ACD/Labs AutoChrom用于药典方法评估及优化

2023-09-15 17:18:18, 长沙晶易姚倩王智 Advanced Chemistry Development, Inc. (ACD/Labs)


AutoChrom用于

药典方法评估及优化

长沙晶易医药 姚倩 王智



前言


这一个有趣的案例,各国药典收载方法关键参数一致,在实验室已有色谱柱下进行重现,实现现象又显示出一些问题;对药典方法提出了挑战。最后通过ACD评估方法耐用性,居然主体方法条件又回到了药典方法的关键参数。



背景介绍



方法目的

FLH-501在各国药典均有收载,对药典方法进行重现,发现存在药典杂质未基线分离,考察杂质与未知杂质未分离情况,采用ACD辅助方法优化,开发FLH-501检测方法并评估耐用性。



考察组分

(1)药典收载杂质:综合各国药典标准,FLH-501各国收载杂质包括杂质A、B、C、D、E。

(2)样品信息:采用现工艺粗品,进行开发。

(3)强制破坏杂质情况:根据药典方法。为保证组分完全洗脱,采用30min25%-85%,10min85%梯度程序,进行强制破坏实验,采用粗品进行强制破坏实验,仅光照破坏条件下,一未知杂质变大。

各条件强制破坏供试品溶液图

强制破坏未破坏出新杂质,故使用现工艺粗品及药典收载杂质,直接进行药典方法评估。




药典方法评估


各国药典方法条件如下:


各国药典流动相、检测波长、稀释溶剂完全一致,仅色谱柱存在型号区别,EP11.0和USP2022色谱柱仅粒径5μm和4μm不一致,选择现有Nova-Pak C18(3.9*150mm,4μm)进行USP药典方法重现。中国药典未规定色谱柱,JP药典色谱柱规格(150mm×4.6mm,5μm)为常用色谱柱规格,采用色谱柱Welch Xtimate C18(4.6*150mm,5μm)进行中国药典和日本药典方法重现。

实际运行条件见下:


USP方法重现结果杂质均集中在前10min出峰,约6min处杂质分离度达不到要求,主峰与相邻杂质未基线分离。

USP方法重现典型图


ChP2020和JP XVIII方法重现结果各杂质可达到基本分离,仅杂质D与未知杂质出峰重合。对比各组分分布和峰型,主峰前杂质出峰紧凑,峰形尖锐,较好。主峰后杂质出峰间隔时间较长,峰形矮胖,灵敏度不高。可能存在杂质漏检,或较晚出峰影响下一针检出情况。


ChP2020和JP XVIII方法重现典型图




药典方法重现总结

(1)使用实验室已有色谱柱,各国药典均存在组分间分离问题。

(2)各国药典均采用等度方法,根据W=4N-0.5tR公式,同一色谱图,不同色谱法N基本恒定,峰宽随k增大变大;再根据同一色谱峰峰面积一致,改变色谱条件调整保留时间,h≈(常数)/W≈(常数)/tR,色谱峰越晚洗脱,峰高越矮,峰宽越大,峰形较差,同时也可能存在杂质未在洗脱时间内洗脱,需对比梯度方法检出结果。

(3)药典采用醋酸水溶液,流动相无缓冲能力,主成分含有酸碱基团,可对比有缓冲能力的流动相。

(4)药典流动相醋酸水溶液紫外截止波长较高,低波长基线差,见下图,药典醋酸水溶液测定pH为2.4;可对比紫外截止较低,且在缓冲能力范围内的磷酸盐缓冲液。


醋酸溶液做流动相225nm、254nm波长下的加标供试品溶液对比图


综上,下一步在色谱柱Welch Xtimate C18(4.6*150mm,5μm)下,采用ACD辅助FLH-501方法优化,探索FLH-501方法耐用性。




关键方法参数评估



分离度公式


分离条件对k、α、N的影响表

注:++主要影响;+次要影响;-相对影响很小;0没有影响

根据分离度公式和分离条件对k、α、N的影响表筛选方法关键因素,方法无需使用离子对试剂,在选定色谱柱Welch Xtimate C18(4.6*150mm,5μm)下,主要可以通过改变B种类(乙腈、甲醇等)、%B、和流动相pH改善分离度。

B种类(乙腈、甲醇等):甲醇为氢质子供体,乙腈为氢质子受体,提供不同选择性,进行对比,发现乙腈做为有机相,各组分分离较好,故有机相直接选择乙腈,B种类不参与DOE实验设计。


有机相种类对比图


流动相pH:由各已知组分logD图,考察组分含有酸碱基团,方法流动相pH对保留和分离存在影响,需作为DOE实验设计进行考察。对logD图分析,方法流动相选择酸性平台期pH较佳。药典方法流动相醋酸水溶液测定pH为2.4,故流动相pH选择pH2.1、pH2.5、pH3.0进行考察。

梯度程序:梯度程序为方法关键条件,选择固定初始和最终有机相比例更改时间20min、30min、40min方式设置三个点进行考察。




两因素实验设计


设计流动相pH及梯度程序的两因素实验,共9个实验,设计见下:




两因素数据人工分析


(1)梯度的影响:同一流动相体系下,以pH2.5样本为例对比不同梯度的结果见下图:

   同一流动相体系,不同梯度下,主峰后杂质洗脱能力和分离发生显著变化,显示梯度能够改变k和选择性a。

(2)pH的影响:同一梯度时间,以最长梯度时间为例对比不同流动相体系的结果见下图:

在相同梯度条件不同pH值条件下,流动相pH对杂质E出峰位置及分离有显著影响。



模型方法重现确认


根据上述条件所采集的数据于ACD/AutoChrom 上进行建模,并分析方法耐用性空间。

对建模进行准确度分析,建模结果显示预测值与实测值之间无明显差异,说明模型预测准确度良好。

通过ACD优化,发现流动相pH对杂质E出峰影响很大,杂质E含两个羧基,结合logD,杂质E应随流动相pH变大保留降低,符合酸性化合物保留规律。梯度对各组分出峰影响很大,因药典收载的各组分均出峰较早且保留较近,故梯度程序的小幅度变化均对其有显著影响。

考虑方法耐用性,发现药典比例35%B%下维持30min各组分保留分布均较好。通过筛选确定的色谱条件和预测图谱见下。

根据预测条件设置方法参数进行重现:

ACD预测方法重现图


预测方法下,各组分均能达到基线分离,且峰型较好。





优化方法与药典方法比较


对比美国药典、中国及日本药典方法重现图谱,优化后方法,主峰后杂质峰形及分离得到改善,杂质D与相邻杂质能实现基线分离,主峰前各杂质分离改善。




不同波长比较



pH2.2磷酸盐缓冲液做流动相210nm、254nm波长下的加标供试品溶液对比图


对比210nm和比254nm波长下,加标供试品溶液图,各组分检出基本一致,对比药典醋酸溶液做流动相下的不同波长图,磷酸盐缓冲液做流动相,紫外截止波长较低,低波长下基线和各杂质检出均较好,同时在方法选定流动相pH2.2下,磷酸盐缓冲液具有强缓冲能力。




控制策略和总结分析


(1)FLH在各国药典均有收载,且有关物质方法一致,通过粗品和药典收载杂质初步分析,发现药典方法下各药典考察杂质均能分离,仅未知杂质存在分离问题。同时药典等度方法,存在杂质未洗脱风险,若后期研究,确定工艺下样品中除药典收载杂质外,无其他考察杂质,则药典方法适用于检测。

(2)通过ACD优化,方法前段条件与药典比例一致,仅将流动相由pH2.4醋酸水溶液更换为带有缓冲能力pH2.2磷酸盐缓冲液,证明了药典方法的适用性。

(3)该方法对梯度和流动相pH均敏感,通过ACD软件建模后,发现药典比例居然较佳,我们将ACD软件常用来进行方法开发,但其也可用于药典方法评估,辅助了解不同色谱条件对化合物分离和保留的影响,加深对色谱条件的理解和方法风险把控。在后期面对优化时,我们也可针对性的进行选择。


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