Extractables Analysis of Nasal Spray Devices Using Gas Chromatography and High- Resolution Mass Spectrometry With Soft Ionization

Význam tématu

V oblasti farmaceutické a zdravotnické analytiky představuje identifikace potenciálních extraktabilních a vyluhovatelných látek (E&L) z obalových systémů a zdravotnických zařízení klíčový krok ke zajištění bezpečnosti finálních přípravků. Plastové komponenty mohou obsahovat polymerní složky, přísady a jejich degradační produkty, které se mohou dostávat do kontaktu s léčivými substancemi. Nedostatečná citlivost nebo absence molekulového iontu u klasické EI-GC–MS analýzy komplikuje identifikaci neznámých látek, což vyžaduje vývoj citlivějších a selektivnějších postupů.

Cíle a přehled studie / článku

Primárním cílem bylo demonstrovat využití atmosférické tlakové GC (APGC) spojené s vysokým rozlišením (QTof-HRMS) a měkkou ionizací pro screening extraktabilních látek z řady komerčních nosních sprejů. Studie se zaměřila na:

• Rozšíření analytického pokrytí oproti LC–QToF–MS metodám.
• Ověření citlivosti a reprodukovatelnosti pomocí system suitability testů (SST).
• Automatizované vyhledávání sloučenin proti E&L knihovnám a elucidaci neznámých složek.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky tří nosních sprejů byly extrahovány isopropanolem při 40 °C po dobu 72 hodin. Procedurální blank a vzorky byly analyzovány v triplikátu spolu s E&L SST směsí. Analytika probíhala v režimu MSE (data independent acquisition), kde se simultánně sbíraly nízko- i vysokoenergetické spektra pro přesnou hmotnost prekurzorů a fragmentů. Analytická data byla zpracována v softwaru MassLynx a UNIFI (waters_connect), využívajícím přednastavené workflow pro screening a elucidaci extraktabilních látek.

Použitá instrumentace

• GC systém: Agilent 8890
• Autosampler: PAL RSI (CTC Analytics)
• Kolona: Rtx-5MS, 30 m × 0,25 mm × 0,25 µm (RESTEK)
• Mass spektrometr: Xevo G3 QTof s APGC zdrojem
• Režim ionizace: atmosférická tlaková GC s korónovým výbojem (mixed mode: protonace a radikálové ionty)
• Konfigurace MSE: nízká kolizní energie 6 V, vysoká 15–45 V

Hlavní výsledky a diskuse

System suitability testy potvrdily výbornou citlivost a opakovatelnost (RSD ≤ 0,01 % pro retenční časy). Screening proti E&L knihovně odhalil navíc 38 unikátních sloučenin oproti LC datům, např. antioxidant 616 (ret. čas 34,95 min, chyba 2,6 ppm). MSE spektra umožnila přiřazení fragmentů a potvrzení empirických vzorců. Pomocí binární komparace vůči blanku a Discovery Toolu byl identifikován neznámý N-(2-(1-piperazinyl)ethyl)decanamid (m/z 284,2703, chyba 2,33 ppm), díky přesné hmotnosti i-FIT algoritmu a fragmentům.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda kombinuje vysokou citlivost měkké ionizace APGC s rozsáhlým pokrytím GC–QToF–HRMS, čímž překonává omezení klasického EI. Integrace MSE zajišťuje současné sbírání prekurzorů i fragmentů, což podporuje spolehlivou identifikaci proti knihovnám a minimalizuje falešně pozitivní záznamy. Automatizované workflow v UNIFI zjednodušuje analýzu komplexních datasetů a akceleruje odhalení neznámých látek.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj chemické ionizace v APGC, zdokonalení datových akvizičních režimů a rozšiřování E&L knihoven dále posílí identifikační schopnosti. Díky nasazení strojového učení a umělé inteligence lze očekávat automatizovanou predikci struktur neznámých látek. Kombinace s jinými ortogonálními technikami (např. ion mobility) rozšíří analytické pokrytí a zvýší důvěryhodnost výsledků.

Závěr

Přístup založený na GC–QToF–HRMS s APGC představuje hodnotné doplnění k LC–QToF–MS pro E&L screening medicínských obalů. Měkká ionizace a režim MSE přináší vysoce přesné hmotnostní informace prekurzorů i fragmentů, čímž zvyšuje spolehlivost identifikací a umožňuje odhalit i dříve nepopsané látky. UNIFI workflow zjednodušuje proces od system suitability, přes screening a filtrování AET, až po elucidaci neznámých komponent.

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. et al., Best Practices for Extractables and Leachables in Orally Inhaled and Nasal Drug Products, Pharmaceutical Research, 2008.
4. NIST/EPA/NIH Mass Spectral Library Compound Scoring, Jordi Labs.
5. Stevens D. M. et al., Detection and Identification of Extractable Compounds from Polymers, Waters Application Note 720004211, 2012.
6. Sanig R., Kirk J., Screening for Extractables and Leachables in Nasal Spray Devices Using LC–QToF–MS, Waters Application Note 720008000, 2023.
7. Waters White Paper 720004771: Atmospheric Pressure GC (APGC), 2013.
8. Reid L., Pickles D., Improved Transmission on the Xevo G3 QTof with StepWave XS, Waters Application Note 720007655, 2022.
9. McCullagh M. et al., Ion Mobility–Enhanced MS Libraries for Extractables, Waters Application Note 720007794, 2022.
10. ISO 10993–18:2020 Biological Evaluation of Medical Devices—Part 18: Chemical Characterization of Medical Device Materials Within a Risk Management Process.
11. Cabovska B., Screening Workflow for Extractable Testing Using UNIFI, Technical Note 720005688, 2016.