ANALYTIK

 Überwachung potenzieller Nitrosaminvorläufer 

Zuverlässige Analyse mittels Ionenchromatographie

In der Arzneimittelformulierung übernehmen pharmazeutische Hilfsstoffe eine wichtige Funktion. Sie werden zusammen mit dem Wirkstoff (API) eingesetzt und sorgen dafür, dass dieser in der gewünschten Form vorliegt und seine Wirkung am vorgesehenen Ort entfalten kann. Hilfsstoffe übernehmen verschiedene Funktionen wie Bindemittel, Füllstoffe, Zerfallsbeschleuniger, Emulgatoren, Stabilisatoren oder Konservierungsmittel. Häufige Beispiele für Hilfsstoffe sind Stärke, Laktose, mikrokristalline Cellulose, Povidon, Gelatine, Magnesiumstearat, Croscarmellose sowie Methylcellulose.

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Metrohm Deutschland GmbH & Co. KG

Allgemeine Strukturformel von Nitrosaminen.

Seit eine Studie im Jahr 2022 Nitrosaminverunreinigungen in Medikamenten gefunden hat, rückten mögliche Verunreinigungen mit diesen krebserregenden Verbindungen stärker in den Fokus der pharmazeutischen Industrie. Nitrosamine sind eine Klasse chemischer Verbindungen, neben niedermolekularen Nitrosaminen können sich in Arzneimitteln auch sogenannte Nitrosamine Drug Substance-Related Impurities (NDSRIs) bilden, welche strukturelle Ähnlichkeiten mit dem Wirkstoff haben.

Die FDA (US-amerikanische Food and Drug Administration) hat daher die Leitlinie «Control of Nitrosamine Impurities in Human Drugs» herausgegeben, um die Sicherheit der US-Arzneimittelversorgung zu gewährleisten.

Die Leitlinie empfiehlt Herstellern von APIs, pharmazeutischen Hilfsstoffen und Arzneimitteln geeignete Maßnahmen, um bedenkliche Mengen von Nitrosamin-Verunreinigungen in pharmazeutischen Produkten zu erkennen und zu verhindern. Zudem beschreibt sie eine dreistufige Strategie, um das Risiko von Nitrosamin-Verunreinigungen in Arzneimittelprodukten zu reduzieren.

Die Strategie umfasst eine Risikobewertung (Schritt I), bestätigende Tests, falls Risiken identifiziert werden (Schritt II), sowie die Meldung von eingeführten Änderungen zur Verhinderung oder Minimierung von Nitrosaminverunreinigungen in Arzneimittelprodukten, in zugelassenen und ausstehenden neuen Arzneimittelanträgen sowie verkürzten Neuarzneimittelanträgen (Schritt III).

Mögliche Gefahrenquelle

Nitrosamine können sich während der Herstellung oder während der Lagerung des Arzneimittels bilden. Eine mögliche Quelle sind dabei Nitrit- und Nitratverunreinigungen. Unter sauren Bedingungen können Nitrite mit Aminen, die Bestandteil von Hilfsstoffen oder APIs sein können, reagieren und Nitrosamine bilden. Nitrate sind zwar weniger reaktiv, können aber unter bestimmten Bedingungen zu Nitriten reduziert werden.

Nitrite und Nitrate in Arzneimitteln können aus Rohstoffen, der Synthese von Hilfsstoffen oder Kontaminationen während der Handhabung und Lagerung stammen. Obwohl sie normalerweise nicht als Hilfsstoffe verwendet werden, können sie in Hilfsstoffen oder Formulierungen als Verunreinigungen vorhanden sein. 

In einigen Fällen wurde die Hauptquelle von Nitrosaminen auf Nitritverunreinigungen im Spurenbereich (ppb) in Hilfsstoffen zurückgeführt. Nitritverunreinigungen wurden bereits in einer Reihe häufig verwendeter Hilfsstoffe sowie in Wasser nachgewiesen. 

Die Überwachung des Nitrit- und Nitratgehalts in APIs, Hilfsstoffen und Arzneimitteln ist daher ein wichtiger Bestandteil der Risikobewertung und Risikominderungsstrategien. Mit der Ionenchromatographie gibt es eine hochselektive, empfindliche und zuverlässige Methode zur Bestimmung von Nitrit- und Nitratverunreinigungen im Spurenbereich.


Ionenchromatographie: selektive Technik für Ionenanalyse 

Die Ionenchromatographie (IC) ist eine Flüssigchromatographiemethode, bei welcher anorganische und organische Ionen auf einer entgegengesetzt geladenen Trennsäule separiert und über einen Detektor quantifiziert werden. Die Methode ist hochspezifisch und selektiv. So wird beispielsweise die Bestimmung von Nitrit und Nitrat weder durch das Vorhandensein von Kationen noch von Chlorid beeinflusst.

Die Detektion in der IC erfolgt hauptsächlich mittels Leitfähigkeitsdetektor, da alle Ionen unter den Analysenbedingungen geladen sind. Es können aber auch andere Detektoren wie beispielsweise UV-VIS-Detektoren, elektrochemische Detektoren oder Massenspektrometrie-Detektoren eingesetzt werden. Abbildung 2 zeigt ein Setup, das für die Analyse von Nitrit und Nitrat in pharmazeutischen Hilfs- und Wirkstoffen verwendet werden kann.

Vollautomatisches IC-System für die Bestimmung von Nitrit in pharmazeutischen Wirkstoffen bestehend aus einem 940 Professional IC Vario (Mitte), 947 Professional UV/VIS Detektor Vario SW (Mitte oben), 858 Professional Sample Processor (rechts).

Analyse von Nitrit und Nitrat mittels IC

Für die Analyse von Nitrit- und Nitratverunreinigungen im Spurenbereich (ppb) kann sowohl ein Leitfähigkeits- als auch ein UV-VIS-Detektor verwendet werden. Die Trennung erfolgt über eine Anionensäule mit einem Natriumcarbonat- und Natriumhydroxid-Eluenten.

Um Matrixeffekte zu minimieren und niedrige Nachweisgrenzen zu erreichen, bietet Metrohm eine integrierte Probenvorbereitung (MISP – Metrohm Inline Sample Preparation) an. Dabei wird in diesem Fall die Probe zuerst angereichert (Preconcentration), was die Messempfindlichkeit erhöht. Anschließend werden bei der Matrixelimination ungeladene sowie entgegengesetzt geladene Matrixbestandteile abgetrennt, dies schützt die Trennsäule vor Verunreinigungen und erhöht ihre Lebenszeit. Durch die vollständige Automatisierung werden zudem die Anwender entlastet und können anderen Tätigkeiten im Labor nachgehen.

Abbildung 3 zeigt das Chromatogramm für die Nitritbestimmung in Hydroxypropylmethylcellulose (Hypromellose), einem pharmazeutischen Wirkstoff. Die Trennung erfolgte mittels Metrosep A Supp 10 – 250/4.0 Trennsäule mit dem in Abbildung 2 abgebildeten System. Der Nitritgehalt der Probe betrug 288μg/kg. Die Probe wurde zudem mit Nitritstandard aufgestockt und es wurden Wiederfindungswerte zwischen 80 und 120 Prozent erzielt.

​Chromatogramm der Nitritbestimmung im Spurenbereich in Hydroxypropylmethylcellulose.3

Die Ionenchromatographie ist eine hochselektive und robuste Methode zur Spurenanalyse von Nitrit und Nitrat in pharmazeutischen Wirk-, Hilfsstoffen und Arzneimitteln. Sowohl ein Leitfähigkeits- wie auch ein UV-VIS-Detektor können für die Detektion von Nitrit und Nitrat verwendet werden. Die Methode ermöglicht eine zuverlässige, automatisierte Bestimmung selbst in komplexen Probenmatrizen und bietet durch integrierte Probenvorbereitung eine hohe Sensitivität und Anwenderfreundlichkeit. Sie ist daher für Produzenten von pharmazeutischen Wirkstoffen (API), pharmazeutischen Hilfsstoffen und Arzneimitteln ein wertvolles Werkzeug zur Überwachung des Risikos für die Nitrosaminbildung.

Autorin


Lucia Meier

Metrohm


Titel-Thema

Analytik

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