Polysorbate 80 profiling by HPLC with mass and charged aerosol detection

Význam tématu

Polysorbate 80 je neiontové povrchově aktivní činidlo široce využívané v lékařských, biotechnologických i kosmetických formulacích. Jeho složení se může mezi výrobními šaržemi výrazně lišit, což ovlivňuje stabilitu, rozpustnost a kritickou mikelární koncentraci finálních produktů. Spolehlivá a rychlá kontrola lot-to-lot variability polysorbátu 80 proto představuje klíčový krok v procesu vývoje a výroby léčiv i dalších aplikací s přísnými požadavky na konzistenci.

Cíle a přehled studie

Cílem této práce bylo navrhnout a ověřit vysoce informační HPLC metodu pro fingerprinting polysorbátu 80, která:

• rozděluje komponenty podle stupně esterifikace,
• umožňuje kvantitativní profilaci bez potřeby čistých standardů,
• detekuje variabilitu mezi dodavateli a šaržemi,
• doplní kvantitativní CAD analýzu kvalitativní identifikací pomocí hmotnostní detekce.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky polysorbátu 80 (koncentrace 0,5–2,5 mg/mL) byly analyzovány na UHPLC systému Vanquish Flex Duo s Reverzní fází C18 (150×2,1 mm, 2,6 μm). Mobilní fáze A byla 5 mM roztok amonného formiátu pH 4,8, fáze B směs izopropanolu a acetonitrilu 50/50 (v/v). Gradientní program zahrnoval inicializaci na 9 % B, dosažení 100 % B do 35 min a návrat na 9 % B. Kolona byla udržována při 50 °C, průtok 0,4 mL/min, objem injekce 10 μL. Detekce probíhala:

• Charged aerosol detector (CAD) s inverzním gradientem pro zajištění jednotné odezvy bez nutnosti standardů.
• Single quadrupole mass detector ISQ EM (HESI), rozsah m/z 350–2000.

Hlavní výsledky a diskuse

Chromatogramy CAD odhalily čtyři skupiny komponent podle stupně esterifikace:

• G1: volný polyoxyethylén a polyoly (sorbitan, isosorbid).
• G2: mono-estery olejové kyseliny.
• G3: di-estery.
• G4: tri- a tetra-estery.

Inverzní gradient zajistil konstantní citlivost napříč elucí, zatímco standardní gradient zvýhodňoval pozdní estery. Hmotnostní detekce potvrdila identitu hlavních složek dle amoniakálních aduktů a odpovídajících rozdílů 14,7–44,0 m/z pro různé náboje. Linearity platila v rozsahu 0,5–2,5 mg/mL (R2>0,998). Rozdíly v relativním zastoupení skupin odrážely rozdílnou čistotu a složení dodavatelských šarží.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá detekce nesrovnalostí surového materiálu před výrobou formulace.
• Profilování bez drahých a časově náročných kvantitativních standardů.
• Jednoduché nastavení a obsluha CAD i MS detektoru.
• Podpora QA/QC kontroly při výrobě biotechnologických a farmaceutických přípravků.

Budoucí trendy a možnosti využití

Metodu lze rozšířit o multidimenzionální chromatografii nebo vysoko­rozlišovací hmotnostní spektrometrii pro detailní charakterizaci nízko­úrovňových nečistot. Rovněž je přínosné sledovat dlouhodobou stabilitu formulací a aplikovat přístup na jiné polysorbáty či povrchově aktivní látky. Integrace dat do pokročilých modelů predikce degradace a kvality suroviny dále zvýší efektivitu vývoje.

Závěr

Navržená HPLC metoda s CAD detekcí a inverzním gradientem umožňuje efektivní a reprodukovatelnou fingerprinting polysorbátu 80 bez nutnosti standardů a poskytuje kvalitativní doplněk formou MS identifikace. Tento přístup zkracuje čas QC analýz a zvyšuje spolehlivost kontroly surovin.

Reference

1. Tomlinson A, Zarraga IE, Demeule B. Characterization of polysorbate ester fractions and implications on protein drug product stability. Molecular Pharmaceutics. 2020;17(7):2345–2353.
2. Doshi N, Martin J, Tomlinson A. Improving prediction of free fatty acid particle formation in biopharmaceutical drug products: incorporating ester distribution during polysorbate 20 degradation. Molecular Pharmaceutics. 2020;17(11):4354–4363.
3. Lobback C, Backensfeld T, Funke A, Weitschies W. Quantitative determination of nonionic surfactants with CAD. Chromatography Techniques. 2007;10:18–20.
4. Fekete S, Ganzler K, Fekete J. Fast and sensitive determination of Polysorbate 80 in solutions containing proteins. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 2010;52(5):672–679.
5. Li Y, Hewitt D, Lentz YK, Ji J, Zhang TY, Zhang K. Characterization and stability study of polysorbate 20 in therapeutic monoclonal antibody formulation by multidimensional ultrahigh-performance liquid chromatography–charged aerosol detection–mass spectrometry. Analytical Chemistry. 2014;86(10):5150–5157.
6. Thermo Fisher Scientific. Application Note: HPLC-Charged aerosol detector; surfactants and emulsifiers. AN73979-EN. 2021.
7. Thermo Fisher Scientific. Technical Note: Why use charged aerosol detection with inverse gradient? TN-73449.