Въведение

В процеса на фармацевтично производство разтворителите се използват широко в много аспекти на синтеза, екстракцията, пречистването и формулирането на активни фармацевтични съставки (API). Ако обаче тези органични разтворители не бъдат напълно отстранени от крайния продукт, ще се образуват „остатъчни разтворители“. Някои разтворители са токсични, канцерогенни или представляват други потенциални рискове за здравето, следователно стриктният контрол върху съдържанието на остатъчни разтворители във фармацевтичните продукти е не само ключово звено за гарантиране на безопасността на лекарствата на пациентите, но и важна част от управлението на качеството на фармацевтичните продукти.

При анализ в хедспейс средата, пробата се запечатва в специален контейнер за нагряване., така че летливите компоненти да се освободят в газовото пространство над контейнера, и след това този газ се въвежда в газовия хроматограф за анализ. Надеждността и точността на тази на пръв поглед проста стъпка зависят до голяма степен от ключов консуматив – флакони за работа в газово пространство.

Преглед на методите за анализ на остатъчни разтворители

Широкото разнообразие от остатъчни разтворители, които могат да присъстват във фармацевтичните продукти, с различни токсикологични свойства, трябва да бъде категоризирано и управлявано според потенциалните им опасности при анализ и контрол. Международните рецензирани напомняния за класификация класифицират остатъчните разтворители в следните три категории:

1. Клас 1: Забранени разтворители

В производствения процес трябва да се избягват бензен, метиленхлорид, 1,2-дихлороетан, тетрахлорметан и др., които представляват силна канцерогенност и опасност за околната среда. Лимитите са изключително строго контролирани и обикновено се изчисляват на нива в ppm или дори по-ниски.

2. Клас 2: Разтворители, подлежащи на ограничен контрол

Включително толуен, ацетонитрил, DMF, изопропилов алкохол и т.н. Възрастта на тези разтворители е приемлива при определени граници, но те все още носят определени токсикологични рискове. Ограниченията се определят въз основа на допустимия дневен прием (ADI) и обикновено изискват строг мониторинг.

3. Клас 3: Разтворители с ниска токсичност

Те включват етанол, пропанол, етилацетат и др., които имат ниска токсичност за хората и обикновено се считат за безопасни за фармацевтични продукти до дневен прием от 50 мг.

За да се определи точно видът и съдържанието на тези остатъчни разтворители, газовата хроматография (GC) в момента е най-разпространената аналитична техника, която има значителните предимства на висока чувствителност, висока ефективност на разделяне и приложимост към летливи съединения, което може да отговори на изискванията за анализ на остатъчни разтворители за откриване на следи.

Сред различните режими на инжектиране в метеорологичната хроматография, технологията за инжектиране в хедспас се използва широко за откриване на остатъчни разтворители във фармацевтичните продукти. Технологията използва проба, запечатана в хедспас бутилка, нагрята до подходяща температура, за да се изпари разтворителят в пробата в газовото пространство на бутилката, а след това от пространството да се извлече определен обем газ, отведен в газовия коаксиален хроматограф (GC) за анализ.

Предимствата на храненето с headspace включват:

• Намалена предварителна обработка на пробитене се изискват сложни операции по екстракция или разреждане с разтворител и пробите могат да се нагряват директно в запечатана камера;
• Подобрена възпроизводимост и стабилностЧрез прецизен контрол на температурата и времето на нагряване, летливостта на пробата е по-постоянна, което намалява оперативните грешки;
• Избягване на замърсяване или повреда на колоната: само газовата част се въвежда в хроматографската система, което значително намалява смущенията на нелетливите компоненти с колоната и детектора.
• Подходящ за автоматизиран анализ: системата за инжектиране в хедспала може безпроблемно да се свърже с автосемплера, подходяща за нужди от високопроизводително откриване.

Въпреки това, стабилен и надежден контейнер за проби, флакони за анализ на пробата в хедспейс (headspace epruvetes), е незаменим за ефективен и точен анализ в хедспейс (headspace), който не само определя поведението на изпаряване и ефекта на запечатване на пробата, но и пряко влияе върху крайните резултати от анализа.

Определение и ефекти на флаконите Headspace

При метода за вземане на проби в пространството над фазите, нагряването и изпаряването на пробата и процесът на събиране на газово пространство се случват в епруветки в пространството над фазите, като например херметически затворени контейнери. Въпреки че изглежда просто, дизайнът и производителността на епруветките в пространството над фазите имат решаващо влияние върху надеждността на целия аналитичен процес.
Флаконите за газова хроматография (headspace) са обеми за проби, предназначени за инжектиране в headspace. Типичната им конструкция се състои от следните части:

Бутилка: обикновено изработени от високо боросиликатно стъкло, с добра устойчивост на високи температури и химическа инертност, обикновено се предлагат в обеми от 10 мл, 20 мл или по-големи;

Отвор/резба за бутилка: предимно стандартен отвор 20 мм, подходящ за алуминиеви капачки и системи за автоматично вземане на проби;

Капачка: обикновено се пресова от съвместим материал, за да се осигури херметичност на бутилката;

Уплътнение: има PTFE и силиконов композитен материал, с добра устойчивост на висока температура и химическа инертност, може да издържи на многократно пробиване без изтичане.

Основната роля на бутилката с газово пространство е да осигури затворена, инертна и контролирана среда. При нагряване на летливите разтворители в пробата се образува газово равновесие, представително за концентрацията на разтворителя в оригиналната проба.

По-конкретно, неговата роля се отразява в следните аспекти:

Гаранция за запечатванедобро запечатване, за да се гарантира, че пробата по време на нагряване или покой никога няма да има изтичане и загуба на разтворител;

Защита от инертни материалиВисококачественото стъкло и уплътнителни материали предотвратяват реакция с пробата или разтворителя, като по този начин се избягват фалшиви положителни резултати или смущения в сигнала;

Условия на постоянен обемСтандартизираните бутилки допринасят за стабилността и възпроизводимостта на хедспара, улеснявайки количественото определяне и сравнението на аналитичните резултати.

Песимистична антипатия към хедспейс флакони, приложена към автоматизиран хедспейс семплер. Работният процес обикновено е следният:

1. Разтворът на пробата се добавя към флакона с хедспас и се запечатва;
2. Автоматичният семплер подава флакона в термостатичен нагревателен модул;
3. Пробата се нагрява във флакона до зададена температура и летливите компоненти мигрират в пространството над пробата;
4. Инжекционната игла пробива уплътнението и изтегля обем газ от горното пространство;
5. Газът се подава в газовия хроматограф за разделяне и детекция чрез алармен сигнал.

В този процес структурната стабилност, устойчивостта на пробиване на уплътнението и запечатването на флаконите в пространството над течността са пряко свързани с постоянството на вземането на проби и точността на модела. По-специално, използването на стандартизирани, надеждни флакони в пространството над течността в автоматизирани операции е ключово за осигуряване на безпроблемното протичане на аналитичния процес и намаляване на процента на неуспехи.

Защо флаконите Headspace са незаменими?

Въпреки че газовият хроматограф и детекторът са основното оборудване при анализа на остатъчни разтворители, ролята на флакона с хедспейс е също толкова важна. Като носител на аналити от предварителната обработка на пробата до инжектирането, неговата производителност е пряко свързана със стабилността на цялата аналитична система и надеждността на данните.

1. Контрол на целостта на пробата и волатилността

Остатъчните разтворители са предимно нискокипящи органични летливи съединения, които са силно податливи на загуба по време на експозиция, нагряване или съхранение. Ако флаконите с хедспас не се поддържат плътно затворени през целия аналитичен цикъл, съдържанието на разтворителя може да се промени, което да доведе до пристрастни резултати.

Висококачествените флакони за хедспейс могат да се нагряват до над 100-150°C в запечатано състояние, което гарантира, че летливите компоненти се освобождават и анализират само при определени условия;

Прецизният контрол на пробата за достигане на газо-течно равновесие при постоянна температура и обем увеличава максимално точността и възпроизводимостта на резултатите.

2. Влияние на уплътнителните характеристики върху аналитичните резултати

Системата за запечатване на епруветката Headspace обикновено се състои от три части: капачката, уплътнението и мундщука. Лошото уплътнение във всяка точка може да доведе до изтичане на пробата, повишен фонов шум или дори кръстосано замърсяване на пробата.

Висококачествените PTFE/силиконови уплътнения са не само устойчиви на високи температури и химикали, но също така могат да издържат на множество пробиви и да поддържат добро уплътнение;

Нискокачествено уплътнение или хлабава салникова жичка могат да доведат до изтичане на разтворител преди анализа или по време на нагряване, което директно ще повлияе на площта на пика и ще намали количествената точност.

3. Съвместимост със системи за автоматично вземане на проби

Автоматизираните инжектори за хедспайс (headspace) се използват често в съвременните лаборатории за подобряване на ефективността и постоянството на резултатите, а стандартизираният дизайн на флакона Headspace позволява директното му адаптиране към основните марки инжекционни системи.

Стандартизираните размери гарантират, че бутилките могат да бъдат автоматично идентифицирани, прецизно позиционирани и пробити в инжектора;

Намаляването на ръчните грешки подобрява ефективността на обработката на пробите и съгласуваността на данните, което прави флакона Headspace идеален за сценарии за високопроизводително тестване.

4. Химическа инертност на материалите

Химичният състав на бутилките и уплътнителните материали не бива да се пренебрегва и при анализа на следи от разтворители. Материалите с лошо качество могат да адсорбират или да реагират с молекулите на разтворителя, което води до пристрастни резултати.

Боросиликатно стъкло е химически инертно и термично стабилно, предотвратявайки адсорбцията на разтворители или термичното разграждане;

За някои специални системи с разтворители са необходими уплътнения, изработени от специални материали, за да се осигури чувствителност на откриване и стабилност на пробата.

Епруветката Headspace е нещо повече от обикновен контейнер за проби, тя е ключов компонент за гарантиране, че резултатите от анализа на остатъчния разтворител са верни, последователни и възпроизводими. Тя изпълнява множество важни функции в цялата аналитична верига, като например защита на уплътненията, контрол на изпаряването, съпоставяне на системата, гаранция за химическа инертност и др. Тя е един от незаменимите консумативи за осъществяване на висококачествено тестване на лекарства.

Ключови фактори при избора на правилния флакон за Headspace

При анализа на остатъчни разтворители, изборът на подходяща епруветка за анализ на хедспейс (headspace) е предпоставка за осигуряване на точност на данните и последователност на метода. Различните експериментални нужди, видове проби и инструментални платформи имат различни изисквания към материала, структурата и производителността на епруветките за анализ на хедспейс. Следните ключови фактори трябва да се вземат предвид при избора на епруветка за анализ на хедспейс:

1. Материал: вид стъкло и прозрачност

• Бороликатно стъкло клас I: предпочитаният материал за бутилки за анализ на остатъчни разтворители. Неговата отлична устойчивост на топлина и химикали и много ниската концентрация на утаени йони предотвратяват химични реакции между разтворителя и бутилката, като по този начин се избягват фалшиво положителни резултати или смущения в сигнала.
• Висока прозрачност на бутилката: позволява бързо наблюдение на състоянието на пробата по време на добавяне, проверка или проверка на качеството, като например наличие на утайки, точно количество течност и др., както и лесна идентификация от автоматизирани системи.

2. Избор на обем: често използвани спецификации 10 мл, 20 мл

Изборът на капацитет на флакона Headspace трябва да се основава на комбинация от следните фактори:

• Обем на пробатаОбикновено обемът на пробата е около 50% от обема на бутилката, за да се осигури достатъчно пространство над пробата (газова площ) за равновесие на изпаряване;
• Изисквания за аналитичния методНапример, методът с остатъчен разтворител по USP <467> препоръчва използването на 20 ml флакон за свободно пространство над течността;
• Съвместимост с автосемплер: проверете дали избраната бутилка е съвместима с използвания модел инструмент, особено бутилката над отвора.

3. Тип уплътнение на капака: уплътняване и химическа пригодност

Материал на уплътнениетоНай-често използваното е PTFE композитно уплътнение, чиято двуслойна структура съчетава химическата инерция на PTFE с еластичността на силиконовото уплътнение, може да издържи на пробиване при висока температура и да поддържа добро уплътнение; за силни корозивни или агресивни разтворители можете да изберете уплътнение с високочист PTFE слой, подсилено с армировка.

Видове капачки за бутилкиАлуминиевите капачки са подходящи за повечето инструменти, с плътно уплътнение и отлично уплътнение; Магнитните капачки са подходящи за системи за автоматично вземане на проби с магнитна идентификация, което спомага за подобряване на ефективността на подаване и точността на позициониране; Резбовите капачки, макар и удобни за ръчна работа, може да не уплътняват толкова добре, колкото типовете с уплътнение, и са по-подходящи за етапи на развитие или сценарии с невисока производителност.

4. Съображения за многократна употреба и разходи

Стъклените флакони за многократна употреба (изискващи почистване и стерилизация при висока температура) са подходящи за някои нефармакопейни методи или развойни изследвания и могат да намалят дългосрочните разходи;

Въпреки това, за производство по GMP или за официални лаборатории за контрол на качеството, флаконите за еднократна употреба са по-подходящи за осигуряване на чистота и избягване на кръстосано замърсяване;

Когато купувате на партиди, е важно да претеглите качеството на марката, постоянството между партидите и цената, за да изберете доставчик, който предлага баланс между производителност и цена.

Рационалният избор на флакон за анализ на хедспейс е не само основна операция, но и израз на съзнание за контрол на качеството. Всеки на пръв поглед малък избор на параметър играе важна роля за точността на резултатите, стабилността на системата и лабораторната ефективност. Следователно, задълбоченото разбиране на тези ключови фактори е съществено професионално умение за всеки техник, работещ във фармацевтичния анализ.

Често задавани въпроси и бележки

Въпреки че епруветките за анализ на остатъчни разтворители се използват широко в анализа на остатъчни разтворители, на практика могат да възникнат редица проблеми поради неправилно боравене или избор на консумативи. Следните често срещани проблеми и препоръки за предотвратяване са:

1. Как да се избегне кръстосано замърсяване на пробите

Кръстосаното замърсяване не само влияе върху точността на аналитичните резултати, но може също така да причини дългосрочни скрити смущения в системата за откриване, особено при по-висок риск при анализ на ниски нива. Следните мерки могат ефективно да заобиколят този проблем:

• Дайте приоритет на използването на еднократни флакони и подложки за капачки: това е най-прекият и ефективен начин, особено при контрол на качеството на фармацевтичните продукти и регулаторните тестове;
• Сменете или почистете старателно повторно използваните флакониАко е необходима повторна употреба, уверете се, че са добре почистени, като се използват стъпки като дейонизирана вода, органични разтворители и сушене при висока температура;
• Строги практики за отпускане на лекарстваизползвайте специализирани инструменти за пипетиране, за да избегнете капене на пробата върху или около бутилката;
• Почистете плотовете на инструментите и ръкавицитеПри работа с летливи разтворители, ръкавиците трябва да се сменят редовно, за да се предотврати разпространението на замърсяване чрез работа.

2. Теч от капачката по време на нагряване

При анализ в хеадспейс среда, пробата трябва да се нагрее до 80-120°C или дори по-висока. Ако капачките или уплътненията не са правилно затворени, разтворителите могат да изтекат по време на процеса на нагряване, което да доведе до колебания в данните или ниски резултати.

• Изберете висококачествени уплътненияте трябва да имат добра устойчивост на топлина и еластичност при пробиване, за да се гарантира, че уплътнението не се разхлабва;
• Правилна сила на затварянеРъчното или автоматичното затваряне трябва да е умерено, твърде хлабавото може да доведе до протичане, твърде стегнатото може да унищожи уплътнението или да причини спукване на бутилката;
• Редовна проверка на иглата на системата за подаванеИзносена или деформирана игла може да попречи на уплътнението да се самозапечата, което да доведе до теч;
• Разумна настройка на температуратаНе трябва да превишава горната граница на температурната устойчивост на уплътнението или капачката, като обикновено е по-безопасно да се контролира в диапазона от 110-130 ℃.

3. Препоръки за почистване и съхранение на флаконите

За повторна употреба на флакони, която може да е свързана с контрол на разходите или фазата на разработване на метода, трябва да се обърне специално внимание на практиките за почистване и съхранение, за да се избегне навлизането на примеси или остатъчни разтворители:

• Препоръчителни стъпки за почистване: изплакнете няколко пъти с дейонизирана вода; изплакнете с подходящи органични разтворители; ултразвуково почистване в зависимост от степента на замърсяване; сушене с висока температура при 105℃-120℃, за да се гарантира, че няма остатъчна влага или разтворител.
• Препоръки за съхранениеСъхранение на чисто, сухо и запечатано място, за да се избегне повторно замърсяване с прах и летливи вещества; преди употреба, ако се съхранява твърде дълго, се препоръчва повторна проверка и почистване; избягвайте дългосрочно излагане на слънчева светлина или висока температура, за да предотвратите влошаване на стъклото или стареене на уплътнението.

Чрез овладяване на тези ключови оперативни детайли, можете не само да подобрите точността и повторяемостта на теста, но и ефективно да удължите експлоатационния живот на оборудването и да намалите процента на повреди. За аналитични елементи като остатъчни разтворители, които са силно чувствителни към следови вариации, не бива да се пренебрегва детайлното управление на всяка оперативна връзка.

Заключение

В силно регулираната и прецизна област на анализа на разтворители на фармацевтични остатъци, флаконът с хедспейс, макар и малък, играе незаменима и решаваща роля. От съхранението, запечатването и нагряването на пробата до координацията със системата за автоматично вземане на проби, той е първата линия на защита в цялата аналитична верига, която гарантира валидността на данните.

Качествените флакони за хедспейс не само защитават целостта на пробата, предотвратяват загубите от изпаряване и подобряват консистенцията на инжекцията, но са и необходимата основа за високо възпроизводимо и чувствително откриване при автоматизиран анализ. Особено когато се работи с количествен анализ на следи, изискван от фармакопейните стандарти, малък дефект на капачката, неподходящ материал или дори неразумна операция за пълнене на пробата ще имат непренебрежимо въздействие върху аналитичните резултати.

Тъй като разработването на лекарства и контролът на качеството продължават да увеличават степента на автоматизация и производителността на откриване, стандартите за качество на headspace флаконите също се повишават. От чистотата на материала, последователността на наименованието до съвместимостта със системата, бъдещите headspace флакони не само трябва да бъдат стабилни и надеждни, но и да играят ролята на „стандартизиран интерфейс“ в планиращата лаборатория, помагайки за проследяване на данните, възпроизвеждане на методите и по-нататъшно подобряване на контрола на качеството.