Analysis of Extractable and Leachable (E&L) Compounds Using a Low-Energy EI-Capable High‑Resolution Accurate Mass GC/Q-TOF

Význam tématu

Důkladná identifikace extrahovatelných a vymývatelných sloučenin (E&L) z materiálů v biotechnologickém a farmaceutickém průmyslu je klíčová pro zajištění bezpečnosti a kvality finálních produktů. Komplexní směsi těchto látek vyžadují citlivé a selektivní analytické metody pro spolehlivou detekci při nízkých koncentracích.

Cíle a přehled studie / článku

Studie představuje aplikaci vysokorozlišovacího GC/Q-TOF hmotnostního spektrometru vybaveného zdrojem elektrosrážkové ionizace (EI) s nízkou energií. Cílem je zvýšit důvěru v identifikaci E&L látek a rozšířit schopnost detekce molekulárního iontu (M+) oproti tradičnímu EI při 70 eV.

Použitá metodika a instrumentace

Analýzy probíhaly na přístroji Agilent 7250 GC/Q-TOF. Pro kalibraci retenčních indexů byly použity n-alkanové standardy. Klíčové parametry:

• kolona DB-5 MS UI, 15 m × 0,25 mm, film 0,25 µm
• teplotní program: 50 °C (5 min), 10 °C/min do 320 °C (10 min)
• zdroj EI nastaven na 70 eV s možností snížit energii na 10–15 eV
• helia jako nosný plyn, rychlost toku 1,5 mL/min

Systém byl doplněn software MassHunter pro zpracování dat, různé režimy MS, MS/MS a modul Molecular Structure Correlator.

Hlavní výsledky a diskuse

Diferenciální analýza ukázala 113 sloučenin s hladinou zmnožení ≥ 3 a p-hodnotou ≤ 0,05 mezi extraktem a blankem. Nejběžnějšími byly caprolaktam, fenol, různé isomery 1,2-propylen glykolu, vanilin či ethylparaben. Využití různých extrakčních rozpouštědel odhalilo specifické profily E&L látek podle polarity. Nízkofrekvenční EI výrazně zvýšila intenzitu molekulárního iontu, což usnadnilo potvrzení M+ a navázání na biblioteční údaje. MS/MS spektra umožnila odhalit struktury neznámých kandidátů, například deriváty benzenemethanolu.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí vyšší jistotu identifikace díky kombinaci přesné měrné hmotnosti, kvalitní retenční indexové kalibrace a zachování molekulárního iontu. Diferenciální analýza usnadňuje komparativní hodnocení různých vzorků a extrakčních podmínek, což zrychluje vývoj a validaci materiálů pro farmaceutické aplikace.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření nízkoenergetické EI v kombinaci s vysokorozlišovacími analyzátory pro detailnější studium neznámých sloučenin. Integrace pokročilých algoritmů strojového učení pro dekonvoluci spekter a predikci struktur může dále zvýšit automatizaci a robustnost metody. Důležitou oblastí je také vývoj knihoven MS/MS spekter specificky pro E&L analyty.

Závěr

Low-energy EI v GC/Q-TOF přináší významné vylepšení ve schopnosti detekovat a identifikovat extrahovatelné a vymývatelné látky. Kombinace přesných hmotností, retenčních indexů a MS/MS spekter zvyšuje spolehlivost a flexibilitu analýzy, což podporuje prosazování této metody v regulačně náročných oborech.

Reference

• D. Jenke. Development and Justification of a Risk Evaluation Matrix to Guide Chemical Testing Necessary To Select and Qualify Plastic Components Used in Production Systems for Pharmaceutical Products. PDA J. Pharm. Sci. Technol. 69, 677–712 (2015).
• A. Mire-Sluis et al. Extractable and Leachables. Challenges and Strategies in Biopharmaceutical Development. BioProcess Int., February 2011.
• Agilent SureMass, Agilent Technologies Technical Overview, publ. no. 5991-8048EN (2017).