@phdthesis{Wohlfart2022,
  author    = {Wohlfart, Jonas},
  title     = {Analysis of Drug Impurities by Means of Chromatographic Methods: Targeted and Untargeted Approaches},
  doi       = {10.25972/OPUS-27387},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-273878},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {The presented works aimed on the analysis of new impurities in APIs and medicinal products. Different subtypes of LC were coupled to suitable detection methods, i.e. UV and various MS techniques, depending on the chemical natures of the analytes and the analytical task. Unexpected impurities in medicinal products and APIs caused several scandals in the past, concomitant with fatalities or severe side effects in human and veterinary patients. The detection of nitrosamines in sartans led to the discovery of nitrosamines in various other drugs, of which the antibiotic rifampicin was analyzed in this work. An examination of the synthesis of rifampicin revealed a high potential for the formation of 4-methyl-1-nitrosopiperazine (MeNP). An LC-MS/HRMS method suitable for the quantification of MeNP was applied in the analysis of drugs collected from Brazil, Comoros, India, Nepal, and Tanzania, where a single dose of rifampicin is used in the post-exposure prophylaxis of leprosy. All batches were contaminated with MeNP, ranging from 0.7-5.1 ppm. However, application of rifampicin containing up to 5 ppm MeNP was recommended by the regulatory authorities for the post-exposure prophylaxis of leprosy. In the 1990s the aminoglycoside antibiotic gentamicin attracted attention after causing fatalities in the USA, but the causative agent was never identified unequivocally. The related substance sisomicin was recognized as a lead impurity by the Holzgrabe lab at the University of W{\"u}rzburg: sisomicin was accompanied by a variety of other impurities and batches containing sisomicin had caused the fatalities. In 2016, anaphylactic reactions were reported after application of gentamicin. A contamination of the medicinal products with histamine, an impurity of the raw material fish peptone used upon the production, could be identified as the cause of the adverse effects. Batches of gentamicin sulfate, which had been stored at the University of W{\"u}rzburg since the earlier investigations, were analyzed regarding their contamination with histamine to determine whether the biogenic amine was responsible for the 1990s fatalities as well. Furthermore, a correlation with the lead impurity sisomicin was checked. Histamine could be detected in all analyzed batches, but at a lower level than in the batches responsible for the anaphylactic reactions. Moreover, there is no correlation of histamine with the lead impurity sisomicin. Hence, the causative agent for the 1990s fatalities was not histamine and remains unknown. Another source of impurities is the reaction of APIs with excipients, e.g. the esterification of naproxen with PEG 600 in soft gel capsules. The influence of the formulation's composition on this reaction was investigated by means of LC-UV. Therefore, the impurity naproxen-PEG-ester (NPEG) was synthesized and used for the development of a method suitable for the analysis of soft gel capsule formulations. Different formulations were stressed for 7 d at 60 °C and the relative amount of NPEG was determined. The formation of NPEG was influenced by the concentrations of water and lactic acid, the pH, and the drug load of the formulation, which can easily be explained by the chemistry behind esterification reactions. Keeping in mind the huge variety of sources of impurities, it might be impossible to predict all potential impurities of a drug substance/product. Targeted and untargeted approaches were combined in the impurity profiling of bisoprolol fumarate. Eight versions of an LC-HRMS method were developed to enable the detection of a maximum number of impurities: an acidic and a basic buffered LC was coupled to MS detection applying ESI and APCI, both in positive in negative mode. MS and MS/MS data were acquired simultaneously by information dependent acquisition. In the targeted approach, potential impurities were derived from a reaction matrix based on the synthesis route of the API, while the untargeted part was based on general unknown comparative screening to identify additional signals. 18 and 17 impurities were detected in the targeted and the untargeted approach, respectively. The molecular formulae were assessed based on the exact mass and the isotope pattern. Theoretical fragment spectra generated by in silico fragmentation were matched with experimental data to estimate the plausibility of proposed/elucidated structures. Moreover, the detected impurities were quantified with respect to an internal standard.},
  subject      = {LC-MS},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schaebler2022,
  author    = {Sch{\"a}bler, Stefan},
  title     = {Charakterisierung des circadianen Drosophila Metaboloms unter Zuhilfenahme massenspektrometrischer Methoden},
  doi       = {10.25972/OPUS-25190},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-251908},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {Die F{\"a}higkeit sich an die Rotation der Erde und den daraus resultierenden Tag- und Nacht-Rhythmus anzupassen, basiert auf einer komplexen Regulation verschiedener physiologischer Prozesse. Auf molekularer Ebene liegt diesen Prozessen eine Orchestration von Uhr-Genen zugrunde - auch als innere Uhr bezeichnet - die einen aktivierenden bzw. reprimierenden Einfluss auf die Expression einer Vielzahl weiterer Gene hat. Ausgehend von dieser Regulation lassen sich auf unterschiedlichsten Ebenen tageszeitabh{\"a}ngige, wiederkehrende Rhythmen beobachten. W{\"a}hrend diese wiederkehrenden Rhythmen auf einigen Ebenen bereits gut erforscht und beschrieben sind, gibt es weitere Ebenen wie den Metabolismus, {\"u}ber die das Wissen bisher noch begrenzt ist. So handelt es sich bei Drosophila beispielsweise um den Organismus, dessen innere Uhr auf molekularer Ebene wahrscheinlich mit am besten charakterisiert ist. Dennoch ist bisher nur wenig {\"u}ber Stoffklassen bekannt, deren Metabolismus durch die innere Uhr kontrolliert wird. Zwar konnte bereits gezeigt werden, dass sich eine gest{\"o}rte innere Uhr auf die Anlage der Energiespeicher auswirkt, inwiefern dies allerdings einen Einfluss auf dem intermedi{\"a}ren Stoffwechsel hat, blieb bisher weitgehend unerforscht. Auch die Frage, welche Metaboliten wiederkehrende, tageszeitabh{\"a}ngige Rhythmen aufweisen, wurde bisher nur f{\"u}r eine begrenzte Anzahl Metaboliten untersucht. Bei der hier durchgef{\"u}hrten Arbeit wurden deshalb zun{\"a}chst die globalen Metabolit-Profile von Fliegen mit einer auf molekularer Ebene gest{\"o}rten inneren Uhr (per01) mit Fliegen, die {\"u}ber eine funktionale Uhr verf{\"u}gen (CantonS), zu zwei Zeitpunkten verglichen. Um die Anzahl der zeitgleich untersuchten Gewebe und somit die Komplexit{\"a}t der Probe zu reduzieren, wurden hierf{\"u}r die K{\"o}pfe von den K{\"o}rpern der Fliegen getrennt und separat analysiert. Beide K{\"o}rperteile wurden sowohl auf kleine hydrophile als auch auf hydrophobe Metaboliten hin mittels UPLC-ESI-qTOF-MS untersucht. Die anschließend durchgef{\"u}hrte, statistische Analyse brachte hervor, dass sich Unterschiede zwischen den beiden Fliegenlinien besonders in den Spiegeln der essentiellen Aminos{\"a}uren, den Kynureninen, den Pterinaten sowie den Spiegeln der Glycero(phospho)lipiden und Fetts{\"a}ureester zeigten. Bei den Lipiden zeigte sich, dass die Auswirkungen weniger ausgepr{\"a}gt f{\"u}r die Anlage der Speicher- und Strukturlipide als f{\"u}r die Intermediate des Lipidabbaus, die Diacylglycerole (DAGs) sowie die Acylcarnitine (ACs), waren. Um zu best{\"a}tigen, dass die inneren Uhr tats{\"a}chlich einen regulatorischen Einfluss auf die ausgemachten Stoffwechselwege hat, wurden anschließend die Spiegel aller Mitglieder darauf hin untersucht, ob diese wiederkehrende, tageszeitabh{\"a}ngige Schwankungen aufweisen. Hierf{\"u}r wurden Proben alle zwei Stunden {\"u}ber drei aufeinanderfolgende Tage genommen und analysiert, bevor mittels JTK_CYCLE eine statistische Analyse der Daten durchgef{\"u}hrt und die Metaboliten herausgefiltert wurden, die ein rhythmisches Verhalten bei einer Periodenl{\"a}nge von 24h zeigten. Hierbei best{\"a}tigte sich, dass besonders die Mitglieder des intermedi{\"a}ren Lipidmetablismus hiervon betroffen waren. So konnten zwar auch f{\"u}r einige Aminos{\"a}uren robuste Rhythmen ausgemacht werden, besonders ausgepr{\"a}gt waren diese jedoch erneut bei den DAGs und den ACs. Die abschließende Untersuchung letzterer unter Freilaufbedingungen (DD) sowie in per01 brachte hervor, dass die ausgemachten Rhythmen unter diesen Bedingungen entweder nicht mehr detektiert werden konnten oder deutlich abgeschw{\"a}cht vorlagen. Lediglich zwei kurzkettige ACs zeigten auch unter DD-Bedingungen statistisch signifikante Rhythmen in ihren Spiegeln. Dies spricht daf{\"u}r, dass neben der Regulation durch die innere Uhr weitere Faktoren, wie beispielsweise das Licht, eine entscheidende Rolle zu spielen scheinen.},
  subject      = {Drosophila},
  language  = {de}
}