Enhancing Achiral Purification Workflows in Drug Discovery with Open-Access SFC-MS Purification Platform

Význam tématu

V oblasti objevování nových léčiv je klíčové efektivně izolovat a purifikovat cílové molekuly ve vysoké čistotě a s minimální spotřebou organických rozpouštědel. Superkritická fluidní chromatografie spojená s hmotnostní spektrometrií (SFC-MS) představuje moderní přístup, který díky optimalizaci separačních podmínek a automatizovanému škálování zvyšuje produktivitu purifikačních procesů bez závislosti na zkušenostech operátora.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie Masuda a Kubota (Shimadzu Corporation) bylo vyvinout otevřenou platformu pro screening a purifikaci nízkomolekulárních farmaceutik pomocí SFC-MS a automatizovaného škálovacího algoritmu. Klíčové body:

• Nasazení tří typů achirálních stacionárních fází (PolyVP, PBr, Diol II) pro široké spektrum sloučenin.
• Návrh otevřeného softwaru, který doporučí optimální kolonové podmínky a zařídí nadstavbové gradienty pro preparativní separaci.
• Validace na modelových směsích sedmi známých farmaceutických sloučenin.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika se skládá ze dvou kroků:

1. Screening na analytické SFC-MS (Nexera UC) s gradientními profily B: CO₂/methanol (0,1 %), detekce PDA @254 nm a MS v módu ESI/APCI.
2. Preparativní purifikace na Nexera UC Prep se stejnou stacionární fází a automaticky zvoleným počátečním složením B podle retenční doby analytického běhu.

Použitá instrumentace:

• Chromatograf: Shimadzu Nexera UC (analytický) a Nexera UC Prep (preparativní)
• Kolony: Shim-pack UC-PolyVP (50×3 mm, 3 µm), UC-PBr, Diol II; preparativní 250×20 mm, 5 µm
• MS: DUIS ESI/APCI, sken m/z 150–1000, sušicí plyn N₂
• Otevřený software: modul pro screening, generování připomínek a škálovacích parametrů

Hlavní výsledky a diskuse

Automatizovaný škálovací algoritmus odvodil lineární vztahy mezi retenčními časy a počáteční koncentrací gradientu pro každou kolonu. Všechny tři stacionární fáze vykázaly vysokou věrnost modelu (R²>0,97).
Praktické příklady na směsích nitronaftalenu, theofylinu, nifedipinu, paracetamolu, hydrokortisonu, glibenclamidu a indapamidu potvrdily, že:

• Výběr optimální kolony ve screeningu zajišťuje >95% čistotu tříštěných frakcí.
• Metoda on-column dilution u preparativní injekce dovoluje zvětšit objem bez zhoršení separace.

Přínosy a praktické využití metody

Implementace otevřené SFC-MS platformy umožňuje:

• Standardizaci purifikačního workflow nezávisle na operátorovi.
• Rychlý přechod od screeningových dat k preparativní purifikaci.
• Úsporu CO₂ a methanolového eluentu díky optimalizovanému gradientu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Predikce ukazují rozšíření platformy o:

• Moduly pro chirální separace SFC-MS.
• Integraci s laboratorními informačními systémy (LIMS) pro online reporting.
• Strojové učení pro automatické vylepšování škálovacích algoritmů.

Závěr

Studie demonstruje, že otevřená SFC-MS purifikační platforma s automatizovaným škálováním dosahuje vysoké účinnosti i při separaci blízce elujících farmaceutik. Metoda snižuje spotřebu rozpouštědel, zkracuje čas vývoje purifikačního postupu a zpřístupňuje proces i méně zkušeným laborantům.

Reference

• Masuda Y., Kubota R. Enhancing Achiral Purification Workflows in Drug Discovery with Open-Access SFC-MS Purification Platform. Shimadzu Corporation, Analytical & Measuring Instruments Division, Solutions COE.