Nitrosamine impurities analysis solutions guide

Význam tématu

Nitrosaminy jsou malé organické látky považované za genotoxické a pravděpodobně kancerogenní. Po objevení zvýšených hladin některých nitrosaminů v léčivých přípravcích v roce 2018 rostou regulatorní požadavky na jejich identifikaci, kvantifikaci a kontrolu. Spolehlivá analytika nitrosaminů je kritická pro ochranu pacientů, zajištění kvality léčiv, minimalizaci rizika odvolání léčiv a splnění globálních požadavků regulačních orgánů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem materiálu je představit kompletní analytické workflowy a řešení vhodná pro jednotlivé fáze analýzy nitrosaminů ve farmaceutických surovinách a hotových lécích. Dokument shrnuje doporučené techniky (LC-HRAM, LC-MS/MS, GC-HRAM, IC), přístrojové sestavy, příklady metodik, limity detekce (LOQ) a integrační nástroje pro zajištění souladu s GMP a auditními požadavky. Dále popisuje přístupy pro rutinní monitoring známých nitrosaminů, zpracování NDSRI (Nitrosamine Drug Substance Related Impurity), měření nitritu/nitrátu jako prekurzorů a možnosti automatizovaného vzorkování.

Použitá metodika a instrumentace

Popisovaná metodologická platforma kombinuje chromatografické separace s vysokorozlišovací a kvantitativní hmotnostní spektrometrií a iontovou chromatografií. Hlavní přístupy zahrnují:

• LC-HRAM (Orbitrap) pro přesnou elementární a izotopovou identifikaci (potlačení falešně pozitivních signálů při blízkých m/z, např. NDMA vs. DMF 15N).
• LC-MS/MS (triple quadrupole) pro vysoce citlivou rutinní kvantifikaci s vysokou průchodností (LOQ v ng/g řádu několika ppb pro metformin).
• GC-HRAM pro rychlé separace a ultra citlivou konfirmaci více nitrosaminů (metoda validovaná pro 15 nitrosaminů v metforminu s LOQ <2 ppb).
• Iontová chromatografie (IC, včetně RFIC) s detekcí MS nebo konvenčními detektory pro kvantifikaci nitritu/nitrátu (kvantifikační rozsah cca 1–150 ppb popsaný pro mikrokryštalickou celulózu).
• Automatizované přípravy vzorků (TriPlus RSH) pro snížení kontaminace, zvýšení propustnosti a konzistence extraktů pro LC nebo GC analýzu.
• Software pro řízení, zpracování dat a shodu s regulacemi: Chromeleon Chromatography Data System (CDS) jako centrální compliance-ready platforma.

Použitá instrumentace

• Thermo Scientific Orbitrap Exploris 120 Mass Spectrometer (LC-HRAM).
• Thermo Scientific Orbitrap Exploris GC Mass Spectrometer (GC-HRAM).
• Thermo Scientific TSQ Altis Plus a TSQ Quantis Plus/TSQ Quantis (Triple Quadrupole LC-MS/MS & GC-MS/MS).
• Thermo Scientific Vanquish Flex / Vanquish Horizon / Vanquish Core UHPLC/HPLC systémy a kolony Acclaim 120, Hypersil GOLD phenyl.
• Thermo Scientific TraceGOLD TG-1701MS GC kolona.
• Thermo Scientific Dionex ICS-6000 HPIC systém a IonPac AS19-4µm kolona pro iontovou chromatografii.
• Thermo Scientific TriPlus RSH automatizované pracoviště pro vzorkování a přípravu extraktů.
• Chromeleon Chromatography Data System (CDS) pro řízení přístrojů, zpracování dat a zabezpečení shody s GMP.
• Unity Lab Services – servisní a podporové služby.

Hlavní výsledky a diskuse

• HRAM umožňuje rozlišení velmi blízkých izotopových signálů; konkrétně rozlišení NDMA a 15N izotopu DMF vyžaduje minimálně 45 000 rozlišení a ~3 ppm přesnost hmoty, což významně snižuje falešně pozitivní kvantifikace při koeluci.
• Validované GC-HRAM metody dokáží separovat 15 nitrosaminů za méně než 12 minut s LOQ řádu <2 ppb, tedy pod současnými regulačními limity (např. FDA 30 ppb).
• LC-MS/MS triple quad řešení ukázalo LOQ 5 ppb (APCI) a 10 ppb (HESI) pro metforminové vzorky s velmi stabilní chromatografií i po >1000 injekcích; triple quad poskytuje vysokou průchodnost a robustnost pro rutinní screening.
• IC-MS metoda se prokázala jako přesná a precizní pro stanovení nitritu a nitrátu v excipientech (rozsah 1–150 ppb) s minimální přípravou vzorku, což umožňuje posuzování rizika nitrosace.
• Automatizace přípravy vzorků (TriPlus RSH) snížila variabilitu a riziko kontaminace, umožnila bezobslužný provoz a přímé přepojení extraktů na GC- nebo LC-analýzu.
• Přístup SQUAD (Simultaneous Quantitation and Discovery) kombinuje cílenou kvantifikaci s untargeted objevováním neznámých nečistot v jediném průchodu, čímž zvyšuje efektivitu monitoringu NDSRI a nových nitrosaminů.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost rutinního a důvěryhodného monitoringu známých nitrosaminů v API a hotových lécích, včetně NDSRI.
• Snížení rizika falešně pozitivních výsledků díky HRAM konfirmaci, což zabraňuje zbytečným nákladům a stažením šarží.
• Rychlé GC-HRAM metody a vysoce průchodné LC-MS/MS postupy umožňují vysokou výtěžnost analýz při zachování citlivosti potřebné pro splnění regulačních limitů.
• IC pro nitrit/nitrát poskytuje preventivní informace o riziku vzniku nitrosaminů, užitečné v návrhu procesů a výběru excipientů.
• Automatizace a shoda s Chromeleon CDS usnadňují nasazení metod v GMP prostředí a zkracují dobu odezvy při šetřeních kvality.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Širší adopce HRAM technologií pro rutinní use-cases, zejména tam, kde chromatografie nestačí k úplnému rozlišení interferencí.
• Rozvoj SQUAD workflows integrovaných s pokročilou datovou analýzou a databázemi pro rychlejší identifikaci nových NDSRI.
• Rostoucí role automatizace přípravy vzorků a end-to-end systémů pro zvýšení reproducibility a throughputu.
• Více integrovaných IC-MS metod pro systematické sledování prekurzorů (nitrit/nitrát, aminy) napříč dodavatelskými řetězci excipientů.
• Prohlubování regulatorní harmonizace a standardizace metod napříč trhy, včetně širšího přijetí LOQ a validačních kritérií pro nitrosaminy.

Závěr

Komplexní přístup kombinuje vysokorozlišovací hmotovou spektrometrii, triple quadrupole kvantifikaci, iontovou chromatografii a automatizovanou přípravu vzorků. Tato kombinace umožňuje farmaceutickým laboratořím spolehlivě detekovat, kvantifikovat a řídit nitrosaminové nečistoty a prekurzory v API a hotových lécích. Implementace HRAM pro konfirmaci, triple quad pro rutinní screening, IC pro monitoring nitritů a automatizace pro konzistenci výsledků představuje robustní cestu k souladu s regulačními požadavky a k minimalizaci rizik pro pacienty i výrobce.

Reference

• Thermo Fisher Scientific. HRAM LC-MS method for the determination of nitrosamine impurities in drugs. Application note.
• Thermo Fisher Scientific. Highly sensitive and robust LC-MS/MS solution for quantitation of nitrosamine impurities in metformin drug products. Application note.
• Thermo Fisher Scientific. A validated method for the rapid determination of fifteen nitrosamines in metformin drug substance. Application note (GC-Exploris HRAM).
• Thermo Fisher Scientific. Analysis of nitrite and nitrate from microcrystalline cellulose by IC-MS. Application note.
• Thermo Fisher Scientific. An automated sample preparation workflow for the analysis of nitrosamines in metformin. Application note (TriPlus RSH).
• Thermo Fisher Scientific. Vanquish, Acclaim and Hypersil column brochures and application materials for impurity separation.
• Thermo Fisher Scientific. Chromeleon Chromatography Data System (CDS) software documentation and compliance materials.
• Thermo Fisher Scientific. Case studies and articles: How to comply with FDA imposed nitrosamine impurity testing; Analytical challenges and the effective management of nitrosamines; Nitrosamine analysis — a CDMO perspective.