Effcient method development based on Analytical Quality by Design with LabSolutions MD software

Význam tématu

Vývoj analytických metod pro malé molekuly v oblasti farmaceutické analýzy vyžaduje vysokou robustnost a opakovatelnost. Přístup Analytical Quality by Design (AQbD) podporuje systematické navrhování metod na základě experimentálního návrhu, analýzy faktorů ovlivňujících separaci a vymezení bezpečného provozního prostoru (design space). Použití softwarového řešení LabSolutions MD zvyšuje efektivitu a kvalitu vývoje díky automatizaci plánování experimentů, identifikaci sloučenin a simulaci chromatogramů.

Cíle a přehled studie

Studie popisuje trojfázový workflow AQbD v LabSolutions MD: screening, optimalizaci a validaci analytické metody pro stanovení 14 analyzovaných látek (včetně modelových malých molekul a jejich nečistot). Hlavním cílem je ukázat, jak software podporuje:

• rychlý výběr mobilních fází a kolon,
• optimalizaci podmínek pomocí návrhu experimentů,
• vybudování design space pro robustnost,
• automatickou identifikaci sloučenin a hodnocení robustnosti.

Použitá instrumentace

• Kapalinový chromatografický systém Shimadzu s funkcí solvent blending
• Softwarové moduly LabSolutions MD pro návrh experimentů, Peak Tracking, simulaci chromatogramů a analýzu rozptylu (ANOVA)
• Kolony Shim-pack Scepter (C18-120, C8-120, C4-300, Phenyl-120, PFPP-120) a GIST C18 AQ HQ
• UV detector SPD-M40 (Max plot 220–400 nm)

Použitá metodika

Screeningová fáze proběhla plným faktoriálním designem (2 pH hladiny, 3 organická rozpouštědla, 6 kolon) se 36 měřeními. Další fáze optimalizace zahrnovala návrh experimentu pro organický poměr (30–70 %), teplotu kolony (35–45 °C) a konečnou koncentraci gradientu (75–85 %). Robustnost byla ověřena změnou organického poměru a teploty o ± 1 jednotku.

Hlavní výsledky a diskuse

Screening identifikoval jako nejlepší podmínky: 20 mM fosfátový pufr pH 6,8, 50:50 acetonitril/methanol a kolonu Shim-pack Scepter Phenyl-120. Optimalizací na design space softwaru byla stanovena robustní metoda: gradient do 80 % v 11 min, teplota 39 °C, průtok 0,7 mL/min. Analýza rozptylu potvrdila, že mobilní fáze a výběr kolony jsou klíčové faktory separace. Simulace chromatogramů umožnila ověření průběhu separace bez dalšího běhu analýz. Robustnost byla prokázána minimálními změnami retence při variacích organického poměru a teploty.

Přínosy a praktické využití metody

Implementace AQbD a LabSolutions MD zkracuje čas vývoje metod, snižuje počet experimentů a riziko lidské chyby, zvyšuje důvěryhodnost a opakovatelnost výsledků. Automatická identifikace látek a simulace chromatogramů usnadňují interpretaci dat a zrychlují rozhodování.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může zahrnovat integraci strojového učení pro predikci optimálních podmínek, rozšíření AQbD přístupu na vyšší rozměr fyzikálně-chemických parametrů, automatizovanou kontrolu kvality v reálném čase a aplikaci na složitější biologické matricové vzorky.

Závěr

Práce ukazuje, že kombinace AQbD přístupu se softwarovým nástrojem LabSolutions MD přináší efektivní, robustní a plně validovatelnou metodiku vývoje kapalinových chromatografických metod pro malé molekuly. Systematické využití návrhu experimentů, analýzy rozptylu a simulací usnadňuje optimalizaci a zajišťuje spolehlivé provozní podmínky metody.