相容性研究 / 药包材相容性 · 2025年8月9日 0

透皮贴剂包材相容性研究案例:基于HRMS的未知可提取物鉴别

由于包装材料对透皮贴剂产品质量和安全的潜在影响,监管机构要求对膜性材料的可提取物和浸出物进行研究。在稳定性研究中,还必须评估整个有效期内包材与药物的相容性,以确保产品的安全性与有效性。

可提取物和浸出物 (E&L) 是最终用户和监管机构主要关注的问题。

本文参考:
NMPA《化学仿制药透皮贴剂药学研究技术指导原则(试行)》
FDA: Transdermal and Topical Delivery Systems-Product Development and Quality Considerations.

说明:
文中所有图片和数据来源广州伯朗室实验室

E&L 研究目的

采用液相色谱-高分辨飞行时间质谱联用技术 (HPLC-QTOF/HRMS) ,结合专业数据处理软件,对透皮贴剂包装系统中潜在的未知可提取物进行鉴别。

材料与方法

样品:

膏剂用隔离膜(背衬),材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)

提取液制备

参照包装材料相容性研究技术指导原则,USP<1663>的思路,取隔离膜按照6cm^2/ml的比例进行提取。提取条件设定为 50 ℃ 下提取 24 小时

提取溶剂:采用一系列不同极性的溶剂,包括水、0.9% 氯化钠溶液 (模拟生理条件)、50% 异丙醇、异丙醇和甲苯,以覆盖不同性质的潜在可提取物。选择溶剂时,同时考虑离子强度对提取效率的影响。

提取液全扫描分析(Full-Scan):

高效液相色谱质谱联用技术:分析不可挥发可提取物(NOVC),扫描质量范围150-1500 Da,UV采集波长 190-400 nm 。

液相色谱参数

色谱分离在HPLC 系统上进行,DAD 数据在 190~400 nm 处采集。使用 Kinetex C18 色谱柱 (4.6X100 mm, 2,6µm),流速为 0.4 mL/min,柱温为 40 ℃。流动相为:(A) 甲醇; (B) 10mmol/L乙酸铵,梯度如下:

时间 (min) 0 2.0 5.0 17.0 28.0 31.0 37.0
A% 30 30 70 100 100 30 30
B% 70 70 30 0 0 70 70

质谱参数

数据通过全扫描采集,电离模式:ESI 正/负模式,扫描质量范围150~1500 Da,电晕针电流:5A(正模式)/-4A(负模式);离子源温度:300℃

提取液分析结果

全扫描分析发现未知可提取物,保留时间RT为15.48min

采用HPLC-ToF对未知物鉴别

仪器参数:

色谱分离在HPLC 系统上进行,使用EclipseXDB-C18 色谱柱 (4.6X250 mm, 5µm),流速为 0.8 mL/min,UV波长210 nm
流动相为:(A) 甲醇; (B) 5mmol/L乙酸铵(pH 7.5)

质谱参数:

电晕针辅助双电离离子源(DUIS),正离子监测。接口温度:300℃;去溶解温度:250℃;加热模块温度400℃;接口电压:4.5kV,电晕针电压:4.5kV。

未知物解析步骤

  • 取相应保留时间下对应的一级质谱图,以确定目标化合物分子离子的准确质荷比

  • 一级质谱图,主要加合离子m/z=592.20为[M+H]+峰,该未知物的相对分子量推测为591,根据氮规则含有奇数个氮原子。

  • MS1谱图导入LabSolutions Insight软件分析可能的分子,误差范围设置为±10ppm以内,软件给出最有可能的结果,误差范围在±5ppm以内:

  • 在正离子模式下以m/z=592.5391为母离子进行二级质谱扫描,采集不同碰撞能量下(CE )的二级质谱图,选取离子强度和离子丰富度兼备的CE对应二级谱图用于二级碎片解析

  • 导入软件LabSolutions Insight,对主要碎片离子进行分子式预测,对碎片离子进行归属

  1. 碎片离子①:m/z=149.0233,预测结构 [C8H4O3]+H+,偏差为-0.9mDa

  2. 碎片离子②:m/z=193.0495,预测结构 [C10H8O4]+H+,偏差为-0.9mDa

未知物确认

通过上述分析,推断未知物为环三(乙二醇对苯二甲酸酯)(Ethylene terephthalate cyclic trimer),分子式为C30H24O12 ,CAS 7441-32-9。与实验室内部数据库匹配,匹配度>85%。

未知物来源

环三(乙二醇对苯二甲酸酯)是本研究在包材相容性研究中发现的一种来源于聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 的低聚物,属于环状三聚体,由对苯二甲酸 (TPA) 和乙二醇 (EG) 构成

在 PET 的合成过程中,由于聚合不完全,可能产生低分子量 (LMW) 低聚物作为副产物;此外,在材料降解过程中,也可能形成低聚物。

低聚物是塑料材料中可能存在的一类“非有意添加物质” (NIAS),通常由 2–10 个用于合成高分子材料的单体构成。欧洲食品安全局 (EFSA) 为其总低聚物迁移量设定了特定迁移限量 (SML) (EFSA, 2014a, 2014b)。

低聚物具有迁移性,可从包装材料迁移至最终制剂中,尤其在长期接触条件下更易释放。动物实验和体外研究显示,PET 降解产物(包括低聚物)可能具有内分泌干扰活性、细胞毒性或炎症反应诱导能力,但人类数据仍相对缺乏。

因此,在药包材相容性研究中,对材料低聚物的研究不可忽略

讨论

在包材相容性研究中,全面评估潜在可提取物至关重要。相较于仅针对特定物质的靶向性扫描方法,本研究采用分子量范围的全扫描分析 (Full-Scan) 策略,能够避免因预设目标范围局限而导致潜在可提取物的遗漏,从而更全面地反映包材的潜在风险

结合了高分辨质谱 (HRMS) 技术和数据库,对药包材提取试验中发现的未知物进行结构解析。通过精确的分子量信息、碎片离子分析 (MS/MS) 和数据库检索,可以进一步推断未知物的结构,甚至鉴定出全新的化合物。

这种策略不仅能够识别已知的可提取物,还能发现潜在的、未被关注的风险物质,为药品安全评价提供更全面的信息。

参考文献

  1. Evaluating the food safety and risk assessment evidence-base of polyethylene terephthalate oligomers: Protocol for a systematic evidence map
  2. Determination of oligomers in virgin and recycled polyethylene terephthalate (PET) samples by UPLC-MS-QTOF
  3. Oligomers in poly(ethylene terephthalate) – Diffusion coefficients and migration