Современные подходы к определению содержания примесных элементов в фармацевтических субстанциях методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой

В лекарственных средствах (ЛС) могут накапливаться примеси различных элементов. Это происходит в процессе каталитического синтеза фармацевтических субстанций, при их контакте с промышленным оборудованием, растворении в воде и других растворителях, при случайном попадании загрязнений из окружающей среды.

В течение десятков лет обязательным тестом при оценке чистоты большинства фармацевтических субстанций остается испытание на содержание тяжелых металлов [1—4]. Методика включает получение эталонной суспензии сульфида свинца в водном растворе с использованием натрия сульфида или тиоацетамида. За рассматриваемый период ни в одной из фармакопей не было сформулировано определение «тяжелые металлы». В соответствии с предлагаемой методикой следовало предполагать, что к таковым относятся катионы, образующие сульфиды с окраской, идентичной PbS. Оставался открытым вопрос о примесях элементов, не образующих черного сульфида. Например, ионы цинка, марганца, кадмия, сурьмы образуют сульфиды соответственно белого, телесного, желтого и красного цвета. Кроме того, традиционный фармакопейный сульфидный тест чрезвычайно трудоемок и не для всех определяемых катионов имеет необходимый предел обнаружения (<5—10 ppm). Эталонный метод имеет большую погрешность, связанную с индивидульными особенностями аналитика, проводящего испытания (острота зрения, дальтонизм и пр.).

Необходимость определения примесных элементов трудно переоценить. Известно, что многие ЛС пациенты принимают ежедневно в течение многих лет. Это может привести к накоплению токсичных элементов в организме.

В связи с тенденцией к усовершенствованию и гармонизации фармакопей в конце 2014 г. членами ICH (The International Conference on Harmonization) был принят документ «Guideline for elemental impurities», регламентирующий процедуру определения примесных элементов в ЛС [5].

Для каждой потенциально токсичной примеси в действующих и вспомогательных фармацевтических субстанциях установлена допустимая ежедневная доза (Permitted Daily Exposure — PDE) [5]. Все стадии процесса производства ЛС должны быть валидированы по содержанию каждого из элементов отдельных классов. В перспективе будет осуществляться контроль дневного поступления примесных элементов не только при моно-, но и при комбинированной терапии.

В связи с рекомендацией ICH, необходимо осуществить замену традиционного сульфидного метода инструментальными методами. Это атомно-эмиссионная спектроскопия с индуктивно связанной плазмой (АЭС-ИСП), атомно-абсорбционная спектроскопия (ААС) с пламенной или электротермической атомизацией, масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (МС-ИСП). Разработанная стратегия должна быть реализована до конца 2017 г. для всех ЛС, присутствующих на рынке [6]. Следует подчеркнуть, что в перечисленном ряду метод МС-ИСП занимает особое место, так как позволяет определять спектр из 40—50 элементов в одной пробе. В группу определяемых входят элементы, которые не могут быть обнаружены традиционным фармакопейным сульфидным методом.

Цель исследования— внедрение МС-ИСП в процедуру испытаний на чистоту по показателю «содержание примесных элементов» в субстанциях аскорбиновой кислоты, валина и галактозы.

Использовали фармацевтические субстанции аскорбиновой кислоты [«CSPC Weisheng Pharmaceutical (Shijiazhuang）Co. Ltd.», Китай], валина и галактозы («Sigma-Aldrich», США). Растворы субстанций готовили из навесок массой 5—7 мг в 10 мл 1% раствора HNO3.

В субстанциях определяли примесные элементы класса 1 — As, Pb, Cd, Hg; класса 2 — V, Mo, Pd, Pt, Ir, Rh, Ru; класса 3 — Ba, Cr, Cu, Ni; класса 4 — Fe. Использовали метод внешней градуировки путем построения градуировочного графика с помощью растворов сравнения. Растворы сравнения (5, 20, 100 мкг/л) готовили последовательным разбавлением исходного 1% раствора HNO3 в деионизованной воде. Предел обнаружения каждого элемента, зависящий от фонового содержания элементов в реактивах, чистоты конструкций спектрометра, чистоты лабораторного помещения, определяли по 3σ-критерию по двум параллельным измерениям 1% раствора HNO3.

Анализ проводили на квадрупольном масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой (Agilent 7500c, Япония). Для управления прибором и обработки результатов применяли программное обеспечение ICP-MS ChemStation (версия G1834B). Измерения проводили, используя следующие изотопы: ⁵¹V, ⁵³Cr, ⁵⁴Fe, ⁵⁷Fe, ⁶⁰Ni, ⁶²Ni, ⁶³Cu, ⁶⁵Cu, ⁷⁵As, ⁹⁵Mo, ⁹⁸Mo, ¹⁰⁰Ru, ¹⁰³Rh, ¹⁰⁸Pd, ¹¹¹Cd, ¹¹⁴Cd, ¹³⁸Ba, ¹⁹¹Ir, ¹⁹³Ir, ¹⁹⁵Pt, ²⁰¹Hg, ²⁰²Hg, ²⁰⁶Pb, ²⁰⁸Pb. Градуировочные растворы для определения V, Cr, Fe, Ni, Cu, As, Cd, Ba, Pb готовили в 1% растворе HNO3 из многоэлементного стандартного раствора ICP-MS-68A-A («High-Purity Standards», США); для определения Mo — из раствора ICP-MS-68A-B («High-Purity Standards», США); для определения Pd, Pt, Ir, Rh, Ru — из раствора ICP-MS-68A-С («High-Purity Standards», США) с концентрацией каждого элемента 10 мг/л. Градуировочные растворы для определения Hg готовили из одноэлементного стандартного раствора Hg c концентрацией 10 мг/л (Россия). Массу субстанций определяли на весах Sartorius 1702MP8 (Германия) с точностью взвешивания ± 0,1 мг.

Результаты анализа фармацевтических субстанций аскорбиновой кислоты, валина и галактозы с содержанием 16 примесных элементов 4 классов опасности приведены в таблице.

В соответствии с требованиями Европейской фармакопеи [2] допустимы примеси в следующих субстанциях: в аскорбиновой кислоте — Cu (не более 5 мкг/г), Fe (не более 2 мкг/г), тяжелые металлы (не более 10 мкг/г); в валине — Fe и тяжелые металлы (не более 10 мкг/г каждый элемент); в галактозе — Ba (не более 5 мкг/г), тяжелые металлы — не более 0,5 мкг/г. Практически все проанализированные субстанции удовлетворяют требованиям фармакопеи. Исключение составляет аскорбиновая кислота, в субстанции которой содержание железа (2,7 мкг/г) превысило фармакопейную норму (2 мкг/г). Железо относится к 4-му классу элементов, для которых допустимая суточная доза неизвестна вследствие низкой токсичности. В связи с этим обнаруженное отклонение от нормы не представляет опасности.

Содержание многих элементов, не нормированных в частных фармакопейных статьях, оказалось ниже предела количественного определения, что также свидетельствует о безопасности применения исследованных субстанций.

Таким образом, проведенные исследования являются приоритетными и могут быть положены в основу будущей общей фармакопейной статьи ГФ РФ по определению примесных элементов в фармацевтических субстанциях различных химических и фармакологических классов инструментальным методом как более совершенным по сравнению с существующим эталонным.

Метод МС-ИСП — экспрессный, высокочувствительный, позволяющий одновременно количественно определять 40—50 элементов в широком диапазоне концентраций. Он может быть рекомендован для контроля качества ЛС по показателю «содержание примесных элементов» с последующим включением в Государственную фармакопею РФ.

Конфликт интересов отсутствует.