藥物雜質(zhì)鑒定新流程 — Q Exactive Focus 結(jié)合 Compound Discoverer 實(shí)現(xiàn)泮托拉唑雜質(zhì)譜分析
關(guān)鍵詞
藥物雜質(zhì)鑒定;Compound Discoverer;Q Exactive Focus;靜 電場軌道阱高分辨質(zhì)譜
1.引言
任何影響藥物純度的物質(zhì)統(tǒng)稱為雜質(zhì)。人用藥物注冊技術(shù)要求 國際協(xié)調(diào)會(簡稱 ICH)對雜質(zhì)的定義為藥物中存在的,化學(xué) 結(jié)構(gòu)與該藥物不一致的任何成分。藥物中含有雜質(zhì)會降低療 效,影響藥物的穩(wěn)定性,有的甚至對人體健康有害或產(chǎn)生其他 毒副作用。因此,檢測有關(guān)物質(zhì),控制純度對確保用藥安全有 效,對保證藥物質(zhì)量非常重要。
質(zhì)譜技術(shù)因其快速、高靈敏度和高專屬性的分析能力,已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于藥物雜質(zhì)鑒定,OrbitrapTM 靜電場軌道阱高分辨 質(zhì)譜具有超高的分辨率和長期穩(wěn)定的高質(zhì)量精度,可獲得高質(zhì) 量的一級和多級高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù),保證了鑒定結(jié)果的可靠性, 被越來越多的應(yīng)用于定性分析中。
本文采用Thermo ScientificTM高效液相色譜-四極桿靜電場軌道阱 Q Exactive™ Focus 高分辨質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對藥物泮托拉唑進(jìn)行 了全面的雜質(zhì)數(shù)據(jù)采集,利用高性能四極桿對目標(biāo)化合物進(jìn)行 高專屬性選擇,HCD 高能碰撞池進(jìn)行二級碰撞碎裂,Orbitrap 靜電場軌道阱采集一級和二級高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)。結(jié)合 Thermo 新一代的智能小分子化合物分析軟件 Compound Discoverer™, 以高度靈活的自定義方式制定了泮托拉唑雜質(zhì)分析工作流程( 圖 1)。
圖 1. 基于 Q Exactive Focus 和 Compound Discoverer 的雜質(zhì)鑒定流程
2.實(shí)驗條件
2.1 液相色譜條件:
儀器:Thermo ScientificTM UltiMateTM 3000 超高效液相色譜儀
色譜柱:Hypersil Gold C18 (100×2.1 mm, 1.9 µm)
流動相:A 為水相:0.1% 甲酸水;B為有機(jī)相:乙腈
梯度條件:
2.2 質(zhì)譜條件
儀器:Thermo ScientificTM Q Exactive Focus 四極桿靜電場軌道阱 高分辨串聯(lián)質(zhì)譜。HESI 離子源參數(shù):Spray Voltage +3.5 KV、2.8 KV,快速正負(fù)切換;Sheath Gas Pressure: 40arb;Aux Gas Pressure: 10arb;Capillary Temp: 300℃;Heater Temp: 350℃
質(zhì)譜掃描參數(shù):全掃描范圍 150–800 m/z,分辨率 70,000 FWHM;二級:Discovery 數(shù)據(jù)依賴自動觸發(fā);母離子隔離窗 口 0.4 amu、4.0 amu;分辨率 17,500、70,000 FWHM。
2.3 樣品制備
取泮托拉唑影響因素樣品適量,加乙腈:水(50:50)稀釋至 0.2 mg/mL 后進(jìn)樣分析。
3.結(jié)果
3.1 Q Exactive Focus 提供優(yōu)質(zhì)、全面、高效的原始數(shù)據(jù)
3.1.1 快速正負(fù)切換提升化合物鑒定覆蓋率
Q Exactive Focus 具有快速、高效的正負(fù)切換能力。以圖 2 中 7.16 min 的色譜峰為例,正離子模式下檢測到 336.11500 m/z 雜質(zhì)的 [M+H]+ 信號,在負(fù)離子模式下除了檢測到相應(yīng)的 334.10177 m/z [M-H]- 信號外,還檢測到另一雜質(zhì) 320.08543 m/z 的 [M'-H]- 信號,表明快速的正負(fù)切換采集模式可以同時 獲得正離子和負(fù)離子雜質(zhì)的全面信息,同時由圖 1 質(zhì)量偏差可 見,無論是正離子還是負(fù)離子模式,Q Exactive Focus 都能保 持優(yōu)秀的質(zhì)量精度,為準(zhǔn)確鑒定提供了有力的保障。
圖 2. 快速正負(fù)切換檢測不同性質(zhì)雜質(zhì)
3.1.2 更精準(zhǔn)的四極桿隔離母離子提升二級譜圖特征性
在做二級碎裂時,需要使用四極桿篩選出母離子,送入碰撞池碰撞碎裂,進(jìn)而獲得二級高分辨質(zhì)譜圖,Q Exactive Focus 采用高性 能雙曲面四極桿,具有低至 0.4 amu 的母離子選擇能力,圖 3 比較了不同母離子隔離寬度下雜質(zhì) 367 m/z 的二級質(zhì)譜情況,在 4.0 amu 隔離寬度下存在 122、152、184、368 m/z 等離子的諸多干擾,而當(dāng)隔離寬度縮小到 0.4 amu 時,干擾被有效的去除,同時 從二級質(zhì)譜響應(yīng)強(qiáng)度來看,采用 0.4 amu 和 4.0 amu 無明顯差別。表明高性能四極桿能夠在不影響靈敏度的情況下通過提高四極 桿分辨率,更準(zhǔn)確的選擇母離子,獲得更特征的二級質(zhì)譜圖,提高準(zhǔn)確鑒定率。
圖 3. 不同隔離寬度下二級質(zhì)譜數(shù)據(jù)比對
3.1.3 超高分辨率下獲得特征同位素信息
當(dāng)質(zhì)譜的分辨率高到一定程度時,化合物的同位素峰會進(jìn)一步分離,以泮托拉唑為例(圖 4),在 Q Exactive Focus 高達(dá) 70,000 FWHM 的分辨率下,一級質(zhì)譜中 A2 同位素中的 34S 和 18O+13C2 能得到分離,通過過濾 34S 特征同位素信號,可以從總離子 流圖中篩選出含有 S 元素的泮托拉唑有關(guān)物質(zhì)信號,更有針對性的對有關(guān)物質(zhì)進(jìn)行鑒定。
圖 4. 分辨率 70,000 FWHM 下泮托拉唑 34S 同位素峰分離和過濾結(jié)果
3.2 Compound Discoverer 數(shù)據(jù)處理軟件發(fā)現(xiàn)及鑒定目標(biāo)和未知雜質(zhì)
3.2.1 智能樣品分組比較不同批次樣品
Compound Discoverer 可以針對不同項目建立特定的研究程式,在泮托拉唑研究描述中,輸入針對該項目的分析條件;在研究因 子中根據(jù)樣品性質(zhì),設(shè)立高溫、高濕、常規(guī)條件等三個分類因素;根據(jù)分類因素分別對導(dǎo)入的樣品進(jìn)行定義,進(jìn)而軟件可以進(jìn)行 智能分組(圖 5)。
圖 5. Compound Discoverer 泮托拉唑研究程式
3.2.2 靈活自定義的已知和未知雜質(zhì)數(shù)據(jù)處理流程
在 Compound Discoverer 工作流程樹中可以根據(jù)研究需要,靈活的編輯數(shù)據(jù)處理的流程。對泮托拉唑的雜質(zhì)分析,分別采用已知 和未知兩條主要流程對可能存在的預(yù)期雜質(zhì)和未知雜質(zhì)進(jìn)行提取處理分析(圖 6)。
圖 6. 雜質(zhì)分析工作流程樹
3.2.3 雜質(zhì)提取分析結(jié)果快速瀏覽
在 Compound Discoverer 處理結(jié)果匯總峰列表中,可以直觀、便捷的查看和篩選預(yù)期和未知的雜質(zhì)峰處理結(jié)果,從結(jié)果界面中可 以直觀的比對不同影響因素樣品下該雜質(zhì)的提取離子流圖,進(jìn)而比較其保留時間及響應(yīng)情況;在質(zhì)譜圖中可以評估一級質(zhì)譜的質(zhì) 量精度與同位素和理論值的匹配情況(圖 7)。
圖 7. 數(shù)據(jù)處理結(jié)果界面
3.2.4 未知雜質(zhì)碎片分析和鑒定
在獲得母藥和雜質(zhì)的一級和二級質(zhì)譜信息后,軟件將調(diào)用碎裂數(shù)據(jù)庫(Fragmentation Library)快速的對泮托拉唑的碎片結(jié)構(gòu)進(jìn)行 歸屬,該數(shù)據(jù)庫幾乎涵蓋了所有已發(fā)表的文獻(xiàn),保證了碎片解析的準(zhǔn)確性。在此研究結(jié)果之上,通過軟件對雜質(zhì)與泮托拉唑二級 質(zhì)譜信息之間的比對,可進(jìn)一步對雜質(zhì)變化位點(diǎn)進(jìn)行推測(圖 8)。通過 152、185 等共有碎片和 200、216 等特征差異碎片的比 對,推測出該雜質(zhì)為泮托拉唑砜(圖 9)。
圖 8. 二級質(zhì)譜碎片歸屬比對結(jié)果
圖 9. 雜質(zhì)泮托拉唑砜
3.3 泮托拉唑雜質(zhì)分析結(jié)果
使用上述解析流程,共檢測到泮托拉唑雜質(zhì) 15 個,其中可能的降解雜質(zhì) 9 個,可能的工藝雜質(zhì) 6 個(圖 10)。
圖 10. 泮托拉唑雜質(zhì)分類及鑒定結(jié)果匯總
4. 小結(jié)
4.1 Q Exactive Focus 質(zhì)譜儀將高性能四極桿與高分辨靜電場 軌道阱 Orbitrap 檢測技術(shù)相結(jié)合,能夠在保持高質(zhì)量精度和 靈敏度的前提下進(jìn)行快速的正負(fù)切換,獲得最全面的雜質(zhì)信 息。高性能四極桿能夠準(zhǔn)確快速的篩選母離子,進(jìn)而獲得高 專屬性的純凈二級質(zhì)譜圖。Orbitrap 技術(shù)具備高分辨高質(zhì)量精 度(HR/AM)的能力,本實(shí)驗中泮托拉唑雜質(zhì)質(zhì)量偏差 < 1.5 ppm,能夠準(zhǔn)確的生成雜質(zhì)元素組成,70,000 FWHM 的超高 分辨率可以分辨 A2 同位素中的 34S 和 18O+13C2,更有針對性的 對含 S 有關(guān)物質(zhì)進(jìn)行鑒定。
4.2 Compound Discoverer 為 Thermo 新一代的智能小分子化 合物鑒定軟件,可針對不同項目建立特定的研究程式。根據(jù) 預(yù)設(shè)的分類因子,對不同影響因素放置條件下的樣品進(jìn)行便捷 的分組;根據(jù)研究需要設(shè)定自定義的工作流程樹,對預(yù)期的 可能雜質(zhì)和未知雜質(zhì)進(jìn)行提取分析;并在結(jié)果瀏覽中直觀的獲 得不同條件下樣品差異比對結(jié)果。通過調(diào)用豐富的碎裂數(shù)據(jù) (Fragmentation Library),可快速的對泮托拉唑碎片結(jié)構(gòu)進(jìn) 行了準(zhǔn)確推測和歸屬,通過對雜質(zhì)與泮托拉唑二級質(zhì)譜信息之 間的比對分析,可進(jìn)一步對雜質(zhì)變化位點(diǎn)進(jìn)行推測,最終獲得全面的雜質(zhì)鑒定結(jié)果。