藥物雜質(zhì)因其可能對藥品質(zhì)量、安全性和有效性產(chǎn)生影響，目前成為國內(nèi)外藥品監(jiān)管機構(gòu)的重點關(guān)注內(nèi)容之一。隨著我國醫(yī)藥產(chǎn)品出口規(guī)模的擴大，了解國外法規(guī)市場的藥物雜質(zhì)控制要求、加強對藥物雜質(zhì)的分析與控制已成為國內(nèi)藥品生產(chǎn)企業(yè)共同關(guān)注的話題。

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，保證藥物質(zhì)量是非常重要的。

雜質(zhì)譜分析是指研究藥物中存在的已知和未知雜質(zhì)的分布情況，分析藥物中雜質(zhì)的來源和去向，通過雜質(zhì)譜的研究，可以全面評估藥物的安全性。對于藥物生產(chǎn)階段，雜質(zhì)譜研究可以在工藝過程中建立完整可靠的雜質(zhì)分析方法，對工藝的關(guān)鍵步驟監(jiān)控雜質(zhì)的變化情況，驗證雜質(zhì)分析方法并轉(zhuǎn)移到 QA/QC，對于藥物研發(fā)階段，需要對工藝研發(fā)過程中的雜質(zhì)進行鑒定和表征并進一步確認雜質(zhì)的來源，研發(fā)人員根據(jù)分析結(jié)果可以評價藥物的安全性和與原研藥的一致性，并根據(jù)雜質(zhì)來源進一步優(yōu)化工藝，降低或消除雜質(zhì)的產(chǎn)生。

有機雜質(zhì)主要起源于起始原料及其本身所含雜質(zhì)、生產(chǎn)過程中帶入的合成中間體與副反應(yīng)產(chǎn)物、成品在儲存過程中產(chǎn)生的降解產(chǎn)物，輔料帶入的雜質(zhì)或輔料相互作用降解產(chǎn)生的雜質(zhì)，及藥物與包材相互作用產(chǎn)生的雜質(zhì)。隨著高分辨質(zhì)譜儀近年來的不斷發(fā)展 , 已成為實驗室常用設(shè)備。借助超高的分辨率 ,高分辨質(zhì)譜可以準確地測得雜質(zhì)的精確質(zhì)荷比 , 進而計算出雜質(zhì)的元素組成，并能區(qū)分復(fù)雜背景中質(zhì)量數(shù)接近的雜質(zhì)及共流出組分 , 具備復(fù)雜基質(zhì)中痕量雜質(zhì)的分析能力。采用的高分辨全掃描方式也不會遺漏未知雜質(zhì)的信息 , 是一種可以針對目標或非目標藥雜質(zhì)研究的有力工具 , 在藥物質(zhì)量研究領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用。

雜質(zhì)分析工作流程

藥物中的雜質(zhì)往往含量很小，在大量的母藥存在下，檢測到微量的雜質(zhì)是對質(zhì)譜技術(shù)的一大挑戰(zhàn)，采集到雜質(zhì)的質(zhì)譜信息后，對這些工藝雜質(zhì)或降解產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進行有效的解析是另一大挑戰(zhàn)。賽默飛的靜電場軌道阱質(zhì)譜技術(shù)有效的解決了以上雜質(zhì)研究難題，其高靈敏度和寬廣的動態(tài)范圍能夠采集到微量雜質(zhì)的有效質(zhì)譜信息，超高的分辨率可以有效的區(qū)分雜質(zhì)與干擾物質(zhì)，無需花費大量時間用于色譜條件的優(yōu)化，就可以憑借高分辨能力區(qū)分所有共流出組分。 CD 高能碰撞池提供豐富的碎片，結(jié)合一級和二級的高質(zhì)量精度可以獲得有效的元素組成與結(jié)構(gòu)信息。結(jié)合色譜高效的分離能力和專業(yè)的結(jié)構(gòu)解析軟件，賽默飛建立了專門針對雜質(zhì)分析的解決方案。

Orbitrap 靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜技術(shù)介紹

● 靜電場軌道阱質(zhì)譜是近年來新興的一種高分辨質(zhì)譜質(zhì)量分析器，它是 2000 年俄國科學(xué)家 Makarov 發(fā)明的一種新型的質(zhì)譜儀，其質(zhì)量分析器形狀如同仿棰體，由仿棰形中心內(nèi)電極和左右 2個外仿棰半電極組成。儀器工作時，在中心電極逐漸加上直流高壓，在 Orbitrap 內(nèi)產(chǎn)生特殊幾何結(jié)構(gòu)的靜電場。當(dāng)離子進入到 Orbitrap 室內(nèi)后，受到中心電場的引力，即開始圍繞中心電極作圓周軌道運動，同時離子受到垂直方向的離心力和水平方向的推力，而沿中心內(nèi)電極作水平和垂直方向的震蕩。外電極除限制離子的運行軌道范圍，同時檢測由離子振蕩產(chǎn)生的感應(yīng)電勢，其中水平震蕩的頻率和分子離子的質(zhì)荷比 (m/z) 的關(guān)系可由右側(cè)數(shù)學(xué)公式來描述。從 Orbitrap 的每個外電極輸出的信號經(jīng)過微分放大器放大后由快速傅葉轉(zhuǎn)換變成頻譜，頻譜再進而轉(zhuǎn)換為質(zhì)譜。

● Orbitrap 的高性能和可靠性，已經(jīng)被市場所證明，其應(yīng)用范圍涉及藥物研發(fā)、食品安全、環(huán)境監(jiān)測、司法檢驗等眾多領(lǐng)域，包括 1. 藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)各階段，代謝產(chǎn)物鑒定，雜質(zhì)研究 ; 2. 食品安全化學(xué)殘留物篩查； 3. 環(huán)境有害物質(zhì)監(jiān)控； 4. 體育比賽興奮劑的確認檢測 ； 5. 法醫(yī)毒品毒物檢測等各個領(lǐng)域

Q Exactive Focus 四極桿靜電場軌道阱臺式高分辨質(zhì)譜

Q Exactive Focus 是基于 Orbitrap 技術(shù)的臺式高分辨質(zhì)譜，將高性能四極桿的母離子選擇性與高分辨的準確質(zhì)量數(shù)（HR/AM）Orbitrap 檢測技術(shù)相結(jié)合，提供優(yōu)異性能和出色多功能性。 Q Exactive Focus 質(zhì)譜儀能進行高精度的目標雜質(zhì)篩選或非目標雜質(zhì)鑒定，高品質(zhì)的數(shù)據(jù)可提供更加可靠的雜質(zhì)定性和定量檢測。

● 高性能四極桿具有精確的母離子選擇性和高效的離子傳輸能力，有效地降低噪音
● 高達 70,000 FWHM 的分辨率以及 < 1 ppm 的質(zhì)量精度實現(xiàn)可靠的鑒定
● 多重檢測和先進的信號處理技術(shù)能夠更好的與 UHPLC 兼容，確保數(shù)據(jù)采集速度以提高通量
● 在 MS 和 MS/MS 模式下快速有效的正負切換確保在單次運行中檢測更多化合物

高質(zhì)量精度獲得準確的雜質(zhì)鑒定結(jié)果

Q Exactive Focus 掃描速度可與 UHPLC 完美兼容，在對甲萘威的檢測中，無論是低濃度的數(shù)據(jù)點還是高濃度的數(shù)據(jù)點 Q Exactive Focus 都獲得了小于 1ppm 的精確分子量。高質(zhì)量精度貫穿整個采樣過程，每個采樣點的數(shù)據(jù)都值得信賴，無需經(jīng)過譜圖的平均，可以生成準確的元素組成。

在生成母離子的元素組成之后，為了進一步對雜質(zhì)結(jié)構(gòu)進行解析，還需要計算碎片離子的元素組成，二級質(zhì)譜的質(zhì)量精度直接影響碎片元素組成的準確性。 Q Exactive Focus 對于二級碎片，仍然可以保持高的質(zhì)量精度，保證元素組成和裂解機理的準確性。

超高分辨率解鎖雜質(zhì)同位素信息

高分辨高質(zhì)量精度（HRAM）的一級和二級質(zhì)譜數(shù)據(jù)是未知雜質(zhì)分析的有力工具，但這并非是用來結(jié)構(gòu)解析的唯一依據(jù)， Q Exactive Focus 具有比常規(guī)高分辨更高的分辨率（70,000 FWHM），超高的分辨率可用于進一步解鎖同位素信息，如下圖中，可將 15N 與 13C 同位素分離，由此可判斷該化合物中含有元素 C 和 N，進一步通過兩者同位素豐度比，可判斷出化合物中 C 和 N 的元素比例 , 獲得更準確而唯一的雜質(zhì)鑒定結(jié)果。

高靈敏度帶來卓越的雜質(zhì)定量能力

質(zhì)量軸優(yōu)越的穩(wěn)定性

長期質(zhì)量軸穩(wěn)定性實驗考察結(jié)果表明， Q Exactive Focus 對實驗室環(huán)境有很強的耐受性，僅使用外標校正就能夠在溫度波動的情況下保持長期穩(wěn)定的質(zhì)量準確度。

藥物中的雜質(zhì)在不同電離極性之間的電離效率可能會有巨大差異。而在 MS 和 MS/MS 模式下掃描間正負極性的快速切換，確保 Q Exactive Focus 系統(tǒng)能夠在單次色譜運行中最大限度地檢測和鑒定雜質(zhì)。

數(shù)據(jù)分析

雜質(zhì)的種類繁多，來源廣泛，即使是相同元素組成的化合物，結(jié)構(gòu)也可能完全不同，所以需要專業(yè)的分析軟件對采集到的數(shù)據(jù)進行分析，對可能的雜質(zhì)進行有效的提取和分析，對推測的結(jié)構(gòu)式進行判斷。

專業(yè)雜質(zhì)分析軟件

Compound Discoverer（化合物發(fā)現(xiàn)者）是智能的小分子化合物發(fā)現(xiàn)和鑒定軟件。研究人員使用該軟件，可以方便的實現(xiàn)以下功能：

● 可根據(jù)預(yù)設(shè)的分類對不同條件下的樣品進行分組和批量處理；
● 根據(jù)研究需要設(shè)定自定義的數(shù)據(jù)處理流程；
● 利用多種先進的處理技術(shù)：多重質(zhì)量虧損過濾（MMDF）、同位素過濾（IPF）、碎片離子檢索（FISh Scoring）等功能對預(yù)期和未知的有關(guān)物質(zhì)進行提取分析；
● 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。

Mass Frontier 專業(yè)的結(jié)構(gòu)解析軟件為質(zhì)譜譜圖的管理、評估和解析提供精密的特性。通過調(diào)用豐富的碎裂數(shù)據(jù)，可快速的對母藥碎片結(jié)構(gòu)進行了準確推測和歸屬，通過對雜質(zhì)與母藥的比對分析，可進一步對雜質(zhì)變化位點進行推測，最終獲得全面的雜質(zhì)鑒定結(jié)果。

使用 Mass Frontier 軟件，研究人員可以方便的從已采集的數(shù)據(jù)中獲取以下信息：

● 化合物的裂解機理

因為雜質(zhì)的結(jié)構(gòu)和母藥的結(jié)構(gòu)往往類似或者具有淵源，所以了解母藥的裂解規(guī)律可以幫助判斷雜質(zhì)的碎片結(jié)構(gòu)，進一步推測出雜質(zhì)的結(jié)構(gòu)。

以前的方法僅僅依靠研究者的個人經(jīng)驗，或者純理論的計算，使得數(shù)據(jù)分析的重現(xiàn)性和準確性受到了限制。

Mass Frontier 所含有的 Fragmentation Library 碎裂機理譜圖庫是從現(xiàn)存的所有關(guān)于質(zhì)譜的出版物中收集而來，幾乎涵蓋了所有已發(fā)表的文獻。每一種機理，連同其化學(xué)結(jié)構(gòu)，都經(jīng)過人工和自動核對，然后連同標題、作者及信息來源等附帶信息一塊儲存于譜圖庫中。譜圖庫所收集的信息，加上通用的電離、碎裂和重組規(guī)則，為碎裂機理的預(yù)測提供了有力的保障。 Mass Frontier 還可以允許用戶創(chuàng)建基于客戶自定義碎裂機理上的譜圖庫，并能學(xué)會并運用這些機理來智能預(yù)測碎片分子。

● 有關(guān)物質(zhì)的檢獲

一些雜質(zhì)組分會因為信號響應(yīng)太低，或者形成的色譜峰不夠尖銳，而被研究人員忽略，但是含量很低的毒性雜質(zhì)嚴重的影響藥物安全性，漏檢不僅會極大的影響用藥的安全性，也會間接影響到新藥申報。

Mass Frontier 的 Fragment Ion Search (FISh) 可通過過濾無論是由理論裂解預(yù)測還是由實驗 MSn 質(zhì)譜譜樹
獲得的一組裂解碎片可對結(jié)構(gòu)相似化合物進行快速篩選，通過雜質(zhì)與母藥的碎片比對查找，精確的找出所有有關(guān)雜質(zhì)。