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Mass spectrometry based multicomponent analysis in impurity profiling and metabolic approaches
Simone Schiesel
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Betreuer*in
Michael Lämmerhofer
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30422.69487.421954-2
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Der Fokus der Doktorarbeit lag auf der Erstellung von Methoden zur Multikomponentenanalyse für pharmazeutische Fragestellungen im Zuge zweier Industrieprojekte.
Das Ziel des ersten Projekts mit der Firma Fresenius Kabi war die Erstellung eines umfassenden Verunreinigungsprofils einer neu entwickelten Infusionslösung zur parenteralen Zufuhr von Aminosäuren und Dipeptiden.
Zunächst wurde ein qualitatives Verunreinigungsprofil einer gestressten Infusionslösung erstellt. Die Schwierigkeit bestand darin, eine unbekannte Zahl an niedrig konzentrierten Verunreinigungen möglichst gut von den Inhaltsstoffen, die in der Lösung in vergleichsweise hoher Konzentration vorlagen, aufzutrennen und zu detektieren. Die Inhaltsstoffe der Infusionslösung sind sehr polar und können daher mit konventionellen Reversed Phase (RP) Methoden kaum retardiert werden. Eine weitere Herausforderung bestand darin, die gefundenen Verbindungen, für die größtenteils keine Standards verfügbar waren, zu quantifizieren. Aus diesen Gründen wurde ein multidimensionaler Analysenansatz entwickelt. Die Infusionslösung wurde mittels multidimensionaler Chromatographie unter Verwendung einer Kombination aus RP Flüssigchromatographie (Liquid Chromatography, LC) und Hydrophiler Interaktionschromatographie (Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography, HILIC) aufgetrennt, und mit zwei komplementären Detektoren, einem Charged Aerosol Detector (CAD) mit substanzunabhängiger Signalempfindlichkeit zur Quantifizierung und einem Ionenfallen Massenspektrometer (IT-MS) zur Identifizierung, detektiert. Zur genaueren Quantifizierung identifizierter relevanter Verunreinigungen in gestressten Infusionslösungen wurden drei LC-MS/MS Methoden entwickelt und validiert.
Im zweiten Projekt mit der Firma Sandoz wurden LC-MS/MS Methoden für die Prozessoptimierung und -kontrolle der biotechnologischen Herstellung von beta-Lactam Antibiotika erstellt und validiert. Zur Analyse von ca. 70 Metaboliten (Aminosäuren, organische Säuren, Vitamine, Fettsäuren, biogene Amine bzw. Penicillin und Cephalosporin sowie Zwischenprodukte ihrer Biosynthese) wurden eine RP und eine HILIC Methode entwickelt. Ein Problem bei der quantitativen Analyse in biologischen Matrices sind Matrixeffekte. Sie werden durch koeluierende nicht detektierte Substanzen in der Matrix verursacht und äußern sich in Signalschwankungen, die quantitative Ergebnisse verfälschen können. Aus diesem Grund wurden im Zuge der Methodenentwicklung verschiedene Ansätze wie Matrix-angepasste Kalibrierung bzw. die Verwendung von isotopenmarkierten internen Standards zur Kompensation von Matrixeffekten getestet, und nach ihrem Aufwand/Nutzen Verhältnis bewertet.
Abstract
(Englisch)
The main subject of the PhD thesis was the development of multicomponent analysis assays for pharmaceutical applications. The work was carried out in the course of two industry projects.
The objective of the first project with Fresenius Kabi was to establish a comprehensive qualitative and quantitative impurity profile of a recently developed infusion solution intended for parenteral supplementation of amino acids and dipeptides.
First, a qualitative impurity profile of stressed infusion solutions was established. Thereby, a challenge was to achieve separation of low abundant impurities from highly concentrated ingredients. Since main constituents in the infusion solution were highly polar conventional reversed phase liquid chromatography (RPLC) was not suitable for separation. Furthermore, quantification of impurities had to be accomplished without authentic standards. Thus, a multidimensional analysis assay was developed. The infusion solution was submitted to multidimensional liquid chromatography employing a combination of RPLC and Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography (HILIC) and two complementary detectors. A charged aerosol detector (CAD) exhibiting consistent detector responses was used for quantification and an ion trap mass spectrometer (IT-MS) for identification. For accurate quantification of identified relevant impurities three LC-MS/MS methods were developed and validated.
The goal of the second project with Sandoz was to develop LC-MS/MS methods intended for process control and optimization of the biotechnological production of beta-lactam antibiotics. A RPLC and a HILIC method were developed for the quantification of about 70 metabolites (amino acids, organic acids, vitamins, fatty acids, biogenic amines as well as penicillin and cephalosporin and their corresponding biosynthesis intermediates). Matrix effects constitute a special issue for quantification of compounds in biological samples. They emerge due to coeluting non-detected compounds of the matrix and cause signal fluctuations which may severely distort quantitative analysis results. Thus, in the course of method development several approaches i.e. matrix matched calibration and application of stable isotope labeled internal standards were investigated with regard to their capability to compensate for matrix effects.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
mass spectrometry HPLC Charged Aerosol Detector multicomponent analysis impurity profiling method validation metabolomics
Schlagwörter
(Deutsch)
Massenspektrometrie HPLC Charged Aerosol Detektor Multikomponentenanalysen Verunreinigungsprofile Methodenvalidierung Metabolomics
Autor*innen
Simone Schiesel
Haupttitel (Englisch)
Mass spectrometry based multicomponent analysis in impurity profiling and metabolic approaches
Paralleltitel (Deutsch)
Massenspektrometrie-basierende Multikomponentenanalysen zur Erstellung von Verunreinigungsprofilen und für Metabolomics Anwendungen
Publikationsjahr
2009
Umfangsangabe
330 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Andreas Rizzi ,
Hans Maurer
Klassifikationen
35 Chemie > 35.26 Massenspektrometrie ,
35 Chemie > 35.29 Chromatographische Analyse, Elektrophorese
AC Nummer
AC07452139
Utheses ID
6146
Studienkennzahl
UA | 091 | 419 | |