Quantifying more with less: Implementing charged aerosol detection to improve drug safety

Význam tématu

Profesionální kontrola kvality léčiv je klíčová pro bezpečnost pacientů. Moderní analytické metody musejí spolehlivě detekovat a kvantifikovat ve stopových koncentracích nejen aktivní složky, ale i nechromoforové a obtížně ionizovatelné nečistoty. Charged aerosol detection (CAD) představuje univerzální řešení pro měření polokovových a nevolatilních sloučenin, doplňující tradiční UV a MS detekci.

Cíle a přehled studie

Úkolem týmu Univerzity ve Würzburgu pod vedením prof. Holzgrabe bylo porovnat výkonnost CAD s evaporativní světelnoskopickou detekcí (ELSD) a ověřit přínos CAD při kvantifikaci stopových nečistot a běžných excipientů v léčivých přípravcích. Studie si kladla za cíl optimalizovat nastavení CAD (power‐function, teplota odpařování) a implementovat metodu do laboratorního workflow pro rychlé a přesné stanovení impurit.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika vychází z UHPLC separace na systému Thermo Scientific Vanquish Duo s úzkobarevnými kapilárami, které minimalizují rozšíření píků mezi kolónou a detektorem. Detekce probíhala paralelně CAD (Vanquish CAD H) a DAD (220 nm). Pro gradientní eluci byl využit re‐verzní gradient, který udržuje složení mobilní fáze při vstupu do CAD konstantní. Data se snímala a vyhodnocovala v Chromeleon CDS.

Použitá instrumentace

• UHPLC systém Thermo Scientific Vanquish Duo
• Charged Aerosol Detector Thermo Scientific Vanquish CAD H
• Diode Array Detector (DAD) Thermo Scientific Vanquish
• Autosampler Thermo Scientific Vanquish Flex
• Chromeleon Chromatography Data System

Hlavní výsledky a diskuse

• CAD prokázalo vyšší citlivost než ELSD, zejména u nízkých koncentrací nečistot, a lineárnější m-křivku odezvy bez sigmoidálních artefaktů.
• V porovnání s předchozí generací CAD bylo dosaženo lepší citlivosti napříč celou hmotnostní škálou.
• Průtokový test s 18 standardy ukázal téměř jednotnou relativní odezvu (<5 % RSD) pro polonevolatilní analyty, což zjednodušuje kvantifikaci bez potřeby individuálních korekčních faktorů.
• Dodatečná inline DAD detekce umožnila ověřit čistotu píků UV-aktivních látek a snadno identifikovat případné koeluční artefakty.
• CAD se ukázalo jako intuitivní pro uživatele: po stručném zaškolení lze software obsluhovat efektivně a exportovat výsledky v požadovaném formátu.

Přínosy a praktické využití metody

• Universalita detekce: CAD zachytí všechny nevolatilní a polonevolatilní složky, včetně excipientů bez chromoforu.
• Zvýšená přesnost v hodnocení stopových nečistot ve farmaceutických přípravcích, včetně degradantů bez UV absorpčního chromoforu.
• Možnost rychlé integrace nové metody do stávajících procesů QA/QC v laboratořích farmaceutického průmyslu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Dálková optimalizace parametru power‐function a teploty odpařování pro lineární odezvu napříč širším spektrem sloučenin.
• Integrace CAD s novými typy kolón (HILIC, mixed mode) pro širší škálu aplikací v analýze polárních a amfoterních látek.
• Automatizace metod pomocí laboratorních robotů a pokročilá datová analýza v rámci Pharma 4.0.
• Další rozšíření do kontroly excipientů a komplexních formulací biologických léčiv.

Závěr

Charged aerosol detection představuje účinné doplnění tradičních detekčních metod v analytické chemii léčiv. Díky vysoké citlivosti, uniformní odezvě a snadné integraci do UHPLC systémů přispívá k přesnějšímu hodnocení nečistot i nechromoforových složek. Implementace CAD u Univerzity ve Würzburgu potvrdila praktičnost a spolehlivost metody pro rutinní kontrolu kvality a studium impurit.

Reference

1. Holzgrabe U.; Schilling K.; Pawellek R.; Scherf-Clavel O. With united forces against impurities: Complementary detectors in pharmacopoeia analysis. Wiley Analytical Science Magazine. 2021.
2. Pawellek R.; Schilling K.; Holzgrabe U. Impurity profiling of l-aspartic acid and glycine using HPLC‐CAD and UV detection. J. Pharm. Biomed. Anal. 2020;183:113149.
3. Walther R.; Holzgrabe U. Simplification of pharmacopoeial LC methods for statins by hyphenated UV and CAD. J. Pharm. Biomed. Anal. 2023;225:115218.
4. Pawellek R.; Holzgrabe U. Influence of mobile phase composition on hyphenated UV and CAD for impurity profiling of vigabatrin. J. Pharm. Biomed. Anal. 2021;201:114110.
5. Pawellek R.; Muellner T.; Gamache P.; Holzgrabe U. Power function setting in CAD for linearization of detector response: Optimization strategies. J. Chromatogr. A. 2021;1637:461844.