Aplicação e metodologia da técnica não-destrutiva 19F no domínio do tempo NMR para medir o teor em flúor-contendo produtos de droga

Resumo

Uma técnica simples e non-destructive que mede o teor médio de substâncias de droga em medicamentos formulados contendo flúor usando o domínio do tempo da baixo-campo flúor-19 (¹⁹F) (TD) ressonância magnética nuclear (NMR) é aqui apresentada. A técnica pode ser aplicada para o desenvolvimento e a fabricação de medicamentos na indústria farmacêutica.

Resumo

Aqui, descrevemos um protocolo desenvolvido pelo nosso grupo que usa o domínio do tempo da baixo-campo flúor-19 (¹⁹F) (TD) ressonância magnética nuclear (NMR) para medir o teor médio de fármacos fluorados em suas formas de produto formulado drogas: comprimidos ou cápsulas. Esse método é específico para fluorados drogas porque ele detecta somente o conteúdo de flúor, evitando a interferência de excipientes que a falta de flúor. As vantagens de se medir o teor de ativo de fármacos fluorados usando baixa-campo ¹⁹F TD-NMR contra alta-campo ¹⁹F estado sólido (SS) NMR são a simplicidade do método; o baixo custo; e a natureza não-destrutivo da técnica, com todas as amostras recuperáveis de forma intacta (por exemplo, pós, comprimidos e cápsulas), tornando esta técnica acessível para qualquer laboratório.

Nós testamos o método com três gases fluorados medicamentos disponíveis no mercado - cinacalcet, lansoprazol e ciprofloxacina - com doses variando de 15 a 500 mg. Os resultados das análises, medidos por baixo-campo ¹⁹F TD-NMR, apoiava as pretensões de rótulo relatados para o teor médio de drogas.

Baseia-se na simplicidade e reprodutibilidade das análises, montamos esta metodologia a ser implementada em qualquer laboratório, incluindo plantas de produção, como uma ferramenta (PAT) tecnologia analítica de processo na indústria farmacêutica.

Introdução

Na indústria farmacêutica, o teor de substâncias de droga nas suas formas de unidade-de-dosagem (por exemplo, comprimidos e cápsulas) deve estar dentro do intervalo sobre a alegação de rótulo para atender as diretrizes de desempenho e controle de qualidade. Cromatografia líquida de alto desempenho (HPLC) é a técnica analítica convencional usada para medir a uniformidade do conteúdo de drogas em suas formas formuladas. No entanto, o método é longo e destrutivo, que exigem a dissolução da droga em sua forma formulada utilizando solventes apropriados antes da análise. Mesmo com a automação, o processo pode demorar 1-3 h, por exemplo, dependendo do desenvolvimento do método analítico adequado^1,2,3. Além de HPLC,-infravermelho próximo (NIR) tem sido usado para a mesma finalidade e como uma ferramenta de PAT, com a ressalva de que exigem a análise dos dados, tornando sua implementação longa e mais complexas⁴quimiométricas. Ambas as técnicas são destrutivas, com a droga formulada descartada após análise.

Este manuscrito, descrevemos o protocolo passo a passo de uma metodologia previamente publicado por nosso grupo⁵ para medir o teor médio de fármacos fluorados em suas formas de dosagem (por exemplo, comprimidos e cápsulas) usando a baixo-campo ¹⁹F NMR. Ao longo dos anos, a percentagem de fármacos fluorados no mercado aprovados por agências reguladoras em todo o mundo como medicamentos formulados aumentou de 2% em 1970 para 25% em 2013⁶. Portanto, acreditamos que há uma demanda para desenvolver um método mais simples mas mais específico do que os métodos atualmente disponíveis para o controle de qualidade do conteúdo de gases fluorados drogas nas suas formas formuladas.

Medicamentos contendo flúor-19 (¹⁹F) em suas estruturas têm a vantagem de ser facilmente detectado por ¹⁹F NMR, devido à sua sensibilidade de abundância e 83% de 100% comparado com prótons⁷. Medição direta por ¹H TD-NMR não é útil porque os excipientes e API têm prótons, e o sinal do próton total vem de todos os componentes do produto de droga, tornando-se impraticável para medir o teor de API em medicamentos usando ¹ H. O TD-RMN. Portanto, medir o teor de drogas de produtos fluorados usando ¹⁹F TD-NMR tem a vantagem de não interferência com excipientes devido à falta de flúor. Para demonstrar a nossa metodologia de medir o teor de drogas média de produtos fluorados, selecionamos três medicamentos formulados comercialmente contendo flúor em intervalos diferentes de dose. A Figura 1 descreve as estruturas das drogas selecionadas, onde dois deles - cinacalcet HCl⁸ e lansoprazol⁹-ter um grupo trifluorometil (CF.₃) em suas estruturas, com doses variando de 15 a 90 mg e o terceiro um - ciprofloxacina HCl monohidratada¹⁰ - contém um átomo de flúor ligado a um anel aromático, com uma dose de 500 mg.

Aqui, demonstramos a metodologia que desenvolvemos⁵ para dosar o teor médio de drogas fluorados drogas produtos usando um instrumento de TD-NMR de bancada baixa-campo (23,4 MHz para ¹H e 22,0 MHz para ¹⁹F). Nós também comparamos dois pacotes de software (software de calibração de RI e Mnova) que podem ser usados para relatar os resultados.

Protocolo

atenção: por favor, consulte todas as fichas de dados de segurança relevantes (MSDS) antes de usar quaisquer produtos químicos. Substâncias de droga em geral são tóxicas e devem ser manipuladas com o equipamento de protecção adequado (EPI; por exemplo, luvas, óculos de segurança, jaleco, calças completos e sapatos fechados), com especial cuidado durante a pesagem de materiais em pó. É recomendável usar uma balança colocada em um capuz com bom fluxo de ar para minimizar o pó da divulgação fora da área em torno do equilíbrio de materiais sólidos.

Nota: as instruções de software são específicas para a calibração de RINMR, RI, Mnova. Para outros instrumentos de fornecedor de TD-NMR e pacotes de software, as instruções variam.

1. preparação de amostras anteriores ao ¹⁹ F TD-NMR medição

1. pesar as amostras para calibração (pó droga substância ou ingrediente farmacêutico ativo (API)) nos tubos NMR apropriados (2,5, 3, 5-, 10-, 18 e 25 mm OD NMR tubos) até a linha de marcação (altura da bobina para a sonda NMR), ou cerca de 30 mm de altura. Observe que a altura pode depender a sonda.
   Nota: O Cinacalcet HCl é um exemplo de uma API para usar para calibração para determinar o conteúdo de droga em comprimidos comerciais de cinacalcet. O peso vai depender da densidade do pó. No caso de cinacalcet HCl, os pesos da API são em torno de 7.2, 3.5, 1.0, 0.1, 0.3 e 0,07 g ao preencher a altura da bobina para o 25, 18, 10-, 5-, 3-e tubos NMR de 2,5 mm, respectivamente.
2. Pesar as amostras de produto formulado drogas (comprimidos ou cápsulas) nos tubos NMR apropriados até a linha de marcação (altura da bobina para a sonda NMR), ou cerca de 30 mm de altura, conforme indicado acima.
   Nota: tubos de 25 ou 18-mm são apropriados para comprimidos/cápsulas de grande porte ou quando suficiente produto formulado drogas está disponível. Para comprimidos/cápsula menor ou quando não suficiente produto formulado droga está disponível, mas a relação sinal-ruído pode ainda ser suficiente para medição, use tubos de 10 mm. Medir os comprimidos diretamente, ou esmagar se desejado. Nenhuma observação de variações em suas medições foram observados aqui, como mencionado na discussão.
   1. Quando preparando comprimidos comerciais de cinacalcet, pesa cerca de quinze-mg 90 comprimidos no tubo NMR de 25 mm (cerca de 9,2 g), 50 30-mg comprimidos dentro do tubo NMR de 25 mm (cerca de 9,6 g), vinte e dois comprimidos de 30 mg no NMR de 18mm tubo (cerca de 4,2 g) e vinte e três 60-mg comprimidos no tubo de NMR (cerca de 8,8 g) de 25 mm.

2. Preparação do instrumento de medição NMR

1. Tuning o instrumento NMR para ¹⁹ F
   1. transportar para fora de todas as medições na temperatura do ímã permanente no NMR instrumento. Aqui, use a 40 ° C; sem controle de temperatura está disponível para a sonda de F NMR 26mm ¹⁹ usada aqui. Realizar todas as medições em uma frequência de 22,0 MHz para ¹⁹ usando o instrumento de NMR 23 MHz (para ¹ H) de F.
   2. Colocar o Teflon de amostra padrão dentro de um tubo de NMR de 25 ou 26-mm e coloque-o na sonda no interior do íman. Permitir a equilibração para em torno de 5-10 min e afinar o instrumento para ¹⁹ F. Select " O1 Auto " sob o " comandos " menu no software RINMR. Repita a medição pelo menos 3 vezes e pegue o último valor do parâmetro de ₁ O (deslocamento de frequência).
2. Calibração do pulso 90 graus F ¹⁹
   1. calibrar o pulso de 90 graus para F-19 com a amostra de Teflon padrão usando a sequência padrão de calibração automatizada disponível no instrumento. Selecione " P90 Auto " sob o " comandos " menu no software RINMR.
      Nota: Normalmente, o pulso de 90 graus não precisa ser medido com frequência a menos que o instrumento não está realizando ou a sonda não foi utilizada por algum tempo. O valor de 90 graus obtido para Teflon com a sonda de F NMR 26mm ¹⁹ usada aqui foi 7,05 µs.

3. Medição do tempo de relaxamento Longitudinal ou T ₁ para amostras-padrão API puro

1. para uma melhor relação sinal-ruído, colocar a amostra de API preparada no tubo 25 mm NMR dentro da sonda F-19 instalado no imã e deixá-lo a equilibrar durante pelo menos 10 min.
2. Medir o tempo de relaxação T ₁, seguindo as instruções do manual do instrumento, para cada amostra de API usando um experimento padrão de inversão-recuperação a partir do software RINMR.
   Nota: Os parâmetros experimentais são 16 exames coletados com um tempo de interrupção de 0,1 µs; pontos de 8 dados; um pulso de 90º, como mencionado acima; e uma vez morto 10 µs para a sonda de 26mm F-19. Uma matriz de atrasos de 100 µs a 8 s (por exemplo, 100 µs, 500 µs, 10 ms, 100 ms e 300 ms, ms 700, 1 s, 2 s, 5 s e 8 s) por drogas com CF ₃ e atrasos de 100 µs a 20 s (por exemplo, 100 µs, 500 µs, 1 ms, 100 ms, 500 ms, 1 s, 5 s, 10 s, 15 s e 20 s) para drogas com um grupo de flúor ligado ao anel aromático são recomendadas.
   1. Em the RINMR software, carregar o " invrec.exe " sequência de pulso, selecionando " carregar " sob " sequência " e clicando em " aberto. " verificar se os parâmetros básicos têm os valores corretos clicando " A " ou selecionando " Aquisição " sob o " parâmetros " menu.
   2. Select " Scripts " sob o " Tools " menu; uma janela pop-up. Selecione o " T1.ris " guia e clique na seta verde; uma janela irá aparecer. Selecione o arquivo de lista de atraso com atrasos apropriados ou criar a lista depois de clicar em " aberto... " uma vez que a lista de atraso é satisfatória, clique " Okey. "
      Nota: uma janela exibirá um prompt para a criação de um arquivo para todos os espectros que será recolhido em fim de calcular o valor de T ₁. A localização e os nomes das pastas e arquivos são até o usuário.
   3. Clique em " salvar " para o instrumento começar a adquirir os dados e salvar automaticamente os arquivos para os atrasos na pasta selecionada.
      Nota: O software RIMNR criar as curvas de relaxamento T ₁ e calcular os tempos de relaxamento T ₁ para cada caso. Uma janela pop-up com a curva de relaxamento T ₁ e a constante de tempo ou valor T ₁ . Aqui, o valor de T1 de cinacalcet HCl foi 2.4 s.

4. Medição de amostras de calibração com pura API

1. medindo a API amostras para construir a curva de calibração
   1. lugar uma amostra de calibração no imã para uma API específica. Equilibrar as amostras para um mínimo de 5 min. para os tubos menores e a 10 min. para os tubos maiores.
   2. Adquirir um decaimento livre de indução (FID) ou sólido (90 x-90y FID) experiência com os parâmetros adequados, seguindo as instruções no manual do instrumento. No software RINMR, carregar o " solid.exe " (ou " fid.exe ") sequência de pulso selecionando " carregar " sob " sequência " e clicando em " aberto... "
      Nota: O experimento recomendado é sólido para materiais sólidos que são rápido-relaxante com curto T ₂ s (tempo de relaxação transversal). Os parâmetros experimentais recomendados são recolhidos, com um tempo de interrupção 0,1 µs, pontos de dados de 1.024, um pulso de 90º (7,05 µs neste caso, calibr 128 varredurasated usando Teflon) e um tempo morto de 10 µs para a sonda de 26mm ¹⁹ F. Um atraso de reciclar de 7,5 s por drogas com o grupo de ₃ CF e 20 s para drogas com o Grupo F anexado a um aromático (devido a tempos de relaxamento mais T ₁) têm sido utilizadas para os casos apresentados aqui, com base na sua T ₁ medições.
   3. Medir todas as amostras preparadas para cada API depois que eles são incubados à temperatura do íman para 5-10 min gerar as curvas de calibração de cada amostra de API. Salvar os dados em uma pasta, dando um nome distinto para cada execução experimental.
   4. Calcular a porcentagem de peso das amostras baseado na quantidade em cada tubo e tendo em conta a pureza da amostra no tubo maior API.

5. Medição do produto droga amostras como comprimidos

1. lugar já elaborado formulado amostras do produto de droga (comprimidos ou cápsulas) no imã para medi-los um de cada vez. Equilibrar a amostra por 5 min para pequenos tubos NMR ou 10 min para as amostras em tubos de maior NMR.
2. Adquirir o mesmo NMR experimento (ou seja, sólido) com as mesmas condições quanto para as amostras de calibrado para cada API particular.

6. Geração de calibração de curvas com pura API amostras e adicionando os dados de amostras de produtos de droga como comprimidos em curvas de calibração

1. nestes casos, selecione a região do sólido experiência de 5 a 300 pontos para criar as curvas de calibração. Os dados podem ser analisados em três maneiras diferentes, conforme descrito abaixo.
2. Abrir o software de calibração de RI. Lembre-se todos os dados sólidos clicando no símbolo do clipe para abrir os arquivos sólidos ou FID de uma API específica. Para todas as amostras foram medidas, insira as percentagens de peso sob o “ Conc ” coluna e os pesos sob o “ massa ” coluna. Selecione a região adequada (5-300 pontos) usando o método médio para construir a curva de calibração (Abra o ícone de “ dados de exibição NMR ” para selecionar o intervalo de pontos para o cálculo). Salvar a curva de calibração.
   Nota: A coluna de Cal irá fornecer o percentual de droga nas amostras medidos.
3. Na calibração de RI o software com a mesma região selecionada (5-300 pontos), use o método de ajuste para construir a curva de calibração. Salve a curva de calibração. Siga as mesmas instruções etapa 4.2.2.
4. Abrir o software (por exemplo, Mnova). Arraste todos os dados sólidos de uma API específica e inserir as percentagens de peso de amostras-padrão; Manuais instruções podem ser encontradas clicando “ conteúdo ” sob o “ ajuda ” menu. No “ avançado ” menu, selecione “ no domínio do tempo ” e depois “ quantificação; ” uma janela pop-up. Clique no sinal de mais azul para selecionar a área de integração. Integrar a região adequada (5-300 pontos) usando o modo de magnitude para construir a curva de calibração.
5. Salvar a curva de calibração. Na tabela, digite as percentagens de drogas por exemplo apenas para os padrões sob o “ concentração (x) ” coluna e os pesos para todas as amostras sob o “ massa (m) ” coluna; amostras de calibração devem ser em vermelho (verificado). Certifique-se de que o “ função de sinal ” é “ y = s/m ” (para normalizar a sinal/massa).
6. Para medir a reprodutibilidade e repetibilidade, cada amostra 3 vezes em dias diferentes e construir a curva de calibração em ambos os pacotes de software. Salve a calibração curva arquivos.

7. Cálculo da droga fluorados API de peso no formulado droga produto utilizando as curvas de calibração

1. de cálculo do peso percentual e média dosagem montante por comprimido/cápsula de gases fluorados API drogas na droga formulada produto
   1. o arquivo para a curva de calibração do software calibração RI e a média de uso de método. Ler os dados NMR partir os comprimidos medidos (ou cápsulas) e insira seus pesos para determinar a percentagem de peso de gases fluorados API no formulado comprimidos ou cápsulas, a partir da curva de calibração.
      Nota: O “ Cal ” coluna irá fornecer o percentual de droga nas amostras de medição (calibração e comprimidos comerciais ou desconhecidos). Observe que o parâmetro de O1 deve ser o mesmo para as amostras de calibração e os comprimidos ou cápsulas para o software de calibração RI.
   2. Usar o arquivo para a curva de calibração a partir do software de calibração de RI com o método de ajuste. Leia os dados NMR partir os comprimidos (ou cápsulas) medido e insira seus pesos para determinar a percentagem de peso de gases fluorados API no formulado comprimidos ou cápsulas, a partir da curva de calibração. Siga as mesmas instruções etapa 5.2.1. Observe que O parâmetro ₁ deve ser o mesmo para as amostras de calibração e os comprimidos ou cápsulas para o software de calibração RI.
   3. Usar o arquivo Mnova e arraste os dados adquiridos de NMR formulado da API (ou medi-los todos no mesmo dia). Siga as instruções na etapa 4.2.4. Insira os pesos para determinar a percentagem de peso dos gases fluorados API no formulado comprimidos ou cápsulas, a partir da curva de calibração.
      Nota: Na tabela, as amostras de calibração será em vermelho (verificado) e as comprimidos/cápsulas desconhecidas ou comerciais em azul (não verificado). O “ concentração (x) ” coluna mostrará os valores calculados para os comprimidos comerciais de amostras desconhecidas em azul, com base nos valores das amostras de calibração em vermelho. Observe que o software não requer o uso do parâmetro O1 mesmo para calcular a porcentagem de peso.
   4. Calcular a quantidade de droga fluorado por comprimido ou cápsula como o valor médio da equação abaixo (D = dose de API em mg, W _NMR = percentagem peso da API obtido a partir da curva de calibração, w = peso total de formulado o produto do peso da droga formulado vindo a medida comprimidos ou cápsulas e N = número de formulado comprimidos ou cápsulas, usadas para a medição) e comparar com os valores calculados pelo software baseado na as curvas de calibração:
      

Resultados

Nós testamos o baixo-campo ¹⁹F TD-NMR com três medicamentos comerciais (cinacalcet, lansoprazol e ciprofloxacina) para medir o teor de drogas média dos produtos fluorados drogas. A Figura 1 mostra as estruturas das drogas testadas, exibindo as localizações dos átomos de flúor.

Nós testamos vários lotes e de formas farmacêuticas (i.e., 30, 60 e 90 mg) de comprimidos de cinacalcet,...

Discussão

Quanto mais gases fluorados drogas estão se tornando disponíveis no mercado, nós desenvolvemos uma metodologia específica e simples para medir o teor médio de drogas de produtos fluorados usando baixa-campo ¹⁹F TD-NMR⁵. Nós testamos esse método em três comerciais de medicamentos: comprimidos contendo cinacalcet HCl, cápsulas contendo Lansoprazol e comprimidos contendo ciprofloxacina HCl monohidratada. As vantagens desse método são sua especificidade devido à falta de flúor em excipiente...

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
MQC-23	Oxford Instruments	52-AM4044	23.4 MHz para 1H e 22.0 MHz para 19F
Sonda de 26 mm (19F)	Oxford Instruments	52-AM4061	19F Sonda NMR
Cinacalcet HCl	Amgen	Lote 005002 M	Pureza 99.8%
Cinacalcet comprimidos comerciais	Amgen	Lote 0010021308	comprimidos de 30 mg
Comprimidos comerciais de Cinacalcet	Amgen	Lote D1026396	comprimidos de 30 mg
Comprimidos comerciais de Cinacalcet	Amgen	Lote D118714	comprimidos de 30 mg
Comprimidos comerciais de Cinacalcet	Amgen	Lote D061829	comprimidos de 60 mg
Comprimidos comerciais de Cinacalcet	Amgen	Lote 00100213	comprimidos
de 90 mgComprimidos comerciais de cinacalcete	Amgen	Lote D064074	comprimidos de 90 mg Comprimidos
comerciais de cinacalcete	Amgen	Lote 1026356	comprimidos de 90 mg
Lansoprazol	Fluka	Lote LRAA1897	Pureza 99,7%
Marca Lansoprazol	Novartis	Lote DV1891	cápsulas de 15 mg
Lansoprazol genérico	SUPERVALOR INC	Lote 2GE2027	15 mg cápsulas
Base livre de ciprofloxacina		Fluka Lote BCBM7969V	99,9% de pureza
Ciprofloxacina HCl monohidratada	Fluka	Lote P500044	94% de pureza como sal HCl
Cipro genérico	Lote PUB3033	comprimidos de	500 mg
Tubo NMR de 25 mm	New Era Enterprises	NE-25TD-200-FB
Tubo NMR de 18 mm	New Era Enterprises	NE-18TD-200-FB
Tubo NMR de 10 mm	New Era Enterprises	NE-10TD-200-FB
Tubo NMR de 5 mm	New Era Enterprises	NE-HL5-7
Tubo NMR de 3 mm	New Era Enterprises	NE-H3-7
Tubo NMR de 2,5 mm	New Era Enterprises	NE-H5/2.5