• Kombinace s vysokotlakou chromatografií (GC×GC) pro ještě lepší separaci komplexních matic.
• Vývoj dalších měkkých ionizačních technik, které doplní EI/PCI a rozšíří aplikační spektrum instrumentace.

Závěr

Thermo Scientific Q Exactive GC Orbitrap GC-MS/MS představuje výkonný nástroj pro profilování nečistot ve farmaceutických výchozích látkách. Vysoké rozlišení, přesná hmotnost, robustní kvantifikace a schopnost strukturální charakterizace neznámých sloučenin splňují náročné požadavky na bezpečnost a účinnost léčiv.

Reference

1. Keitel S. Impurity Profiles in Active Pharmaceutical Ingredients. EU/Swissmedic GMP Workshop, Beijing University; 2006 Sep.
2. Petucci C, Mallis L. Automated accurate mass data processing using a gas chromatograph/time-of-flight mass spectrometer in drug discovery. Rapid Commun Mass Spectrom. 2005;19:1492.
3. Bristow T, Harrison M, Sims M. The application of gas chromatography/atmospheric pressure chemical Ionization time-of-flight mass spectrometry to impurity identification in Pharmaceutical Development. Rapid Commun Mass Spectrom. 2010;24:1673.
4. Kwiecien NW et al. High-resolution filtering for improved small molecule identification via GC/MS. Anal Chem. 2015;87:8328–8335.
5. Baldwin S et al. Applicability of a GC/quadrupole–Orbitrap mass spectrometer in support of pharmaceutical research and development. Rapid Commun Mass Spectrom. 2016; in press.