Efficient Method Development for the Analysis of Sunscreen Active Ingredients Using UPLC with Mass Detection and Chromatography Data Software

Význam tématu

Analýza UV filtrů v přípravcích na ochranu před slunečním zářením je klíčová pro prevenci kožních onemocnění, zejména melanomů, které tvoří nejzávažnější skupinu rakoviny kůže. Regulace obsahu chemických UV filtrů je přísná kvůli možné alergizaci a toxickým účinkům, proto je nutné spolehlivé a rychlé metody pro jejich kvantifikaci.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a optimalizovat rychlou UPLC metodu s hmotnostní detekcí pro simultánní stanovení sedmi běžných UV filtrů v kosmetických formulacích. Metoda měla umožnit vysokopropustný screening různých kolon, mobilních fází a provozních podmínek v automatizovaném režimu.

Použitá metodika a instrumentace

Pro screening byly použity krátké kolony UPLC (2,1×50 mm, částice 1,7–1,8 µm) s různými stacionárními fázemi (BEH C18, C8, Phenyl, HSS C18, HSS T3) a mobilní fáze metanol nebo acetonitril v kombinaci s vodou upravenou na pH 2,2 (formiová kyselina) nebo pH 4,4 (amonný formiát). Detekce byla realizována kombinovaně pomocí PDA a hmotnostního detektoru QDa v režimu ESI+ a rozsahu m/z 100–900. Data byly řízeny a analyzovány v softwaru Empower 3 s využitím funkcí Mass Analysis, custom fields a custom reporting.

Hlavní výsledky a diskuse

Hmotnostní detekce umožnila spolehlivě sledovat eluce jednotlivých UV filtrů v reálném čase a eliminovat ruční injektování jednotlivých standardů. Pomocí custom reportů v Empower 3 bylo možné automaticky vyhodnotit počet píků, celkovou resoluci i šířku píků pro každou injekci. Nejlepší výsledky vykázala kolona BEH C18 při pH 2,2 v metanolu. Optimalizovaný gradient (70 % B po 2 min, přechod na 95 % B během 4,5 min, držení a reekvilibrace) umožnil baseline separaci všech sedmi UV filtrů za méně než 10 minut. Validace na třech komerčních vzorcích prokázala shodu naměřených koncentrací s deklarovanými hodnotami a splnění EU předpisů.

Přínosy a praktické využití

Nová metoda nabízí výrazné zrychlení vývoje analýz oproti konvenčním HPLC, automatizovanou výměnu kolon a mobilních fází, přesnou identifikaci píků díky hmotnostní detekci a možnost rychlého rozhodování díky custom reportům. Metoda je vhodná pro rutinní kontrolu kvality a regulované laboratoře v kosmetickém průmyslu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Dalšími kroky mohou být integrace strojového učení pro predikci optimálních podmínek, rozšíření metody na širší spektrum kosmetických složek či biologických matric, a využití zelených rozpouštědel pro udržitelnější chromatografii. Vývoj sofistikovaných datových nástrojů umožní ještě vyšší automatizaci a robustnost metody.

Závěr

Studie prokázala, že kombinace UPLC se hmotnostní detekcí a pokročilou analýzou dat v Empower 3 umožňuje efektivní vývoj metod pro stanovení UV filtrů. Navržený přístup zkracuje čas metody, zvyšuje spolehlivost výsledků a je připraven pro implementaci v průmyslových a regulačních laboratořích.

Použitá instrumentace

• ACQUITY UPLC H-Class PLUS System s 6portovým Column Manager
• ACQUITY UPLC BEH C18, C8, Phenyl, HSS C18 a HSS T3 kolony (2,1×50 mm)
• ACQUITY UPLC PDA a QDa detektor
• Empower 3 Chromatography Data Software

Reference

1. Guy GP et al. Vital Signs: Melanoma Incidence and Mortality Trends and Projections. MMWR Morb Mortal Wkly Rep. 2015;64(21):591–596.
2. Guy GP et al. Prevalence and Costs of Skin Cancer Treatment in the US. Am J Prev Med. 2015;48:183–187.
3. Stern RS. Prevalence of a History of Skin Cancer in 2007: Results of an Incidence-based Model. Arch Dermatol. 2010;146(3):279–282.
4. Robinson JK. Sun Exposure, Sun Protection, and Vitamin D. JAMA. 2005;294(12):1541–1543.
5. World Health Organization. Solar Ultraviolet Radiation: Global Burden of Disease from Solar Ultraviolet Radiation. Environmental Burden of Disease Series No. 13; 2006.
6. Islami F et al. Proportion and Number of Cancer Cases and Deaths Attributable to Potentially Modifiable Risk Factors in the United States. Cancer J Clin. Published online Nov 21, 2017. doi:10.3322/caac.21440.
7. He QS, Xu N, Liao SF. Determination of 12 Sunscreen Agents in Cosmetics by High Performance Liquid Chromatography. Chin J Chromatogr. 2011;29:762–767.
8. Pirotta G. Household and Personal Care Today. 2015;10(4):19–24.
9. Salvador A, Chisvert A. Sunscreen Analysis: A Critical Survey on UV Filters Determination. Anal Chim Acta. 2005;537(1):1–14.