Analysis of nitrite and nitrate from microcrystalline cellulose by IC-MS

Význam tématu

Nitrity a dusičnany jsou klíčovými analytickými cíli v oblasti farmaceutické kvality z důvodu jejich role jako prekurzorů N-nitrosaminů, které jsou potenciálně karcinogenní. Monitoring těchto aniontů v excipientech, jako je mikrokrystalická celulóza (MCC), je nezbytný pro zajištění shody s regulacemi, řízení reakční kinetiky během syntézy API a minimalizaci rizik v konečných formulacích.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo demonstrovat citlivou a spolehlivou metodu pro stanovení stopových hladin nitritu a dusičnanu v mikrokrystalické celulóze pomocí iontové chromatografie spojené s hmotnostní spektrometrií (IC-MS) v režimu vybraného iontového monitorování (SIM). Studie se zaměřila na optimalizaci chromatografie, využití generovaného hydroxidu draselného (KOH) jako eluentu a ověření analytických parametrů: linearity, přesnosti (recovery) a vhodnosti postupu pro rutinní použití v analytických laboratořích.

Použitá metodika

• Vzorkování a příprava: 0,1 g MCC rozpuštěno v 10 mL deionizované vody, vortex 1 min, filtrace přes 0,2 µm nylonový filtr. Do chromatografie byly vstřikovány filtrované vzorky.
• Standardy: zásobní roztoky 1000 ppm připraveny z NaNO2 (1,499 g/L) a NaNO3 (1,371 g/L). Pracovní standardy připraveny bezprostředně před analýzou: nitrit 1,0–150 ppb, dusičnan 1,0–70,0 ppb.
• Chromatografické podmínky: eluent 20 mM KOH generovaný EGC-KOH cartridge; tok 0,25 mL/min; kolona AS11-HC (2 mm × 250 mm) s guard kolonkou 2 mm × 50 mm; teplota kolony 30 °C; injekční objem 250 µL; doba běhu 30 minut.
• Suppressor: DRS 600 (2 mm), externí regenerace vodou přes AXP pumpu při 0,3 mL/min, proud do suppressoru 13 mA.
• Detekce MS: ISQ EC jednopólový hmotový analyzátor v režimu SIM; monitorované ionty m/z 46.3 (nitrit) a m/z 62.1 (dusičnan). Režim polarity: záporný.

Použitá instrumentace

• Thermo Scientific Dionex RFIC systém s Eluent Generator Cartridge (EGC-KOH)
• Thermo Scientific Dionex IonPac AS11-HC kolona a guard kolona
• Thermo Scientific Dionex DRS 600 Dynamically Regenerated Suppressor
• Thermo Scientific ISQ EC Single Quadrupole Mass Spectrometer (SIM režim)
• Thermo Scientific Dionex AS-AP autosampler a Chromeleon CDS software

Hlavní výsledky a diskuse

• Linearity: nitrit vykázal vynikající lineární korelaci v rozsahu 1,0–150 ppb (R2 > 0,999); dusičnan v rozsahu 1,0–70,0 ppb (R2 > 0,999).
• Přesnost (recovery): zjištěné průměrné recoveries byly 104 % pro nitrit a 91 % pro dusičnan, což potvrzuje dobrou přesnost metody při analýze vzorků MCC.
• Selektivita a potlačení interferencí: použití SIM režimu MS významně zredukovalo interferující signály, které by jinak omezovaly spolehlivost detekce při měření pomocí vodivostní detekce.
• Citlivost: metoda umožňuje detekovat stopové hladiny nitritu a dusičnanu v ppb rozsahu; autoři uvádějí snížený detekční limit vhodný pro analýzu stopových kontaminantů v excipientech.
• Praktická robustnost: postup přípravy vzorku (extrakce vodou, krátké vortexování, filtrace) je jednoduchý a reprodukovatelný, vhodný pro rutinní QC provoz.

Přínosy a praktické využití metody

• Regulační shoda: metoda poskytuje analytickou platformu potřebnou k monitorování potenciálních prekurzorů N-nitrosaminů v excipientech v souladu s rostoucími požadavky regulačních orgánů.
• Riadení rizik ve formulacích: analytická citlivost umožňuje výrobcům API i excipientů vyhodnotit pravděpodobnost tvorby N-nitrosaminů při interakcích s aminy.
• Routine QC: jednoduchá příprava vzorku, použití generátoru eluentu a suppressoru redukují spotřebu chemikálií a zvyšují reprodukovatelnost měření v rutinních laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření na další excipienty a matricové matice: přizpůsobení přípravy vzorku a rozsahů měření pro komplexnější formulace (multi-komponentní směsi, matrice s vyšším obsahem iontů).
• Integrace s vysokorozlišovacími MS: použití HRMS pro lepší selektivitu a identifikaci nečekaných interferencí nebo neznámých aniontů.
• Automatizace a vysokopropustné metody: zkrácení doby analýzy a zvýšení throughputu pro rutinní screening vzorků v průmyslových laboratořích.
• Standardizace a validace: zavedení mezi-laboratorních studií pro ustálení mezinárodně akceptovaných limitů a validačních kritérií pro nitrit/dusičnan v excipientech.
• Metody s nižším objemem vzorku a minimalizací manipulace: zlepšení integrity vzorku a snížení rizika kontaminace při extrakcích.

Závěr

Prezentovaná IC-MS metoda kombinuje generovaný 20 mM KOH eluenty, potlačení signálu pomocí suppressoru a selektivní detekci v SIM režimu, čímž dosahuje vysoké citlivosti a přesnosti pro stanovení nitritu a dusičnanu v mikrokrystalické celulóze. Výsledky lineárních rozsahů s R2 > 0,999 a recoveries blízkými 100 % ukazují, že postup je vhodný pro rutinní analytiku a sledování rizik souvisejících s tvorbou N-nitrosaminů ve farmaceutické výrobě.

Reference

• Thaker C., Patra B., Chavan C., Ong R., Patel D. Analysis of nitrite and nitrate from microcrystalline cellulose by IC-MS. Thermo Fisher Scientific application note, 2025.