Φασματομετρία μάζας σε συνδυασμό με θερμοβαρυμετρία για τη μελέτη των υπολειμματικών διαλυτών στα φάρμακα

Εισαγωγή

Η περιεκτικότητα των φαρμάκων σε διαλύτες ελέγχεται αυστηρά, καθώς τα υπολείμματα διαλυτών μπορεί να επηρεάσουν την αποτελεσματικότητα της θεραπείας και ακόμη και να αφήσουν το φάρμακο να παράγει κάποιο βαθμό τοξικότητας. Η διαδικασία παρασκευής των δραστικών φαρμακευτικών συστατικών (API) θα χρησιμοποιήσει αναπόφευκτα νερό ή οργανικούς διαλύτες, όπως ο οξικός αιθυλεστέρας, η ακετόνη και άλλοι. Πολλοί από αυτούς τους οργανικούς διαλύτες είναι τοξικοί. Ως εκ τούτου, η μέτρηση των υπολειμματικών διαλυτών (ποιοτική και ποσοτική) έχει καταστεί σημαντικό ζήτημα.

Η φαρμακευτική βιομηχανία χρησιμοποιεί συνήθως μεθόδους αέριας χρωματογραφίας (GC) για τη μέτρηση των υπολειμματικών διαλυτών. Ωστόσο, η μέθοδος GC έχει τα μειονεκτήματά της: Η θερμοκρασία μέτρησης δεν πρέπει να είναι πολύ υψηλή όταν χρησιμοποιείται μια συμβατική έγχυση headspace και το δείγμα πρέπει να σταθεροποιηθεί εντός του εύρους θερμοκρασίας της δοκιμής. Το δείγμα πρέπει να διαλυθεί πριν από τη δοκιμή, γεγονός που δεν επιτρέπει την πλήρη "επιτόπια δοκιμή" - και όπως είναι αναμενόμενο, η κατάσταση της διάλυσης του δείγματος, η επιλογή του διαλύτη κ.λπ. αποτελούν σημαντικούς παράγοντες στη μέτρηση των υπολειμματικών διαλυτών. Είναι αναμενόμενο ότι η προετοιμασία του δείγματος και η επιλογή του διαλύτη έχουν κάποιο αντίκτυπο στη δοκιμή.

Πειραματικό

Σε αυτό το σημείο, ένα σύστημα STA Jupiter^® συνδέθηκε με ένα τετραπολικό φασματόμετρο μάζας Aëolos^® για να ληφθούν σημαντικά αποτελέσματα σχετικά με την περιεκτικότητα και την ταυτότητα του υπολειπόμενου διαλύτη. Το δείγμα θερμάνθηκε για να παρατηρηθεί η διαδικασία απώλειας μάζας και ταυτόχρονα τα αέρια που απελευθερώθηκαν μεταφέρθηκαν στο φασματόμετρο μάζας (MS) για να αναλυθούν τα είδη του αερίου που αναπτύχθηκε.

Στην περίπτωση αυτή, το φασματόμετρο μάζας κατέγραψε τους αριθμούς μάζας m/z 17, m/z 18, m/z 28 (CO, _N2), m/z 40 (Ar), m/z 43, m/z 44 (CO2), m/z 45, m/z 61, m/z 70 και m/z 88, οι οποίοι ανίχνευσαν μόνιμα αέρια και την απελευθέρωση τυπικών διαλυτών όπως νερό (m/z 17, 18), ακετόνη (m/z 43) και οξικό αιθυλεστέρα (m/z 43, 45, 61, 70, 88).

Παράμετρος μέτρησης

Αποτελέσματα και συζήτηση

Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται παρακάτω: το θερμοβαρυμετρικό διάγραμμα (πράσινη καμπύλη) δείχνει ότι το δείγμα χάνει μάζα σε δύο βήματα 2,3% και 1,98% στην περιοχή RT-200°C και η συνολική απώλεια βάρους ανέρχεται σε 4,28%*9,67 mg=0,4138 mg. Η ανάλυση των λαμβανόμενων δεδομένων MS αποκάλυψε μια αύξηση του m/z 18, η οποία συσχετίζεται καλά με τα βήματα απώλειας μάζας. Αυτός ο αριθμός μάζας αποδεικνύει την απελευθέρωση νερού- βλέπε μπλε καμπύλη. Επιπλέον, βρέθηκε μια πολύ μεγάλη κορυφή small στο m/z 43, που υποδεικνύει ότι υπήρχαν small ποσότητες άλλων διαλυτών.

Η ποσότητα του νερού που απελευθερώθηκε μπορούσε να ποσοτικοποιηθεί με τη βοήθεια του γνωστού πρότυπου υλικού, του μονοϋδρικού οξαλικού ασβεστίου, το οποίο απελευθέρωσε 12,3% νερού στο εύρος μεταξύ θερμοκρασίας δωματίου και 250°C- βλέπε σχήμα 2.

Δημιουργήθηκε μια καμπύλη βαθμονόμησης χρησιμοποιώντας αρκετές διαφορετικές μάζες δειγμάτων μονοϋδρικού οξαλικού ασβεστίου, συσχετίζοντας την ποσότητα του νερού που απελευθερώνεται με τις περιοχές κάτω από την καμπύλη m/z 18, βλέπε σχήμα 3. Χρησιμοποιώντας αυτή τη συσχέτιση, η ποσότητα νερού που απελευθερώθηκε από το φαρμακευτικό δείγμα ποσοτικοποιήθηκε σε 0,387 mg (πορτοκαλί σημείο δεδομένων). Έτσι, μπορεί να συναχθεί ότι η ποσότητα πρόσθετου διαλύτη, π.χ. ακετόνης ή οξικού αιθυλεστέρα, ήταν περίπου 0,027 mg.

Ένα δεύτερο δείγμα του ίδιου υλικού θερμάνθηκε στους 250°C. Ένα άλλο βήμα απώλειας μάζας εμφανίστηκε στη θερμοβαρυμετρική καμπύλη με απώλεια μάζας 2,7% πάνω από τους 220°C. Εδώ, το σήμα ιοντικού ρεύματος δείχνει την ταυτόχρονη αύξηση πολλών αριθμών μάζας όπως m/z 18, m/z 28, m/z 43, m/z 44 και m/z 45 που δεν μπορούν να συσχετιστούν με έναν μόνο διαλύτη- βλέπε σχήμα 4. Αυτό υποδηλώνει ότι το τρίτο βήμα απώλειας βάρους δεν είναι απλώς η εξάτμιση του διαλύτη, αλλά η αποσύνθεση του δείγματος.

Συμπέρασμα

Οι μετρήσεις αυτές αποδεικνύουν την ικανότητα της σύζευξης TGA-MS να ανιχνεύει και να αναλύει ίχνη αερίων που αναπτύσσονται. Ειδικότερα, η ευαισθησία ανίχνευσης τοξικών διαλυτών σε φαρμακευτικά προϊόντα είναι αρκετά υψηλή ώστε να αντικαταστήσει εν μέρει την αρκετά πολύπλοκη μέθοδο GC-MS headspace που χρησιμοποιείται συνήθως στους φαρμακευτικούς τομείς. Μια καμπύλη βαθμονόμησης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της ποσότητας ενός συγκεκριμένου μορίου, όπως το νερό. Το πλεονέκτημα αυτής της τεχνικής σύζευξης είναι ότι τα ίχνη αυτών των κρίσιμων αερίων μπορούν να ανιχνευθούν και να ποσοτικοποιηθούν χωρίς καμία προεπεξεργασία του φαρμακευτικού δείγματος. Επιπλέον, η εξάτμιση των υπολειπόμενων διαλυτών μπορεί να διαχωριστεί σαφώς από την έναρξη της αποσύνθεσης του δείγματος.