A Novel Approach Using UPLC-Tof MSE and the UNIFI Scientific Information System to Facilitate Impurity Profiling of Pharmaceuticals

Význam tématu

Profil nečistot účinné látky je klíčový pro zajištění bezpečnosti, kvality a stability léčiv. Impurity profiling umožňuje detailní porozumění syntetickým a degradačním procesům, usnadňuje regulaci kvality a podporuje vývoj bezpečných farmaceutických přípravků.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo představit novou metodiku pro komplexní profilování nečistot aripiprazolu využitím ultra výkonné kapalinové chromatografie (UPLC) v kombinaci s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií (HRMS) v režimu MS E a integrovaným systémem UNIFI. Práce zahrnovala vynucené degradace aripiprazolu za zásaditých a oxidačních podmínek, identifikaci degradačních produktů a jejich správu prostřednictvím UNIFI Scientific Information System.

Použitá metodika a instrumentace

• Vynucená degradace: zásaditá (0,1 mM NH4OH, 80 °C, vzorky odebírané po 0, 6, 24, 48, 72 a 96 hodinách) a oxidační (30% H2O2) za standardních podmínek před chromatografií.
• Chromatografie: systém ACQUITY UPLC I-Class (FTN) s BEH C18 kolonkou (2,1 × 150 mm, 1,7 µm), teplota 45 °C, objem injekce 0,5 µL, průtok 0,4 mL/min, gradient vody/formické kyseliny – acetonitrilu/formické kyseliny, doba analýzy 11 minut.
• Mass spectrometry: Xevo G2-XS QTof v režimu ESI+, rozsah skenování 50–1200 m/z, nízká energie 6 eV, vysoká energie ramp 25–45 eV, scan time 0,1 s, referenční hmota leucine enkephalin [M+H]+ 556,2766 m/z.
• Software: UNIFI Scientific Information System verze 1.8.1 s aplikacemi Accurate Mass Screening a Metabolite Identification Application.

Hlavní výsledky a diskuse

MS E režim umožnil simultánní akvizici spekter prekurzorů a fragmentů v jediné injekci bez předběžného výběru iontů. Do vědecké knihovny UNIFI byly přidány známé i predikované degradanty aripiprazolu, přičemž workflow v UNIFI poskytlo přehlednou vizualizaci PDA chromatogramů, extrahovaných iontových chromatogramů (XIC) a obou kanálů spekter MS E.

Impurity hierarchy map zobrazil vztah mezi API a jeho degradačními produkty, zatímco automatizovaná lokalizace transformací identifikovala konkrétní místo modifikace na molekule. Trend plot sledoval kinetiku tvorby hlavního oxidovaného produktu (m/z 285,092), a elucidation toolset odhalil další neznámé nečistoty pomocí halogenového vyhledávání, izotopického vzoru a neutrálních ztrát.

Přínosy a praktické využití metody

• Komplexní detekce a identifikace známých i neznámých degradantů v jediné analýze.
• Vysoká přesnost hmotnostního měření přispívá k jistému strukturálnímu přiřazení.
• Automatizované pracovní postupy výrazně zrychlují vyhodnocení dat.
• Centralizované ukládání a opakované využití charakteristik nečistot v knihovně UNIFI.
• Možnost přizpůsobení workflow pro různá API a podmínky degradace.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace strojového učení a umělé inteligence pro pokročilou predikci degradace a návrh struktur.
• Využití cloudových knihoven pro sdílení a porovnávání dat mezi laboratořemi.
• Propojení s LIMS a dalšími informačními systémy pro komplexní správu dat.
• Rozšíření databáze transformací o speciální chemické a biologické procesy.
• Adaptace metodiky na další třídy API a komplexní farmaceutické formulace.

Závěr

Kombinace UPLC/MS E a UNIFI představuje vysoce efektivní a flexibilní platformu pro profilování nečistot farmaceutik. Umožňuje komplexní akvizici a rychlou analýzu dat, podporuje hluboké porozumění syntetickým a degradačním mechanizmům a zvyšuje efektivitu vývoje stabilních a bezpečných léčiv.

Reference

• Jones MD, Plumb RS. The application of sub 2-µm particle liquid chromatography operated high mobile linear velocities coupled to orthogonal accelerated time-of-flight mass spectrometry for the analysis of ranitidine and its impurities. Journal of Separation Science. 29:2409–2420, 2006.
• Freed AL, Kale U, Ando H, Rossi DT, Kingsmill CA. Improving the detection of degradants and impurities in pharmaceutical drug products by applying mass spectral and chromatographic searching. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 35(4):727–738, 2004.
• Waters Corporation. An overview of the principles of MS E, the engine that drives MS performance. White paper P/N 720004036EN, October 2011.
• Srinivas KSV, Buchireddy R, Madhusudhan G, Mukkanti K, Srinivasulu P. Stress degradation studies on aripiprazole and development of a validated stability indicating LC method. Chromatographia. 68(7/8):635–640, 2008.
• Reddy GVR, Kumar AP, Reddy BV, Kumar P, Gauttam HD. Identification of degradation products in aripiprazole tablets by LC-QToF mass spectrometry. European Journal of Chemistry. 1(1):20–27, 2010.
• Twohig M, O’Leary M, Cleland G. Methodology for identification of pesticide metabolites in complex matrices using UPLC-ToF/MS E and the UNIFI scientific information system. Waters application note P/N 720005357EN, April 2015.