Analytical Quality-by-Design Based Method Development for the Analysis of Formoterol, Budesonide, and Related Compounds Using UHPLC-MS

Význam tématu

Analytické metody vyvinuté podle principu Analytical Quality-by-Design (AQbD) poskytují systematický a rizikově orientovaný přístup k vývoji chromatografických postupů, který zaručuje robustnost a předvídatelný výkon během celého cyklu životnosti metody. Pro stanovení formoterolu, budesonidu a souvisejících sloučenin je tento přístup klíčový pro uspokojení nároků farmaceutické výroby, kontroly kvality i regulačních požadavků.

Cíle a přehled studie / článku

Studie cíleně řešila vývoj vysoce výkonné UHPLC-MS metody pro simultánní analýzu formoterolu, budesonidu a jejich příbuzných látek. Kromě dosažení vysoké citlivosti a selektivity bylo důležité definovat operabilní oblast metody (MODR), která zabezpečuje požadované výkonnostní charakteristiky v širokém rozsahu provozních podmínek.

Použitá metodika a instrumentace

Pro zefektivnění vývoje byl použit přístup AQbD podporovaný softwarem Fusion QbD a chromatografickou platformou ACQUITY Arc řízenou Empower 3 CDS. Optimalizace probíhala ve třech fázích:

• Fáze 1 – screening chemických podmínek (pH mobilních fází, různé stacionární fáze, gradientní časy).
• Fáze 2 – jemná optimalizace parametrů (teplota kolony, průtok, pH vybraného pufru).
• Fáze 3 – verifikace předpovědí v reálných injekcích.

Instrumentace:

• ACQUITY Arc System s Quaternary Solvent Manager, Sample Manager, column heater, PDA detektorem a QDa hmotnostním detektorem (ESI+).
• Empower 3 Chromatographic Data System s modulem S-Matrix Fusion QbD.
• Kolony: BEH C18, BEH Shield RP18, CORTECS T3, CORTECS Phenyl, HSS PFP (3.0×100 mm, 2.5 μm).

Hlavní výsledky a diskuse

Ve screeningové fázi pod nízkým pH bylo nejlepších separací dosaženo na BEH C18 pH 2.0 s 20minutovým gradientem. Další vysokopH screening (pH 6.7–10.7) značně zlepšil tvar píku formoterolu (t ≤1.5), přičemž optimem se ukázalo pH ~9.6 a gradient 25 minut. V optimalizační fázi byla definována široká operabilní oblast (30–50 °C, průtok 0.35–0.5 mL/min, pH 8.0–9.0) s minimálním rozlišením ≥2.0 a přípustnými parametry tvaru píku. Verifikace ve čtyřech opakovaných vstupech potvrdila shodu skutečných výsledků s předpověďmi software (počet píků, rozlišení, tailing).

Přínosy a praktické využití metody

Tento AQbD přístup výrazně zkracuje dobu vývoje chromatografické metody díky automatizovanému navrhování experimentů a analýze citlivosti parametrů. Výsledná metoda je robustní, validovatelná a snadno přenositelná mezi laboratořemi, což přispívá k efektivní kvalitativní a kvantitativní kontrole těchto farmaceuticky významných látek.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozšíření AQbD metrik o strojové učení a prediktivní modelování, integrace s plně automatizovanými platformami i cloudovými nástroji pro sdílení dat. Tyto přístupy umožní rychlejší adaptaci metod na nové molekuly, zkrátí dobu vývoje a zlepší monitoring kvality v reálném čase.

Závěr

Implementace AQbD pomocí Fusion QbD a ACQUITY Arc vedla k vysoce konzistentní a robustní UHPLC-MS metodě pro stanovení formoterolu, budesonidu a jejich příbuzných sloučenin. Definice MODR a PAR zajišťuje předvídatelnost výkonu metody a usnadňuje její validaci a přenos.

Reference

1. ICH Q8(R2): Pharmaceutical Development (August 2009).
2. Reid G.L.; Morgado J.; Barnett K.; Harrington B.; Wang J.; Harwood J.; Fortin D. Analytical quality-by-design (AQbD) in pharmaceutical development. American Pharmaceutical Review 2013, 144191.
3. Chatfield M.A.K.B.M.; Karmarkar E.H.P.J.S.; Andy A.M.A.M.P.; Trone R.D.S.M.D.; Zhao Q.W.Z.W.Y. Evaluating progress in analytical quality by design. Pharmaceutical Technology 2017, 41(4), 52–59.
4. Alkhateeb F.L.; Rainville P. Applying a software-assisted analytical quality-by-design approach for the analysis of formoterol, budesonide, and related compounds by UPLC-MS. Application Note-Waters Corporation, 720006654EN (2019).