The Use of PATROL UPLC Process Analysis System for Continuous Flow Chemistry Processes in a Pharmaceutical Company

Význam tématu

Continuous flow chemie představuje moderní přístup k syntéze farmaceutických látek s výhodami jako vyšší produktivita, lepší kontrola teploty a bezpečnosti. Procesní analytická technologie (PAT) založená na UPLC umožňuje rychlou, selektivní a kvantitativní analýzu reaktantů, produktů i nečistot v reálném čase, což je klíčové pro optimalizaci a škálování kontinuálních procesů.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ukázat využití systému PATROL UPLC pro monitorování a optimalizaci kontinuální reakce výroby intermediátu farmaceutické látky v dávce 160 kg. Studie porovnala klasickou offline HPLC metodu s online/at-line UPLC, demonstrovala redukci cyklu analýzy a ukázala přínos rychlého rozhodování v laboratoři i ve velkoparalelním provozu (LSL).

Použitá metodika a instrumentace

• Systém PATROL UPLC Process Analysis System
• Kolona ACQUITY UPLC C18 2,1×30 mm, 1,7 µm, teplota 60 °C
• Injektor s objemem 1 µL, průtok 1,4 mL/min
• Mobilní fáze: voda (A), acetonitril (B), 1% trifluoroctová kyselina (C)
• Gradientní program: 0–1,54 min přechod z 92 % A/5 % B na 10 % A/87 % B, poté návrat
• Software Empower 3 pro řízení a kvantifikaci, Process Sample Manager (PSM) pro automatické ředění vzorků
• DoE studie se střídáním stechiometrie a průtoků výchozích surovin RM1 a RM2

Hlavní výsledky a diskuse

• UPLC metoda zkrátila dobu analýzy z 6 min (HPLC) na 2 min v laboratorním měřítku.
• DoE odhalila, že optimální výtěžek a kvalita produktu jsou při středních průtocích RM1 a RM2; vyšší RM1 zvyšuje množství nečistot.
• Ve velkoprovozu se doba cyklu klasické HPLC (10 min) zkrátila na 3 min s PATROL, což umožnilo rychlou úpravu parametrů při změně barvy reakční směsi.
• Díky rychlé analýze se snížila ztráta produktu z ~5 kg (HPLC) na ~1,5 kg.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a selektivní kvantifikace reaktantů, produktů a nečistot v reálném čase.
• Možnost okamžité optimalizace reakčních podmínek a snížení ztrát materiálu.
• Komplement k tradičním PAT spektroskopickým metodám, zejména při monitoringu nízkoúrovňových nečistot.
• Podpora škálovatelnosti procesu od laboratorního po výrobní měřítko.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace UPLC PATROL s pokročilou automatizací a řídicími systémy pro plně kontinuální výrobu.
• Využití chemometrických modelů pro prediktivní řízení kvality procesu.
• Rozšíření aplikací na bioprocessing a multi-fázové chemické reakce.

Závěr

Systém PATROL UPLC výrazně zlepšuje rychlost, přesnost a průběžné řízení kontinuálních chemických procesů. Fast cycle time a vysoká selektivita umožňují lepší pochopení reakčních mechanismů, optimalizaci parametrů a minimalizaci odpadu, což přináší významné ekonomické a kvalitativní benefity.

Reference

• Hammond J., Preece S., Plankeele J.-M., Harden S., Janin G., Mohamed M., Hart R. The Use of PATROL UPLC Process Analysis System for Continuous Flow Chemistry Processes in a Pharmaceutical Company. Waters Corporation Application Note 720005934EN, 2017.