Residual Solvent Analysis in Pharmaceuticals with N2 Carrier Gas Using Nexis GC-2060 and HS-20 NX

Význam tématu

Analýza reziduálních rozpouštědel v léčivých přípravcích je kritická pro bezpečnost pacientů a shodu s farmakopejemi (USP <467>, JP18). Headspace-GC (HS-GC) je standardní technika pro monitorování těkavých zbytků v případě vodou rozpustných i nerozpustných vzorků. Zvláštní důraz je kladen na citlivost, reprodukovatelnost a robustnost metody. V kontextu nedostatku hélia a rostoucích nákladů je důležitá validace alternativních nosných plynů, zejména dusíku (N2), bez ztráty analytické kvality.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo ověřit proveditelnost a výkonnost HS-GC metody pro stanovení reziduálních rozpouštědel (Class 1 a Class 2 podle ICH Q3C / USP <467> / JP18) u vodou rozpustných vzorků při použití Nexis GC-2060 vybaveného nově navrženým FID a HS-20 NX pro vzorkování v headspacu. Studie porovnává dvě analytické procedury (Procedure A a B) lišící se použitými kolónami, teplotními programy a split poměry, přičemž jako rozpouštědlo vzorku byl použit DMSO.

Použitá metodika a instrumentace

Souhrn použitých nástrojů a parametrů:

• Chromatograf: Nexis GC-2060 s nově navrženým FID zajišťujícím vyšší citlivost.
• Headspace sampler: HS-20 NX, standardní podmínky: 80 °C pece, 110 °C sample line, 120 °C transfer line, ekvilibrace 60 min, tlak 75 kPa, injektovaný objem 1 mL.
• Nosný plyn: dusík (N2) použit jako alternativa k helia; lineární rychlost ≈ 35 cm/s.
• Detekce: FID s H2 flow 40 mL/min, make‑up 30 mL/min (N2), vzduch 170 mL/min; teplota detektoru 250 °C.
• Kolony: Procedure A – kapilární kolona SH-I-624Sil MS (0.53 mm I.D., 30 m, 3.0 µm); Procedure B – SH-PolarWax (0.32 mm I.D., 30 m, 0.25 µm).
• Teplotní programy: Procedure A zahrnuje 40 °C (20 min) → 10 °C/min → 240 °C; Procedure B 50 °C (20 min) → 6 °C/min → 165 °C.
• Split poměry: A) 1:5, B) 1:10.

Upozornění: některé úpravy byly provedeny vůči standardním protokolům USP a JP pro přípravu vzorku.

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza standardních směsí Class 1 a Class 2 ukázala, že použití N2 jako nosného plynu spolu s Nexis GC-2060/HS-20 NX poskytuje vyhovující citlivost a opakovatelnost podle požadavků JP18 a USP <467>. Klíčové poznatky:

• Citlivost a opakovatelnost: Pro Procedure A bylo dosaženo u některých sloučenin S/N (průměr z 6 injekcí) na úrovni stovek (např. benzén ~195, 1,1‑trichloroethan ~339) a %RSD ploch pod 2 % pro většinu analytů. Pro Procedure B byly naměřeny ještě vyšší S/N u některých složek (např. 1,2‑dichloroethan S/N ≈ 198–389 v závislosti na píku) s %RSD do 3 %.
• Slabší, přesto akceptovatelné signály: uhlíkaté tetrachlorid vykázal nižší S/N (~23) v Procedure A, ale s dobrou opakovatelností.
• Rozlišení: Obě procedury zajistily adekvátní separaci kritických párů – Procedure A dosáhla rozlišení ≥1,0 mezi acetonitrilem a dichlormethanem; Procedure B mezi acetonitrilem a cis‑1,2‑dichloroethenem, přičemž referenční rozlišení byla vyšší (např. 2,1–2,5 pro vybrané páry).
• Class 2 nově doplněné látky: metoda úspěšně analyzovala tert‑butylalkohol (TBA), cyclopentyl methyl ether (CPME) a methyl isobutyl ketone (MiBK), které byly do guideline ICH Q3C (R8) zahrnuty jako analyty.

Celkově nově navržený FID a optimalizované HS‑GC podmínky umožnily dosáhnout analytické výkonnosti potřebné pro farmakopeální testy i při použití dusíku jako nosného plynu.

Přínosy a praktické využití metody

Praktické výhody implementace této metody v QA/QC a výzkumných laboratořích:

• Ekonomická a dostupná alternativa: použití dusíku jako nosného plynu snižuje závislost na héliu a provozní náklady.
• Vysoká citlivost: nový FID zlepšuje detekční limity pro řadu těkavých organických sloučenin.
• Kompatibilita s farmakopeálními požadavky: metoda splňuje požadavky JP18 a USP <467> pro vodou rozpustné vzorky.
• Široké spektrum analyzovatelných rozpouštědel: zahrnuje Class 1 i Class 2 rozpouštědla včetně nově přidaných položek (TBA, CPME, MiBK).

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry a aplikovatelné rozšíření:

• Další optimalizace pro různé typy nosných plynů a směsí pro zvýšení robustnosti v různých provozních podmínkách.
• Rozšíření validací na vodou nerozpustné vzorky, biologické matricie a komplexní formulace, včetně mezi laboratorního porovnání s použitím N2 namísto He.
• Integrace s automatizovanými pracovními postupy a softwarovými nástroji pro zpracování dat a sledování systémové suitability v reálném čase.
• Vylepšení detektorů a kolónových materiálů pro další posun detekčních limitů a separační schopnosti, zejména pro těkavé a polos polarické látky.

Závěr

Studie demonstruje, že HS‑GC pomocí Nexis GC‑2060 s novým FID a HS‑20 NX je schopna spolehlivě analyzovat reziduální rozpouštědla Class 1 a Class 2 v souladu s JP18 a USP <467> i při použití dusíku jako nosného plynu. Metoda poskytuje dobré S/N poměry, nízkou variabilitu a vhodné rozlišení kritických párů, čímž nabízí praktickou a ekonomickou alternativu k tradičnímu použití helia.

Reference

1. Shimadzu Corporation, Application News: Residual Solvent Analysis in Pharmaceuticals with N2 Carrier Gas Using Nexis GC‑2060 and HS‑20 NX — JP 18 and USP <467> / Water‑Soluble Samples, Application No. 01‑01173‑EN, First Edition: Aug. 2026.
2. Související aplikace: Residual Solvent Analysis in Pharmaceuticals with N2 Carrier Gas Using Nexis GC‑2060 and HS‑20 NX — Water‑Insoluble Samples, Application No. 01‑01172‑EN.