eng
Выпуск #6/2013
Д.Виллс, Д.Катчер, Г.Лекорне
Определение примесей в медикаментах на масс-спектрометре с ИСП Thermo Scientific iCAP Qс
Определение примесей в медикаментах на масс-спектрометре с ИСП Thermo Scientific iCAP Qс
Просмотры: 2853
Статья посвящена проверке соответствия характеристик масс-спектрометра с индуктивно связанной плазмой Thermo Scientific iCAР Qс требованиям фармакопеи США (USP)
по определению примесей микроэлементов в лекарственных препаратах. Все манипуляции по подготовке образцов
к анализу и расчету результатов измерений,
представленные в статье, соответствуют требованиям
и указаниям соответствующих глав: 232 "Примеси
элементов – пределы" и 233 "Примеси элементов –
процедуры", опубликованных в феврале 2013 года.
по определению примесей микроэлементов в лекарственных препаратах. Все манипуляции по подготовке образцов
к анализу и расчету результатов измерений,
представленные в статье, соответствуют требованиям
и указаниям соответствующих глав: 232 "Примеси
элементов – пределы" и 233 "Примеси элементов –
процедуры", опубликованных в феврале 2013 года.
Теги: impurities trace elements mass spectrometer with inductive-coupled plasma united states pharmacopeia (usp) масс-спектрометр с индуктивно-связанной плазмой примеси элементов фармакопея сша
"Фармакопея США – Национальный формуляр"
(USP–NF) – наиболее полный в мире сборник стандартов, регламентирующих качество субстанций рецептурных и безрецептурных лекарственных средств, готовых лекарственных форм, вспомогательных веществ, биологически активных пищевых добавок, растительных лекарственных препаратов, витаминов, минеральных веществ, медицинских устройств и товаров медицинского назначения. USP–NF издается с 1820 года и наряду с европейской, британской и японской фармакопеями относится к основным фармакопеям мира. Разработчик сборника стандартов USP–NF – Фармакопейная конвенция США, независимая некоммерческая общественная научная организация. Стандарты фармакопеи США признаны и используются более чем в 130 странах мира и на протяжении более чем 185 лет способствуют качественному лекарственному обеспечению населения всего мира. USP создает и постоянно пересматривает USP–NF-стандарты благодаря тесному сотрудничеству государственных и частных предприятий, в котором участвуют ученые из многих стран.
Информация о содержании примесей в лекарственных препаратах чрезвычайно важна не только из-за токсичности некоторых элементов
для человека. Ряд примесей может оказать негативное действие на стабильность препарата, уменьшая его срок годности. Поэтому необходимо контролировать содержание органических и неорганических примесей в процессе производства лекарственных препаратов, начиная с исходных компонентов и заканчивая конечным продуктом. Глава 231 USP, принятая в 1905 году,
предусматривает колориметричекие реакции,
включая соосаждение десяти сульфидобразующих элементов и визуальное цветовое сравнение со стандартом, содержащим 10 ppm свинца. Основные ограничения такого метода – низкая специфичность и невозможность получения информации о содержании отдельных элементов в образце. В феврале 2013 года были опубликованы две новые главы фармакопеи взамен устаревшей:
•глава 232 "Примеси элементов – Пределы".
Глава определяет максимально допустимое содержание пятнадцати элементов в лекарственных препаратах;
•глава 233 Примеси элементов – Процедуры. Глава описывает процедуры определения элементов.
Обязательное исполнение требований новых глав вступает в силу в мае 2014 года, а глава 231 утратит свою актуальность. Все методы определения примесей должны иметь пределы обнаружения, указанные в главе 232, с использованием методов, приведенных в главе 233.
В дополнение к требованиям, приведенным в документах USP, любая система, используемая при анализе лекарственных препаратов, должна соответствовать требованиям Свода федеральных нормативных актов (21, часть 11) Управления по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США (FDA) в части электронных записей и проверки подлинности электронных подписей. Эти требования учитывают соблюдение целостности и подлинности любых электронных записей и электронных подписей, которые создаются и изменяются персоналом. Программное обеспечение приборов для контроля производства лекарственных средств должно включать инструменты по сохранению целостности аналитического метода и получаемых результатов. Прозрачность процедуры получения результатов требует от программного обеспечения функции отслеживания изменений и внедрения электронных подписей, при этом внесение изменений невозможно без регистрации сопутствующей информации о том, какие изменения были внесены, кем они были внесены и с какой целью.
В работе описано эффективное использование
квадрупольного масс-спектрометра с индуктивно связанной плазмой Thermo Scientific iCAP Qс для количественного определения четырнадцати элементов, приведенных в главе 232 USP, в соответствии с процедурой анализа методом ИСП-МС согласно главе 233. Управление спектрометром, сбор данных и расчет результатов измерений проводили с помощью программного обеспечения Qtegra, отвечающего всем требованиям защиты информации.
Пробоподготовка. Проведенные ранее исследования показали, что прямое разбавление в водной среде подходит для дальнейшего анализа методом ИСП-МС в соответствии с требованиями главы 233. Однако, наиболее универсальный способ подготовки образцов для дальнейшего анализа методом ИСП-МС – это микроволновое разложение в закрытых автоклавах. Важное преимущество разложения в закрытой системе – отсутствие потерь летучих элементов, в особенности ртути.
Исследованы три лекарственных препарата: A – лекарство растительного происхождения; Б – сердечно-сосудистое средство; В – успокаивающее. Все три медикамента были переведены в раствор путем микроволнового разложения в закрытых сосудах. Навески по 0,5 г помещали в автоклавы, затем в автоклавы с препаратами А и Б добавляли 3 мл HNO3, а в автоклавы с препаратом В – 2 мл HNO3 и 1 мл H2SO4. Согласно требованиям главы 233, каждый образец готовили в шести повторах. Пробирки помещали в систему микроволновой пробоподготовки и подвергали разложению в атмосфере азота при давлении 40 бар и температуре 200°С в два этапа: на первом этапе 10 мин, а затем при тех же условиях – 15 мин. Высокое давление дает возможность снизить температуру и уменьшить потери летучих элементов.
После охлаждения прозрачный бесцветный раствор переносили в полипропиленовые пробирки с градуировкой и разбавляли особо чистой водой до объема 50 мл. Каждый раствор дополнительно разбавляли в пять раз 1,2 %-й HNO3 с добавлением 0,5% HCl и 200 мкг/л золота. Таким образом, коэффициент разбавления исходного образца составлял 500. Состав, выбранный в качестве разбавителя, обеспечивает стабильность исследуемых элементов в растворе и эффективную отмывку системы ввода спектрометра при смене образцов. Анализ образцов проводили по методу внешней калибровки по стандартам, приготовленным на фоне того же разбавителя, который использовался для приготовления анализируемых образцов. В измерениях использовали метод внутреннего стандарта по Ga, In и Tl. Концентрация элементов, используемых в качестве внутренних стандартов, составляла 5, 10 и 10 мкг/л соответственно. Внутренний стандарт добавляли в анализируемый раствор непосредственно в процессе измерения через Т-образное соединение.
Подготовка калибровочных стандартов. Измерения образцов проводили в соответствии с требованиями главы 233, согласно которым определяемые элементы должны содержаться в калибровочных растворах в концентрациях 0,5J и 2,0J, где J – концентрация элемента, соответствующая целевому показателю содержания (ЦПС) элемента в образце, разбавленная с учетом рабочего диапазона спектрометра. ЦПС элементов, подлежащих контролю в соответствии с главой 232, были рассчитаны путем деления допустимой суточной дозы (ДСД) элемента на величину максимальной суточной дозы препарата (табл.1). Для трех исследуемых препаратов максимальная суточная доза составила 10 г.
С учетом ЦПС и коэффициента разбавления исходных образцов готовили два многоэлементных калибровочных раствора в 2%-й HNO3. Концентрации элементов приведены в табл.2
Конфигурация спектрометра. Для измерений использовали масс-спектрометр с индуктивно связанной плазмой Thermo Scientific iCAP Qc с никелевыми пробоотборным конусом и скиммером, охлаждаемой кварцевой циклонной распылительной камерой, фторопластовым концентрическим распылителем (0,4 мл/мин) и разборной горелкой с инжектором 2,5 мм. Все измерения проводили с включенной реакционно-столкновительной ячейкой с использованием чистого гелия в режиме дискриминации по кинетическим энергиям. Расход гелия составлял 4,2 мл/мин; высота потенциального барьера – 3 эВ.
Калибровочные графики. Для всех определяемых элементов получены калибровочные графики с учетом значений эквивалентных фоновых концентраций (ФК) менее 1 ppb. На рис.1 приведены калибровочные зависимости для наиболее токсичных элементов – As, Cd, Hg, Pb, а в табл.3 – инструментальные пределы обнаружения и калибровочные коэффициенты для определяемых элементов.
Как видно из таблицы, все элементы имеют низкие пределы обнаружения, составляющие единицы нг/г. Низкие значения ПО и эквивалентных фоновых концентраций (ФК) (см. также рис.1) свидетельствуют об исключительной чувствительности спектрометра в режиме работы с реакционно-столкновительной ячейкой наряду с эффективным подавлением полиатомных интерференций в режиме дискриминации по кинетическим энергиям.
Пределы обнаружения метода. В то время как инструментальные ПО определяются возможностями спектрометра, пределы обнаружения метода являются показателем минимально детектируемой концентрации аналитов, которые можно достичь при анализе с учетом процедуры пробоподготовки и сопутствующего этой процедуре загрязнения образцов. Пределы обнаружения метода рассчитывали как трехкратное СКО трех результатов измерения трех различных контрольных образцов, измеренных за три дня. Полученные значения пределов обнаружения метода по сравнению с ЦПС элементов приведены в табл.4.
Измеренные содержания элементов в образцах лекарственных препаратов приведены в табл.5. Для наглядности в таблице приведены пределы обнаружения метода (ПО) и ЦПС элементов.
Дрейф сигнала. Согласно требованиям гла-
вы 233, проведено сравнение результатов ана-
лиза одного из калибровочных растворов, полученных до и после измерения образцов лекарственных препаратов. Цель сравнения – проверка стабильности калибровочной зависимости в процессе измерений. Результат
проверки признается положительным, если от-
носительное отклонение результатов измерения калибровочного раствора, полученных до и после измерения образцов, не превышает 20%.
Результаты измерений приведены в табл.6, ве-
личина отклонения результатов не превышает 4% за длительный период измерения образцов.
Валидация методики
По требованиям USP методика определения микропримесей в лекарственных препаратах должна пройти ряд проверок на применимость (валидацию) перед началом использования. Для валидации спектрометра iCAP Qс были определены аналитические характеристики методики, такие как точность и воспроизводимость.
Точность. Для проверки точности провели анализ образцов с добавками определяемых элементов с концентрациями 0,5J и 1,5J. Результаты анализов приведены на рис.2а и 2б. Требования главы 233 указывают, что отклик добавки должен находиться в пределах 70–150% для среднего значения результатов трех повторов. Из рис.2а и 2б видно, что этот критерий выполняется при анализе методом ИСП-МС с использованием масс-спектрометра iCAP Qс с величинами отклика в интервале от 92 до 128% для обеих концентраций примесей.
Повторяемость методики с использованием спектрометра iCAP Qс оценивали путем измерения шести независимых аликвот каждого из трех рассматриваемых препаратов с добавками определяемых элементов на уровне 1,0J. Результаты измерений и их статистической обработки приведены в табл.7.
В соответствии с требованиями главы 233, ОСО результатов измерений, полученных таким образом, не должны превышать 20%. Как следует из табл.8, значения ОСО результатов по процеду-
ре проверки повторяемости не превышают 3%.
Воспроизводимость результатов измерений на масс-спектрометре iCAPс Q оценивали путем измерения шести независимых аликвот трех исследованных препаратов с добавками определяемых элементов в количестве 1,0J в течение трех дней. Средние значения и ОСО результатов приведены в табл.8. В соответствии с
главой 233, ОСО результатов, полученных таким способом, не должны превышать 25%. Как следует из таблицы, полученные ОСО в среднем составляют 1,6–2%. Отметим отличную стабильность измеренных концентраций ртути с ОСО меньше одного процента за три дня.
Заключение
В работе показана применимость масс-спектрометра с индуктивно связанной плазмой Thermo Scientific iCAP Qc для определения мик-
ропримесей элементов в лекарственных препа-
ратах. Использование спектрометра iCAP Qс позволяет получить пределы обнаружения элементов в 50 раз ниже значений, приведенных в требованиях главы 232 американской фармакопеи. Таким образом, спектрометр идеально подходит для количественного определения микропримесей элементов в соответствии с требованиями американской фармакопеи и не утратит своей актуальности при ужесточении этих требований в будущем. Программное обеспечение Qtegra, посредством которого производятся управление спектрометром, измерения и расчет результатов, предоставляет ряд функций защиты данных и отслеживания изменений, которые жестко регламентируются требованиями, действующими в лекарственной индустрии США.
Перевод с английского А.Лейкин,
Московское представительство Intertech Corporation
ayl@intertech-corp.ru
(USP–NF) – наиболее полный в мире сборник стандартов, регламентирующих качество субстанций рецептурных и безрецептурных лекарственных средств, готовых лекарственных форм, вспомогательных веществ, биологически активных пищевых добавок, растительных лекарственных препаратов, витаминов, минеральных веществ, медицинских устройств и товаров медицинского назначения. USP–NF издается с 1820 года и наряду с европейской, британской и японской фармакопеями относится к основным фармакопеям мира. Разработчик сборника стандартов USP–NF – Фармакопейная конвенция США, независимая некоммерческая общественная научная организация. Стандарты фармакопеи США признаны и используются более чем в 130 странах мира и на протяжении более чем 185 лет способствуют качественному лекарственному обеспечению населения всего мира. USP создает и постоянно пересматривает USP–NF-стандарты благодаря тесному сотрудничеству государственных и частных предприятий, в котором участвуют ученые из многих стран.
Информация о содержании примесей в лекарственных препаратах чрезвычайно важна не только из-за токсичности некоторых элементов
для человека. Ряд примесей может оказать негативное действие на стабильность препарата, уменьшая его срок годности. Поэтому необходимо контролировать содержание органических и неорганических примесей в процессе производства лекарственных препаратов, начиная с исходных компонентов и заканчивая конечным продуктом. Глава 231 USP, принятая в 1905 году,
предусматривает колориметричекие реакции,
включая соосаждение десяти сульфидобразующих элементов и визуальное цветовое сравнение со стандартом, содержащим 10 ppm свинца. Основные ограничения такого метода – низкая специфичность и невозможность получения информации о содержании отдельных элементов в образце. В феврале 2013 года были опубликованы две новые главы фармакопеи взамен устаревшей:
•глава 232 "Примеси элементов – Пределы".
Глава определяет максимально допустимое содержание пятнадцати элементов в лекарственных препаратах;
•глава 233 Примеси элементов – Процедуры. Глава описывает процедуры определения элементов.
Обязательное исполнение требований новых глав вступает в силу в мае 2014 года, а глава 231 утратит свою актуальность. Все методы определения примесей должны иметь пределы обнаружения, указанные в главе 232, с использованием методов, приведенных в главе 233.
В дополнение к требованиям, приведенным в документах USP, любая система, используемая при анализе лекарственных препаратов, должна соответствовать требованиям Свода федеральных нормативных актов (21, часть 11) Управления по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США (FDA) в части электронных записей и проверки подлинности электронных подписей. Эти требования учитывают соблюдение целостности и подлинности любых электронных записей и электронных подписей, которые создаются и изменяются персоналом. Программное обеспечение приборов для контроля производства лекарственных средств должно включать инструменты по сохранению целостности аналитического метода и получаемых результатов. Прозрачность процедуры получения результатов требует от программного обеспечения функции отслеживания изменений и внедрения электронных подписей, при этом внесение изменений невозможно без регистрации сопутствующей информации о том, какие изменения были внесены, кем они были внесены и с какой целью.
В работе описано эффективное использование
квадрупольного масс-спектрометра с индуктивно связанной плазмой Thermo Scientific iCAP Qс для количественного определения четырнадцати элементов, приведенных в главе 232 USP, в соответствии с процедурой анализа методом ИСП-МС согласно главе 233. Управление спектрометром, сбор данных и расчет результатов измерений проводили с помощью программного обеспечения Qtegra, отвечающего всем требованиям защиты информации.
Пробоподготовка. Проведенные ранее исследования показали, что прямое разбавление в водной среде подходит для дальнейшего анализа методом ИСП-МС в соответствии с требованиями главы 233. Однако, наиболее универсальный способ подготовки образцов для дальнейшего анализа методом ИСП-МС – это микроволновое разложение в закрытых автоклавах. Важное преимущество разложения в закрытой системе – отсутствие потерь летучих элементов, в особенности ртути.
Исследованы три лекарственных препарата: A – лекарство растительного происхождения; Б – сердечно-сосудистое средство; В – успокаивающее. Все три медикамента были переведены в раствор путем микроволнового разложения в закрытых сосудах. Навески по 0,5 г помещали в автоклавы, затем в автоклавы с препаратами А и Б добавляли 3 мл HNO3, а в автоклавы с препаратом В – 2 мл HNO3 и 1 мл H2SO4. Согласно требованиям главы 233, каждый образец готовили в шести повторах. Пробирки помещали в систему микроволновой пробоподготовки и подвергали разложению в атмосфере азота при давлении 40 бар и температуре 200°С в два этапа: на первом этапе 10 мин, а затем при тех же условиях – 15 мин. Высокое давление дает возможность снизить температуру и уменьшить потери летучих элементов.
После охлаждения прозрачный бесцветный раствор переносили в полипропиленовые пробирки с градуировкой и разбавляли особо чистой водой до объема 50 мл. Каждый раствор дополнительно разбавляли в пять раз 1,2 %-й HNO3 с добавлением 0,5% HCl и 200 мкг/л золота. Таким образом, коэффициент разбавления исходного образца составлял 500. Состав, выбранный в качестве разбавителя, обеспечивает стабильность исследуемых элементов в растворе и эффективную отмывку системы ввода спектрометра при смене образцов. Анализ образцов проводили по методу внешней калибровки по стандартам, приготовленным на фоне того же разбавителя, который использовался для приготовления анализируемых образцов. В измерениях использовали метод внутреннего стандарта по Ga, In и Tl. Концентрация элементов, используемых в качестве внутренних стандартов, составляла 5, 10 и 10 мкг/л соответственно. Внутренний стандарт добавляли в анализируемый раствор непосредственно в процессе измерения через Т-образное соединение.
Подготовка калибровочных стандартов. Измерения образцов проводили в соответствии с требованиями главы 233, согласно которым определяемые элементы должны содержаться в калибровочных растворах в концентрациях 0,5J и 2,0J, где J – концентрация элемента, соответствующая целевому показателю содержания (ЦПС) элемента в образце, разбавленная с учетом рабочего диапазона спектрометра. ЦПС элементов, подлежащих контролю в соответствии с главой 232, были рассчитаны путем деления допустимой суточной дозы (ДСД) элемента на величину максимальной суточной дозы препарата (табл.1). Для трех исследуемых препаратов максимальная суточная доза составила 10 г.
С учетом ЦПС и коэффициента разбавления исходных образцов готовили два многоэлементных калибровочных раствора в 2%-й HNO3. Концентрации элементов приведены в табл.2
Конфигурация спектрометра. Для измерений использовали масс-спектрометр с индуктивно связанной плазмой Thermo Scientific iCAP Qc с никелевыми пробоотборным конусом и скиммером, охлаждаемой кварцевой циклонной распылительной камерой, фторопластовым концентрическим распылителем (0,4 мл/мин) и разборной горелкой с инжектором 2,5 мм. Все измерения проводили с включенной реакционно-столкновительной ячейкой с использованием чистого гелия в режиме дискриминации по кинетическим энергиям. Расход гелия составлял 4,2 мл/мин; высота потенциального барьера – 3 эВ.
Калибровочные графики. Для всех определяемых элементов получены калибровочные графики с учетом значений эквивалентных фоновых концентраций (ФК) менее 1 ppb. На рис.1 приведены калибровочные зависимости для наиболее токсичных элементов – As, Cd, Hg, Pb, а в табл.3 – инструментальные пределы обнаружения и калибровочные коэффициенты для определяемых элементов.
Как видно из таблицы, все элементы имеют низкие пределы обнаружения, составляющие единицы нг/г. Низкие значения ПО и эквивалентных фоновых концентраций (ФК) (см. также рис.1) свидетельствуют об исключительной чувствительности спектрометра в режиме работы с реакционно-столкновительной ячейкой наряду с эффективным подавлением полиатомных интерференций в режиме дискриминации по кинетическим энергиям.
Пределы обнаружения метода. В то время как инструментальные ПО определяются возможностями спектрометра, пределы обнаружения метода являются показателем минимально детектируемой концентрации аналитов, которые можно достичь при анализе с учетом процедуры пробоподготовки и сопутствующего этой процедуре загрязнения образцов. Пределы обнаружения метода рассчитывали как трехкратное СКО трех результатов измерения трех различных контрольных образцов, измеренных за три дня. Полученные значения пределов обнаружения метода по сравнению с ЦПС элементов приведены в табл.4.
Измеренные содержания элементов в образцах лекарственных препаратов приведены в табл.5. Для наглядности в таблице приведены пределы обнаружения метода (ПО) и ЦПС элементов.
Дрейф сигнала. Согласно требованиям гла-
вы 233, проведено сравнение результатов ана-
лиза одного из калибровочных растворов, полученных до и после измерения образцов лекарственных препаратов. Цель сравнения – проверка стабильности калибровочной зависимости в процессе измерений. Результат
проверки признается положительным, если от-
носительное отклонение результатов измерения калибровочного раствора, полученных до и после измерения образцов, не превышает 20%.
Результаты измерений приведены в табл.6, ве-
личина отклонения результатов не превышает 4% за длительный период измерения образцов.
Валидация методики
По требованиям USP методика определения микропримесей в лекарственных препаратах должна пройти ряд проверок на применимость (валидацию) перед началом использования. Для валидации спектрометра iCAP Qс были определены аналитические характеристики методики, такие как точность и воспроизводимость.
Точность. Для проверки точности провели анализ образцов с добавками определяемых элементов с концентрациями 0,5J и 1,5J. Результаты анализов приведены на рис.2а и 2б. Требования главы 233 указывают, что отклик добавки должен находиться в пределах 70–150% для среднего значения результатов трех повторов. Из рис.2а и 2б видно, что этот критерий выполняется при анализе методом ИСП-МС с использованием масс-спектрометра iCAP Qс с величинами отклика в интервале от 92 до 128% для обеих концентраций примесей.
Повторяемость методики с использованием спектрометра iCAP Qс оценивали путем измерения шести независимых аликвот каждого из трех рассматриваемых препаратов с добавками определяемых элементов на уровне 1,0J. Результаты измерений и их статистической обработки приведены в табл.7.
В соответствии с требованиями главы 233, ОСО результатов измерений, полученных таким образом, не должны превышать 20%. Как следует из табл.8, значения ОСО результатов по процеду-
ре проверки повторяемости не превышают 3%.
Воспроизводимость результатов измерений на масс-спектрометре iCAPс Q оценивали путем измерения шести независимых аликвот трех исследованных препаратов с добавками определяемых элементов в количестве 1,0J в течение трех дней. Средние значения и ОСО результатов приведены в табл.8. В соответствии с
главой 233, ОСО результатов, полученных таким способом, не должны превышать 25%. Как следует из таблицы, полученные ОСО в среднем составляют 1,6–2%. Отметим отличную стабильность измеренных концентраций ртути с ОСО меньше одного процента за три дня.
Заключение
В работе показана применимость масс-спектрометра с индуктивно связанной плазмой Thermo Scientific iCAP Qc для определения мик-
ропримесей элементов в лекарственных препа-
ратах. Использование спектрометра iCAP Qс позволяет получить пределы обнаружения элементов в 50 раз ниже значений, приведенных в требованиях главы 232 американской фармакопеи. Таким образом, спектрометр идеально подходит для количественного определения микропримесей элементов в соответствии с требованиями американской фармакопеи и не утратит своей актуальности при ужесточении этих требований в будущем. Программное обеспечение Qtegra, посредством которого производятся управление спектрометром, измерения и расчет результатов, предоставляет ряд функций защиты данных и отслеживания изменений, которые жестко регламентируются требованиями, действующими в лекарственной индустрии США.
Перевод с английского А.Лейкин,
Московское представительство Intertech Corporation
ayl@intertech-corp.ru
Отзывы читателей
