绿色可持续 LC-APCI-MS/MS 法同时定量抗糖尿病药物西他列汀中遗传毒性亚硝胺

【字体: 时间:2025年05月22日 来源:BMC Chemistry 4.3

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  针对抗糖尿病药物西他列汀中遗传毒性亚硝胺(GTIs)检测难题,研究人员开发 LC-APCI-MS/MS 法。该法无需衍生化 / 提取,可同时定量 NDMA、NDIPA 等 4 种亚硝胺,经方法学验证符合 ICH 标准,为药物安全控制提供高效工具。

  
糖尿病是全球面临的重大健康挑战,其治疗药物的安全性至关重要。亚硝胺类化合物作为一类强遗传毒性杂质(GTIs),可通过细胞色素 P450 酶激活生成 α- 羟基亚硝胺,进一步分解为 DNA 烷基化剂,导致基因突变和癌症风险。国际药品注册技术协调会(ICH)M7 (R2) 等指南明确要求严格控制药物中此类杂质的含量。然而,在抗糖尿病药物西他列汀(Sitagliptin)的生产过程中,其合成前体如二甲基甲酰胺、二异丙基乙胺等可能引入 N - 亚硝基二甲胺(NDMA)、N - 亚硝基二异丙胺(NDIPA)等多种亚硝胺杂质,而现有文献缺乏同时定量多种亚硝胺的有效方法。因此,建立一种灵敏、高效且环保的检测方法,对于保障西他列汀的用药安全具有迫切的现实需求。

为解决这一问题,印度 IOL 化学制药有限公司(Analytical Research and Development, IOL Chemicals and Pharmaceuticals Ltd)与 GITAM 大学(Department of Chemistry, GITAM School of Science)的研究团队开展了相关研究。他们开发并验证了一种绿色可持续的液相色谱 - 大气压化学电离 - 串联质谱(LC-APCI-MS/MS)方法,实现了西他列汀中 4 种潜在遗传毒性亚硝胺的同时定量检测。该研究成果发表在《BMC Chemistry》上,为抗糖尿病药物的质量控制提供了重要的技术支撑。

研究人员主要采用以下关键技术方法:

  1. 色谱分离:使用 Agilent Poroshell EC C18 柱(150 mm×4.6 mm,2.7 μm),以 0.1% 甲酸水溶液和甲醇 - 乙腈混合液为流动相进行梯度洗脱,柱温控制在 50℃,实现了目标化合物与基质的有效分离。
  2. 质谱检测:采用 Waters Xevo TQ-S micro-MS 系统,在正离子模式下通过多反应监测(MRM)对亚硝胺进行定性和定量分析,优化了源温度、探针温度、锥孔电压等质谱参数。
  3. 方法验证:依据 ICH Q2 (R2) 指南,对方法的专属性、线性、准确度、精密度、检测限(LOD)和定量限(LOQ)等参数进行了全面验证,并评估了溶液稳定性和系统适用性。

研究结果


1. 方法开发与优化


通过分析化合物的 log D 值,确定酸性条件(pH 2.4)下可实现亚硝胺与西他列汀的有效分离。经筛选,Agilent Poroshell EC C18 柱在梯度洗脱模式下(总运行时间 18 分钟)表现出最佳分离效果,且流动相采用甲醇 - 乙腈混合体系可减少基质干扰。大气压化学电离(APCI)源相比电喷雾电离(ESI)源,对亚硝胺的检测灵敏度提高 3-4 倍,更适合极性化合物的分析。

2. 方法学验证


  • 专属性:空白样品中目标峰处无干扰,表明方法能准确区分亚硝胺与其他成分。
  • 线性与范围:各杂质在 LOQ 至 150% 规格限范围内线性良好,相关系数(r2)均大于 0.996。
  • 灵敏度:NDMA、NDIPA、NIPEA 和 NMAP 的 LOQ 分别为 74.19 ng/g、19.62 ng/g、20.36 ng/g 和 13.65 ng/g,满足痕量检测要求。
  • 准确度与精密度:加样回收率在 85.38%-103.36% 之间,日内和日间精密度的相对标准偏差(RSD)均小于 15%,表明方法可靠。

3. 绿色度评估


采用改良绿色分析程序指数(MoGAPI)、分析绿色度(AGREE)和分析生态 scale 等工具评估方法的环境友好性。结果显示,该方法在样品制备、试剂使用等环节表现出较低的环境影响,MoGAPI 得分 76,AGREE 得分 0.61,分析生态 scale 得分 72,证实其符合绿色分析化学原则。

4. 实际样品应用


对三批西他列汀原料药进行检测,均未检出目标亚硝胺杂质,表明生产工艺对亚硝胺的控制有效。该方法可用于药物生命周期中的常规分析,为工艺优化和质量监控提供数据支持。

结论与讨论


本研究成功开发了一种灵敏、快速且环保的 LC-APCI-MS/MS 方法,实现了西他列汀中多种遗传毒性亚硝胺的同时定量。该方法无需衍生化或复杂前处理,具有操作简便、准确度高、绿色可持续等优势,填补了现有检测技术的空白。通过方法学验证和实际样品分析,证实其适用于药物生产中的质量控制,为保障抗糖尿病药物的安全性提供了重要手段。此外,绿色度评估结果表明该方法符合可持续发展目标(SDG9),为未来药物分析方法的绿色化发展提供了参考范例。研究成果不仅对西他列汀的质量控制具有实际应用价值,也为其他药物中遗传毒性杂质的检测提供了技术借鉴,有助于推动制药行业在分析方法开发中兼顾准确性与环境可持续性。

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