Application of Vacuum Jacketed UHPLC Columns Coupled with Mass Spectrometry in High Throughput Pharmaceutical Analysis

Význam tématu

Moderní farmaceutická analýza vyžaduje vysokou rychlost, citlivost a rozlišení při separaci farmakologických sloučenin a jejich metabolitů. Použití sub-2 µm chromatografických částic přináší výrazné zlepšení výkonu UHPLC, ale současně zvyšuje tření a následné zahřívání kolony, což degraduje separaci. Zavedení vakuově pláštěných kolon (VJC) v kombinaci s vhodným pouzdrem redukuje tepelnou ztrátu a umožňuje dosažení ostrých píků při velmi krátké době analýzy.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na aplikaci vakuově pláštěných UHPLC kolon spojených s hmotnostní spektrometrií pro rychlou a přesnou analýzu metabolismu verapamilu. Cílem bylo ověřit, zda VJC/MS umožní separaci verapamilu a jeho hydroxylovaných metabolitů během jedné minuty s lepším rozlišením než konvenční LC/MS.

Použitá metodika

Vzorky se připravily inkubací mikrosomálního proteinu (1 mg/mL) s 50 µM substrátu v fosfátovém pufru při 37 °C. Reakce byly spuštěny přidáním UDPGA a NADPH (20 mM), poté po 5 min proběhla denaturace acetonitrilem, odstředění a naředění vodou.

Použitá instrumentace

• UHPLC systém: Waters ACQUITY I-Class, průtok 0,6 mL/min, gradient od 0 do 100 % organické fáze
• Kolony: 2,1 × 50 mm, sub-2 µm BEH C18 konvenční a vakuově pláštěné (VJC)
• MS systém: Xevo G2-XS Q-ToF, kapilární napětí 2 kV, kuželové napětí 50 V, zdroj 140 °C, desolvační teplota 600 °C
• Akvizice: MSE režim 50–1000 Da

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza s VJC/MS prokázala separaci verapamilu a jeho hydroxylovaných metabolitů za méně než 1 minutu. V porovnání s konvenční LC/MS byly dosaženy užší píkové šířky, vyšší výšky píků a lepší chromatografické rozlišení. Minimalizace postkolonového šíření díky umístění kolony v těsné blízkosti ESI zdroje rovněž přispěla k lepší reprodukovatelnosti.

Přínosy a praktické využití metody

• Extrémně krátké doby analýzy vhodné pro vysokopropustné farmaceutické screeny
• Zvýšená citlivost a rozlišení kritické pro sledování nízkokoncentrovaných metabolitů
• Jednoduchá integrace díky plug-and-play princpu vakuově pláštěných kolon
• Redukce spotřeby organické fáze a zvýšení throughputu laboratoře

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření VJC/MS na další farmaceutické aplikace, včetně metabolomického profilování a toxikokinetiky. Dalšími kroky mohou být integrace s automatizovanými systémy pro přípravu vzorků, spojení s vysokým rozlišením (HRMS) a rozvoj adaptivních gradientů pro ještě rychlejší separace.

Závěr

Vakuově pláštěné UHPLC kolony spojené s hmotnostní spektrometrií představují efektivní řešení pro vysokopropustnou analýzu farmak a jejich metabolitů. Metoda kombinuje rychlost, citlivost a vysoké rozlišení, přičemž eliminuje nevýhody třením indukovaného zahřívání.

Reference

1. Gritti F. Vacuum-Jacketed Columns: Maximum Efficiency, Easy Deployment Without Oven, and Improved LC–MS Performance, LCGC Special Issue, 2019, 32(5):8–13
2. Plumb R. et al. High-Throughput UHPLC/MS/MS-Based Metabolic Profiling Using a Vacuum Jacketed Column, Anal. Chem., 2021, 93(30):10644–10652