一种基于生态智能智能手机的稳定性指示高效液相色谱（HPTLC）方法，用于Vibegron的检测：降解产物的计算机模拟毒性预测及含量均匀性分析

《Microchemical Journal》：An eco-intelligent smartphone-based stability-indicating HPTLC method for vibegron assay: In-silico toxicity prediction of degradation products and content uniformity application

智能手机HPTLC法用于vibegron稳定性研究与降解产物分析，结合pkCSM软件进行毒理评估和AGREE工具进行环境友好性分析。

　　

Zeinab M. Goda | Mahmoud A. Tantawy | Suliman A. Almahmoud | Mina Wadie

药学分析化学系，开罗大学药学院 – 卡斯尔埃尔-艾尼街，ET-11562，开罗，埃及

摘要

现代分析化学的研究方向之一是利用智能手机摄像头进行药物分析及其化学稳定性的检测。这主要得益于摄像头规格的快速进步，使得分析平台更加智能、便捷且能耗更低。本研究首次开发了一种基于智能手机的高性能薄层色谱（HPTLC）方法，用于检测最近获得FDA批准的药物vibegron在其片剂中的含量。实验中，将智能手机摄像头置于专用照明室内，并使用254.0纳米的紫外灯进行扫描，随后通过ImageJ软件进行数据分析，测得线性范围为10.0–45.0微克/条带。为了验证该方法的有效性，将结果与另一种线性范围为0.1–25.0微克/条带的HPTLC-密度测定方法进行了比较。这两种方法均符合ICH指南的要求，并成功应用于剂量形式检测和含量均匀性测试。此外，还根据ICH指南对vibegron的药物稳定性进行了全面研究，发现该药物易发生碱性和氧化降解。红外光谱和质谱分析揭示了其可能的降解途径及结构变化。pkCSM软件被用于预测该药物及其降解产物的药代动力学/毒性特征。通过分析绿色性（AGREE）工具对方法的环境、健康和安全影响进行了评估。

引言

膀胱过度活动症是一种常见疾病，影响数百万老年人，表现为尿频且急迫，严重影响患者的生活质量[1]。β-肾上腺素受体激动剂常被用于缓解这一症状。一种新型药物vibegron（见图S1）对β₃受体具有高选择性，从而避免了其他β-亚型带来的心脏副作用[1],[2]。该药物另一个优点是不抑制主要细胞色素酶，因此被认为是治疗膀胱过度活动症的首选药物[3]。作为一种新批准的药物，需要通过强制降解实验来评估其在制剂中的稳定性[4],[5]。这有助于识别可能影响vibegron疗效的降解产物，这些杂质在药物毒理学评估和后续市场应用中需予以关注[6]。 除了对降解产物的结构分析外，对其毒性的计算机模拟评估也非常重要。近年来开发了多种毒性预测软件，如Toxtree、Multicase和pkCSM[7],[8],[9]。其中，pkCSM是一个免费且易于使用的工具，可预测化合物的吸收、分布、代谢、排泄和毒性（ADMET）特性，从而确定其药代动力学/毒性谱型。通过简化分子输入格式（SMILES），pkCSM可输出30种数据（14个数值和16个分类数据），帮助预测多种化合物的ADMET特性[10]。 在现有的分析技术中[11],[12],[13],[14]，色谱法最适合用于监测稳定性研究结果。由于色谱法能够区分药物本身与降解产物，因此成为稳定性分析的首选方法[15],[16],[17],[18]。与广泛使用的HPLC相比，HPTLC可以使用少量流动相同时处理多个样本，并适用于极端pH值环境。浑浊样品或悬浮液也可直接用于平面固定相分析。这些特点使得HPTLC具有成本效益高、易于改进（甚至实现绿色和可持续发展的潜力[19],[20],[21]。最近的技术进展还包括利用智能手机图像进行密度扫描，通过简单移动应用程序构建校准曲线，实现快速样品分析[22],[23]。 关于vibegron的文献调查显示，相关分析研究较少。早期有采用HPLC-MS/MS方法[24]和光谱荧光法[11]对其进行研究，但这些方法主要针对人体血浆样本。随后发表了结合UV光谱和HPLC的方法[25]，用于分析固体物质和药物制剂。Vadnere及其团队还提出了两种稳定性检测的HPLC方法[26],[27]，在温和条件下监测了药物的降解情况。值得注意的是，本研究中未采用简单、经济且易于使用的HPTLC技术。本研究首次开发了一种用于检测vibegron稳定性的HPTLC方法，研究了其在酸性、碱性、氧化、热和光解条件下的稳定性，利用HPTLC方法监测降解过程，并通过红外光谱和LC-MS技术表征降解产物，同时利用pkCSM软件进行了药代动力学/毒性预测。此外，还利用分析绿色性（AGREE）工具评估了这些方法的环境影响。

化学物质和试剂

乙醇、乙酸乙酯和NH₃（浓度25% w/w）均为HPLC级，购自德国达姆施塔特的SigmaAldrich公司；30% w/w H₂O₂盐酸溶液（Adwic-Egypt）和NaOH颗粒（Piochem-Egypt）均为分析级纯度。纯vibegron药物（纯度≥98%）购自印度卡拉卡迪的Ami-Lifesciences公司。Sumitomo Pharma-Co., Ltd.生产的Gemtesa?片剂每片含有75.0毫克活性成分，批号为08725。

稳定性研究和降解产物表征

根据ICH指南，将vibegron暴露于多种应力条件下（包括酸性、碱性、氧化和光解条件[28]），发现该药物主要受碱性和氧化作用影响。表现为药物斑点消失并出现新的降解产物：两种碱性降解产物（DP1和DP2，pK_s分别为0.20和0.70），以及一种氧化降解产物（DP3，pK_s为0.81）。

结论

本研究成功展示了利用智能手机摄像头作为便携、用户友好且易于使用的分析工具的潜力。首次开发、优化并验证了一种用于检测vibegron稳定性的HPTLC方法。vibegron是FDA批准用于治疗膀胱过度活动症的β-3受体激动剂。本研究采用了一种低成本且可回收的照明装置，确保智能手机摄像头稳定工作。

作者贡献声明

Zeinab M. Goda：撰写、审稿与编辑、原始草稿撰写、数据可视化、方法验证、项目监督、软件应用、实验设计、数据分析。 Mahmoud A. Tantawy：撰写、审稿与编辑、原始草稿撰写、方法验证、项目监督、资源协调、方法设计、实验设计、资金申请、概念构思。 Suliman A. Almahmoud：撰写、审稿与编辑、方法验证、项目监督、实验设计、数据收集。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本研究结果的财务利益或个人关系。