Toepassing en methodologie van de niet-destructieve 19F tijdsdomein NMR techniek voor het meten van de inhoud in fluor-bevattende geneesmiddelen

Samenvatting

Een eenvoudig en niet-destructieve techniek, die maatregelen het gemiddelde gehalte aan drug stoffen in geformuleerde geneesmiddelen met fluor met behulp van lage-veld fluor-19 (¹⁹F) tijdsdomein (TD) nucleaire magnetische resonantie (NMR) wordt hier gepresenteerd. De techniek kan worden toegepast voor de ontwikkeling en productie van drugs in de farmaceutische industrie.

Samenvatting

Hier beschrijven we een protocol ontwikkeld door onze fractie die gebruikmaakt van lage-veld fluor-19 (¹⁹F) tijdsdomein (TD) nucleaire magnetische resonantie (NMR) voor het meten van de gemiddelde inhoud van gefluoreerde drugs in hun geformuleerde drug product vormen: tabletten of capsules. Deze methode is specifiek voor gefluoreerde drugs omdat het detecteert alleen de inhoud van fluor, interferentie van de excipiënten die geen fluor. De voordelen van het meten van de actieve inhoud van gefluoreerde drugs met behulp van lage-veld ¹⁹F TD-NMR versus Hoogveld ¹⁹F solid-state (SS) NMR zijn de eenvoud van de methode; de lage kosten; en de niet-destructieve aard van de techniek, met alle monsters terugwinning in intact vormen (bijvoorbeeld poeder, tabletten en capsules), waardoor deze techniek betaalbaar voor elk laboratorium.

Wij hebben de methode met drie gefluoreerde geneesmiddelen beschikbaar op de markt - cinacalcet, Lansoprazol en ciprofloxacine - getest met doses variërend van 15 tot 500 mg. De resultaten van de analyses, afgemeten aan de lage-veld ¹⁹F TD-NMR, ondersteund de gerapporteerde etiket voor de gemiddelde drug-inhoud.

Gebaseerd op de eenvoud en de reproduceerbaarheid van de analyse, voorzien wij deze methodologie wordt uitgevoerd in een laboratorium, met inbegrip van productielocaties, als een proces analytische technologie (PAT) instrument in de farmaceutische industrie.

Inleiding

In de farmaceutische industrie moet het gehalte aan drug stoffen in hun eenheid-van-dosering vormen (bijvoorbeeld tabletten en capsules) binnen het bereik op de vordering van de label aan kwaliteitscontrole en prestaties richtsnoeren. Krachtige vloeibare chromatografie (HPLC) is de conventionele analytische techniek gebruikt om te meten de inhoud uniformiteit van drugs in hun samengestelde vormen. De methode is echter lang en destructieve, waarbij de ontbinding van de drug in zijn samengestelde vorm met behulp van de geschikte oplosmiddelen vóór de analyse. Zelfs met automatisering, kan het proces duren 1-3 h per monster, afhankelijk van de ontwikkeling van de passende analytische methode^1,2,3. Naast HPLC, is nabij-infrarood (NIR) gebruikt voor hetzelfde doel en als een PAT tool, met het voorbehoud om te eisen dat de chemometric analyse van de gegevens, waardoor de implementatie langdurig en complexere⁴. Beide technieken zijn destructieve, met de geformuleerde drug weggegooid na analyse.

In dit manuscript, beschrijven we de stapsgewijze protocol van een methodologie die eerder gepubliceerd door onze groep⁵ voor het meten van de gemiddelde inhoud van gefluoreerde drugs in hun doseringsvormen (bijvoorbeeld tabletten en capsules) met behulp van lage-veld ¹⁹F NMR. Door de jaren heen, is het percentage van gefluoreerde drugs op de markt goedgekeurd door wereldwijd regelgevende agentschappen als geformuleerde geneesmiddelen gestegen van 2% in 1970 tot 25% in 2013⁶. Wij vinden daarom dat er een vraag een eenvoudiger maar meer specifieke methode dan de momenteel beschikbare methoden voor de controle op de kwaliteit van de inhoud van gefluoreerde drugs in hun geformuleerde formulieren te ontwikkelen.

Geneesmiddelen met fluor-19 (¹⁹F) in hun structuren hebben het voordeel van gemakkelijk worden gedetecteerd door ¹⁹F NMR als gevolg van haar 100% overvloed en 83% gevoeligheid ten opzichte van protonen⁷. Directe meting door ¹H TD-NMR is niet nuttig omdat zowel excipiënten en API protonen, en de totale proton signaal uit alle onderdelen van het product van de drug komt, waardoor het onpraktisch voor het meten van de inhoud van de API in geneesmiddelen die met behulp van ¹ H TD-NMR. Het meten van de inhoud van de drug van gefluoreerde geneesmiddelen met behulp van ¹⁹F TD-NMR heeft dus het voordeel van geen interferentie met hulpstoffen als gevolg van het ontbreken van fluor. Wij hebben gekozen om aan te tonen onze methodologie van het meten van de gemiddelde drug inhoud van gefluoreerde geneesmiddelen, drie commercieel geformuleerde geneesmiddelen met fluor in verschillende dosis bereiken. Figuur 1 toont de structuren van de drugs geselecteerd, waar twee van hen - cinacalcet HCl⁸ en Lansoprazol⁹-een trifluormethylgroep (CF₃) hebben in hun structuren met doses variërend van 15 tot 90 mg, en de derde een - ciprofloxacine HCl monohydraat¹⁰ - bevat een fluor-atoom gekoppeld aan een aromatische ring, met een dosis van 500 mg.

Hier tonen we de methodologie hebben we⁵ om te kwantificeren van de inhoud van de gemiddelde drug van gefluoreerde geneesmiddelen met behulp van een lage-veld benchtop TD-NMR instrument (23.4 MHz voor ¹H en 22.0 MHz voor ¹⁹F). Ook vergelijken we twee softwarepakketten (RI kalibratie en Mnova software), die kunnen worden gebruikt om het verslag van de resultaten.

Protocol

Let op: Raadpleeg alle relevante veiligheidsinformatiebladen (VIB) voor het gebruik van alle chemische stoffen. Drug stoffen in het algemeen zijn giftig en moeten worden behandeld met de juiste persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM; BV, handschoenen, veiligheidsbril, laboratoriumjas, full-length broek en schoenen van gesloten-teen), met speciale voorzichtig met een gewicht van poeder materialen. Het is aanbevolen om gebruik van een evenwicht in een kap met goede luchtstroom geplaatst om te minimaliseren van het poeder uit stevige materialen verspreiding van uit de omgeving van het saldo.

Opmerking: de software-instructies zijn specifiek voor RINMR, RI kalibratie en Mnova. Voor de andere instrumenten van de leverancier van de TD-NMR en softwarepakketten, de instructies zal variëren.

1. bereiding van de monsters voorafgaand aan de ¹⁹ F TD-NMR meting

1. wegen de monsters voor kalibratie (poeder drug stof of actieve farmaceutische ingrediënten (API)) in de juiste NMR buizen (2,5 - 3-, 5-, 10-, 18- en 25-mm OD NMR buizen) totdat de lijn van de markering (hoogte van de spoel voor de NMR-sonde), of ongeveer 30 mm hoogte. Bericht dat de hoogte van de sonde afhangen kan.
   Opmerking: Cinacalcet HCl is een voorbeeld van een API gebruiken voor kalibratie om te bepalen van de inhoud van de drug in cinacalcet commerciële tabletten. Het gewicht hangt af van de dichtheid van het poeder. In het geval van cinacalcet HCl, de gewichten van de API zijn rond 7.2, 3.5, 1.0, 0.3, 0.1 en 0,07 g bij het invullen van de hoogte van de spoel voor het 25-, 18 - 10-, 5-, 3- en 2,5-mm NMR buizen, respectievelijk.
2. Wegen de productmonsters geformuleerde drugs (tabletten of capsules) in de juiste NMR buizen tot de lijn van de markering (hoogte van de spoel voor de NMR-sonde), of ongeveer 30 mm in hoogte, zoals hierboven aangegeven.
   Let op: 25 - of 18-mm buizen zijn geschikt voor grote en middelgrote tabletten/capsules of wanneer genoeg geformuleerd drug-product beschikbaar is. Gebruik voor kleinere tabletten/capsule of wanneer niet genoeg geformuleerd drug-product beschikbaar is maar de signal-to-noise verhouding kan nog steeds voldoende voor meting, 10-mm buizen. Direct meten van de tabletten of verpletteren indien gewenst. Geen waarneming van variaties in hun metingen zijn hier waargenomen zoals vermeld in de discussie.
   1. Als voorbereiding commerciële tabletten van cinacalcet, wegen ongeveer vijftien 90-mg tabletten in de 25-mm NMR buis (rond 9.2 g), vijftig 30-mg tabletten in de 25-mm NMR buis (rond 9,6 g), tweeëntwintig-30-mg tabletten in de NMR 18-mm buis (rond 4,2 g) , en drieëntwintig 60-mg tabletten in de 25-mm NMR buis (rond 8.8 g).

2. Voorbereiding van de NMR-Instrument voor meting

instrument

1. Tuning de NMR instrument tot en met ¹⁹ F
   1. Carry alle metingen op de temperatuur van de permanente magneet in de NMR. Hier, gebruik maken van 40 ° C; geen temperatuurcontrole is beschikbaar voor de 26 mm ¹⁹ F NMR sonde gebruikt hier. Alle metingen met een frequentie van 22.0 MHz voor ¹⁹ F met behulp van het instrument van de NMR 23-MHz (voor ¹ H) verrichten.
   2. Plaats van de Teflon standaardmonster binnen een 25 of 26 mm NMR buis en leg deze in de sonde binnen de magneet. Toestaan voor de equilibratietijd voor ongeveer 5-10 min en het instrument tot en met ¹⁹ F. Selecteer stemmen " Auto O1 " onder de " opdrachten " menu in de software van de RINMR. Herhaal de meting ten minste 3 keer en neem de laatste waarde van de O ₁ parameter (frequentie offset).
2. Kalibratie van de ¹⁹ F 90 graden pols
   1. kalibreren van de pols 90 graden voor F-19 met het standaardmonster van Teflon met behulp van de standaard automatische kalibratie reeks beschikbaar in het instrument. Selecteer " Auto P90 " onder de " opdrachten " menu in de software RINMR.
      Opmerking: Normaal, de 90 graden pols hoeft niet te vaak worden gemeten, tenzij het instrument niet uitvoeren is of de sonde niet is gebruikt voor enige tijd. De waarde van de 90 graden verkregen voor Teflon met de 26-mm ¹⁹ F NMR-sonde gebruikt hier 7.05 µs was.

3. Meting van de T ₁ of de longitudinale ontspanning tijd voor standaard Pure API monsters

1. voor een betere signaal-ruisverhouding, plaatst u de API monster in de buis van de NMR 25-mm binnen de F-19 sonde geïnstalleerd in de magneet voorbereid en laat het equilibreer gedurende ten minste 10 min.
2. Meten de tijd T ₁ ontspanning, volgens de instructies van de handleiding van de instrument, voor elk API monster met behulp van een standaard experiment voor inversie-recuperatie door de software van RINMR.
   Opmerking: De aanbevolen experimentele parameters zijn 16 scans verzameld met een Nadruktijd 0.1-µs; 8 gegevenspunten; een 90-graden-puls, als bovengenoemde; en een dode tijd van 10 μs voor de F-19 26-mm sonde. Een matrix van vertragingen van 100 µs 8 s (bijvoorbeeld 100 µs, 500 µs, 10 ms, ms 100, 300 ms, 700 ms, 1 s, 2 s, 5 s, en 8 s) voor drugs met CF ₃ en vertragingen van 100 µs tot 20 s (bv 100 µs, 500 µs, 1 ms, 100 ms, 500 ms, 1 s, 5 s, 10 s, 15 s, en 20 s) voor drugs met één groep van fluor aan de aromatische ring gekoppeld zijn aan te bevelen.
   1. In the RINMR software, load de " invrec.exe " pulse volgorde door het selecteren van " laden " onder " reeks " en te klikken op " Open. " controleren dat de fundamentele parameters hebben de juiste waarden door te klikken op " A " of selecteren " Overname " onder de " Parameters " menu.
   2. Selecteer " Scripts " onder de " Tools " menu; een venster zal verschijnen. Selecteer de " T1.ris " tab en klik op de groene pijl; een venster zal verschijnen. Selecteer het bestand met de vertraging-lijst met passende vertragingen of maak de lijst na het klikken op " Open. " zodra de lijst vertraging bevredigend is, klik op " OK. "
      Opmerking: een venster verschijnt een prompt voor de oprichting van een bestand voor alle spectra die zullen worden verzameld in om met het berekenen van de waarde van de T ₁. De locatie en de namen van de mappen en bestanden worden aan de gebruiker.
   3. Klik op " opslaan " voor het instrument om te beginnen het verwerven van de gegevens en het automatisch opslaan van de bestanden voor de vertragingen in de geselecteerde map.
      Opmerking: De RIMNR-software het T ₁ ontspanning curven maken en berekenen van de T ₁ ontspanning tijden voor elk geval. Een venster zal verschijnen met de T ₁ ontspanning curve en de tijdconstante of T ₁ waarde . Hier was de waarde van T1 voor cinacalcet HCl 2.4 s.

4. Meten van kalibratie monsters met Pure API

1. voor het meten van de API monsters om te bouwen van de kalibratiekromme
   1. een kalibratie monster in de magneet voor een specifieke API. De monsters voor een minimum van 5 min voor de kleinere buizen en 10 min voor de grotere buizen equilibreer.
   2. Een gratis ophaal inductie verval (FID) of vaste (90 x-90y FID) experiment met de juiste parameters volgens de instructies in de handleiding van het instrument. Laden in de software van de RINMR, de " solid.exe " (of " fid.exe ") pulse volgorde door het selecteren van " laden " onder " reeks " en te klikken op " Open. "
      Opmerking: de aanbevolen experiment is SOLID voor vaste stoffen die zijn snel-ontspannen met korte T ₂ s (transversale ontspanning keer). De aanbevolen experimentele parameters zijn 128 scans verzameld, met een 0.1 µs nadruktijd, 1024 gegevenspunten, een puls van 90 graden (7.05 µs in dit geval, calibrated met Teflon), en een dode tijd van 10 μs voor de ¹⁹ F 26-mm sonde. Een recycle vertraging van 7.5 s voor drugs met de groep van de CF-₃ en 20 s voor drugs met de F-groep gekoppeld aan een aromatische (als gevolg van langere T ₁ ontspanning keer) zijn gebruikt voor de gevallen die hier gepresenteerd op basis van hun T ₁ metingen.
   3. Meten alle monsters voorbereid voor elke API nadat ze zijn geëquilibreerd tot de temperatuur van de magneet voor 5-10 min voor het genereren van de kalibratiekrommen van elk monster API. De gegevens opslaan in een map, een andere naam geven aan elke experimentele run.
   4. Bereken het percentage van het gewicht van de monsters die zijn gebaseerd op het bedrag in elke buis en gezien de zuiverheid van het monster van de API in de grootste buis.

5. Meting van de drug product monsters als tabletten

1. plaats het reeds voorbereide productmonsters drugs (tabletten of capsules) in de magneet te meten ze een geformuleerd op een moment. Het monster gedurende 5 min. voor kleine NMR buizen of voor 10 min voor de monsters in de grotere NMR buizen equilibreer.
2. Verwerven hetzelfde NMR experiment (d.w.z., SOLID) met dezelfde voorwaarden wat betreft de geijkte monsters voor elke specifieke API.

6. Generatie van de kalibratie buigt met zuivere API monsters en het toevoegen van de gegevens van de drug productmonsters als tabletten in de kalibratiekrommen

1. In deze gevallen, selecteert u de regio van de SOLID experimenteren van 5 tot 300 punten maken de kalibratiekrommen. De gegevens kunnen worden geanalyseerd op drie verschillende manieren, zoals hieronder aangegeven.
2. De RI kalibratie software niet openen. Herinner me alle vaste gegevens door te klikken op het symbool van de clip naar de FID of solide bestanden openen vanuit een specifieke API. Voor alle monsters gemeten, voert u de percentages gewicht onder de “ Conc ” kolom en de gewichten onder de “ massa ” kolom. Selecteer de juiste regio (5-300 punten) met behulp van de gemiddelde methode om te bouwen van de ijkcurve (open het pictogram van “ Display NMR-gegevens ” selecteert u het bereik van de punten voor de berekening). Opslaan van de kalibratiekromme.
   Opmerking: De Cal-kolom geeft het percentage van de drug in de monsters gemeten.
3. In the RI kalibratiesoftware met dezelfde geselecteerde regio (5-300 punten), de fit methode gebruiken om te bouwen van de kalibratiekromme. Sla de kalibratiekromme. Volg dezelfde instructies zoals in stap 4.2.2.
4. Open de software (bijvoorbeeld Mnova). Sleep alle vaste gegevens van een bepaalde API en voer de percentages van het gewicht van de standaard monsters; handmatige instructies kunt u vinden door te klikken op “ Content ” onder de “ Help ” menu. In de “ Geavanceerd ” menu, select “ tijdsdomein ” en vervolgens “ Quantitation; ” een venster zal verschijnen. Klik op het blauw plus-teken om het gebied van integratie te selecteren. Integreren de juiste regio (5-300 punten) met behulp van de omvang-modus om te bouwen van de kalibratiekromme.
5. Sla de kalibratiekromme. Voer in de tabel, de percentages van drugs per monster alleen voor de normen onder de “ concentratie (x) ” kolom en de gewichten voor alle monsters onder de “ massa (m) ” kolom; kalibratie monsters moeten worden in het rood (gecontroleerd). Zorg ervoor dat de “ signaalfunctie ” is “ y = s/m ” (om te normaliseren tot signaal/massa).
6. Voor reproduceerbaarheid en herhaalbaarheid, meten elk proef 3 keer op verschillende dagen en bouwen van de kalibratiekromme in beide softwarepakketten. De kalibratie curve opslaan.

7. Berekening van de gefluoreerde API Drug gewicht in de geformuleerd Drug Product met behulp van de kalibratiekrommen

1. berekening van het bedrag van de gewicht percentage en de gemiddelde de dosering per tablet/capsule van gefluoreerde API drug in de geformuleerde drug product
   1. gebruik het bestand voor de kalibratiekromme van het RI calibratie software en het gemiddelde methode. De NMR-gegevens lezen uit de gemeten tabletten (of capsules) en geef hun gewichten om te bepalen van het percentage van het gewicht van gefluoreerde API in de geformuleerde tabletten of capsules van de ijkcurve.
      Opmerking: De “ Cal ” kolom geeft het percentage van de drug in de gemeten monsters (kalibratie en commerciële tabletten of onbekenden). Merk op dat de O1-parameter hetzelfde zijn voor de monsters van de kalibratie en de tabletten of capsules voor de RI-kalibratiesoftware moet.
   2. Gebruiken het bestand voor de kalibratiekromme van het RI-kalibratiesoftware met de fit, methode Lees de NMR-gegevens uit de tabletten (of capsules) gemeten en hun gewichten om te bepalen van het percentage van het gewicht van gefluoreerde API in de geformuleerde tabletten of capsules van de ijkcurve invoeren. Volg dezelfde instructies zoals in stap 5.2.1. Merk op dat de O ₁ parameter hetzelfde zijn voor de monsters van de kalibratie en de tabletten of capsules voor de RI-kalibratiesoftware moet.
   3. Gebruik van het bestand Mnova en sleep de verworven NMR-gegevens voor de geformuleerde API (of meten ze allemaal op dezelfde dag). Volg de instructies in stap 4.2.4. Voer de gewichten om te bepalen van het percentage van het gewicht van de gefluoreerde API in de geformuleerde tabletten of capsules van de ijkcurve.
      Opmerking: In de tabel, de kalibratie monsters worden in rood (gecontroleerd) en de onbekende of commerciële tabletten/capsules in blauw (selectievakje is uitgeschakeld). De “ concentratie (x) ” kolom verschijnt de berekende waarden voor de commerciële tabletten van onbekende monsters in blauw op basis van de waarden van de kalibratie monsters in het rood. Bericht dat de software niet het gebruik van de dezelfde O1-parameter voor de berekening van het percentage van het gewicht vereist.
   4. Berekent het bedrag van gefluoreerde drug per tablet of capsule als de gemiddelde waarde van de onderstaande vergelijking (D = dosis van API in mg, W _NMR = gewicht percentage van API verkregen van de kalibratiecurve, w = totaalgewicht van geformuleerd product van het gewicht van de geformuleerde drug afkomstig uit de gemeten tabletten of capsules, en N = aantal geformuleerde tabletten of capsules gebruikt voor de meting) en te vergelijken met de waarden die zijn berekend door de software op basis van de kalibratiekrommen:
      

Resultaten

We hebben lage-veld ¹⁹F TD-NMR met drie commerciële geneesmiddelen (cinacalcet, Lansoprazol en ciprofloxacine) voor het meten van de gemiddelde drug-inhoud van de gefluoreerde drug producten getest. Figuur 1 toont de structuren van de geteste drugs, weergeven van de locaties van de fluor atomen.

We testten verschillende percelen en doseringsvormen (dat wil zeggen, 30, 60 en 90 mg...

Discussie

Naarmate meer gefluoreerde drugs zijn beschikbaar in de markt, hebben wij een specifieke en eenvoudige methode voor het meten van de gemiddelde drug inhoud van gefluoreerde geneesmiddelen met behulp van lage-veld ¹⁹F TD-NMR⁵ontwikkeld. We testten deze methode op drie commerciële geneesmiddelen: tabletten met cinacalcet HCl, capsules met Lansoprazol en tabletten met ciprofloxacine HCl monohydraat. De voordelen van deze methode zijn de specificiteit als gevolg van het ontbreken van fluor ...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
MQC-23	Oxford Instruments	52-AM4044	23.4 MHz voor 1H en 22.0 MHz voor 19F
26 mm Probe (19F)	Oxford Instruments	52-AM4061	19F NMR probe
Cinacalcet HCl	Amgen	Lot 005002 M	Zuiverheid 99,8%
Cinacalcet commerciële tabletten	Amgen	Lot 0010021308	30 mg tabletten
Cinacalcet commerciële tabletten	Amgen	Lot D1026396	30 mg tabletten
Cinacalcet commerciële tabletten	Amgen	Lot D118714	30 mg tabletten
Cinacalcet commerciële tabletten	Amgen	Lot D061829	60 mg tabletten
Cinacalcet commerciële tabletten	Amgen	Lot 00100213	90 mg tabletten
Cinacalcet commerciële tabletten	Amgen	Lot D064074	90 mg tabletten
Cinacalcet commerciële tabletten	Amgen	Lot 1026356	90 mg tabletten
Lansoprazol	Fluka	Lot LRAA1897	Zuiverheid 99,7%
Merknaam Lansoprazol	Novartis	Lot DV1891	15 mg capsules
Generiek Lansoprazol	SUPERVALUE INC	Lot 2GE2027	15 mg capsules
Ciprofloxacin vrije base	Fluka	Lot BCBM7969V	99,9% zuiverheid
Ciprofloxacin HCl monohydraat	Fluka	Lot P500044	94% zuiverheid als HCl-zout
Generiek Cipro	Pack Pharmaceuticals	Lot PUB3033	500 mg tabletten
25 mm NMR buis	New Era Enterprises	NE-25TD-200-FB
18 mm NMR buis	New Era Enterprises	NE-18TD-200-FB
10 mm NMR buis	New Era Enterprises	NE-10TD-200-FB
5 mm NMR buis	New Era Enterprises	NE-HL5-7
3 mm NMR buis	New Era Enterprises	NE-H3-7
2.5 mm NMR buis	New Era Enterprises	NE-H5/2.5