@phdthesis{Beyer2011,
  author    = {Beyer, Tanja},
  title     = {Quantitative NMR-Spektroskopie in der pharmazeutischen Analytik -- Identit{\"a}t, Reinheit und Gehalt von Arzneistoffen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-65091},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Kl{\"a}rung der Fragestellung, ob sich die quantitative NMR-Spektroskopie zur Bestimmung von Identit{\"a}t, Reinheit und Gehalt von Arzneistoffen eignet, und wie sich Pr{\"a}zision und Empfindlichkeit dieser Methode im Vergleich zu etablierten chromatographischen Verfahren verhalten. Die quantitative Untersuchung der drei strukturell jeweils verwandten Mehrkomponentengemische Codergocrinmesilat, Clomifencitrat und Flupentixoldihydrochlorid bewies eindrucksvoll die Eignung der 1H-NMR-Spektroskopie als orthogonale, analytische Messmethode im Vergleich zu validierten HPLC-Arzneibuchmethoden. Die im Rahmen einer Validierung der 1H-NMR-Methode ermittelten Ergebnisse erf{\"u}llten bez{\"u}glich Pr{\"a}zision und Richtigkeit die an eine im pharmazeutischen Bereich eingesetzte analytische Methode gestellten Anforderungen; zudem wurden weitere Pr{\"u}fparameter wie Selektivit{\"a}t, Linearit{\"a}t, Robustheit und Stabilit{\"a}t verifiziert. Externe-Standard-Experimente wie "Zwei-R{\"o}hrchen-Methode" und ERETIC-Verfahren best{\"a}tigten die quantitativen Ergebnisse der Internen Standardisierung; jedoch wurde hier -- insbesondere f{\"u}r die ERETIC-Technik -- eine h{\"o}here Fehleranf{\"a}lligkeit und somit eine gr{\"o}ßere Streuung der Einzelergebnisse beobachtet. Am Beispiel von Codergocrinmesilat und Flupentixoldihydrochlorid konnte zudem die Eignung anderer NMR-aktiver Kerne wie 13C und 19F f{\"u}r die quantitative Analyse von komplexen Substanzgemischen aufgezeigt werden. Das Potential der 1H-NMR-Spektroskopie f{\"u}r die Reinheitspr{\"u}fung von Arzneistoffen wurde am Beispiel der Aminos{\"a}ure L-Alanin aufgezeigt. Die zu erwartenden Verunreinigungen Glutamin-, Asparagin-, {\"A}pfel- und Fumars{\"a}ure konnten im Gegensatz zu den "veralteten" Pr{\"u}fmethoden des Europ{\"a}ischen Arzneibuches eindeutig identifiziert und quantifiziert werden; mit einer Bestimmungsgrenze von <= 0.03\% wurden die Vorgaben der ICH-Richtlinie Q3A(R2) erf{\"u}llt. Die deutliche {\"U}bereinstimmung der NMR-spektroskopisch ermittelten Ergebnisse einer quantitativ untersuchten Alanin-Modellmischung mit einer f{\"u}r den Routinebetrieb geeigneten HPLC-Methode unter Einsatz verschiedener Detektoren wie CAD, NQAD, ELSD und MS, sowie der Vergleich wichtiger Pr{\"u}fparameter wie Linearit{\"a}t und Nachweisgrenze best{\"a}tigten die Eignung der 1H-NMR-Spektroskopie im Rahmen der routinem{\"a}ßig durchgef{\"u}hrten Qualit{\"a}tskontrolle. Die Aufdeckung von Arzneimittelf{\"a}lschungen mit Hilfe der NMR-Spektroskopie wurde im Rahmen dieser Arbeit anhand der zwei aktuellen Fallbeispiele Heparin und Glycerin n{\"a}her untersucht. Die in Zusammenhang mit dem Heparin-Skandal verantwortliche Kontaminante OSCS konnte neben Dermatansulfat und weiteren nat{\"u}rlich vorkommenden Glykosaminoglykan-Verunreinigungen im 1H-NMR-Spektrum eindeutig identifiziert und auf 0.1\% OSCS bzw. 0.5\% Dermatansulfat begrenzt werden. Eine pr{\"a}zise und richtige quantitative Bestimmung der beiden Glykosaminoglykane wurde {\"u}ber die N-Acetyl-Resonanzen mit Hilfe der Signalh{\"o}henbestimmung und dem Standard-Additionsverfahren erm{\"o}glicht; deutliche Abweichungen vom "wahren" Gehalt wurden hingegen, bedingt durch starke Signal{\"u}berlagerungen, nach Fl{\"a}chenvergleich beobachtet. Weitere Verunreinigungen, insbesondere L{\"o}sungsmittelr{\"u}ckst{\"a}nde, die w{\"a}hrend des Extraktions- und Reinigungsprozesses des Heparins eingesetzt werden, konnten ebenfalls {\"u}ber charakteristische Resonanzen identifiziert und mit Hilfe der Internen-Standard-Methode quantitativ erfasst werden. Eine umfangreiche Untersuchung von 145 Heparin-API-Mustern mittels NMR-Spektroskopie und weiteren, neuentwickelten Verfahren wie HPLC, CE, IR- und Raman-Spektroskopie konnte die Eignung der entwickelten 1H-NMR-Methode best{\"a}tigen. Potentielle Glycerin-Kontaminanten wie Diethylenglycol und Ethylenglycol konnten ebenso wie eine weitere, nat{\"u}rlich vorkommende Verunreinigung, Propylenglycol, mittels 1H- und 13C-NMR-Spektroskopie identifiziert und quantifiziert werden. Beide Methoden erf{\"u}llten die in der USP beschriebenen Anforderungen, die f{\"u}r pharmazeutisch eingesetztes Glycerin jeweils h{\"o}chstens 0.1\% Diethylenglycol bzw. Ethylenglycol erlaubt. W{\"a}hrend die quantitative Reinheitspr{\"u}fung beim Einsatz der 1H-NMR-Spektroskopie mit einer Messdauer im Bereich von etwa 30 min f{\"u}r den Routineeinsatz geeignet ist, ist die entwickelte quantitative 13C-NMR-Methode beim Einsatz von Spektrometern geringer Magnetfeldst{\"a}rke aufgrund einer geringen Nachweisempfindlichkeit und der NOE-Problematik f{\"u}r den Routinebetrieb nur bedingt anwendbar. Abschließend kann zusammengefasst werden, dass die untersuchten Beispiele die NMR-Spektroskopie als in hohem Maße geeignet f{\"u}r die quantitative Analyse von Arzneimitteln ausweisen.},
  subject      = {NMR-Spektroskopie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Almeling2011,
  author    = {Almeling, Stefan},
  title     = {The use of aerosol-based detection systems in the quality control of drug substances},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-64722},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {The work presented in this thesis was mainly targeted at exploring the capabilities of evaporation based LC detectors as well as further alternatives for the control of impurities in substances not exhibiting a suitable chromophore for UV-detection. In the course of the work carried out, several new methods for the identification, impurities control and composition testing of APIs were elaborated. An evaporation based detector that entered into the field of pharmaceutical analysis in the recent years was the Evaporative Light Scattering Detector (ELSD). However, non-reproducible spikes were reported when injecting concentrated test solutions as they are usually required for the control of impurities. The reasons, for the appearance of these spikes as well as possibilities for their avoidance were explored in a systematic study. Moreover, the dependence of the detector sensitivity on different eluent composition, eluent flow-rate and ELSD settings was investigated. In the course of the revision of the Ph.Eur. monographs for aspartic acid and alanine, a C18 reversed phase ion-pair LC method using 1 mmol/L of perfluoroheptanoic acid as an ion-pair reagent and a charged aerosol detector (CAD) was developed and fully validated for the purity control of Asp. The method was capable of separating the organic acids and major amino acids known to occur as process related impurities. With a slight modification, the method was also applicable for the purity control of Ala. Based on the developed LC-CAD method for the impurity control of alanine, a comparative study of the performance characteristics of different evaporation based LC detectors, i.e. ELSD, CAD and the recently developed Nano Quantity Analyte Detector (NQAD) was carried out. Additionally, an MS detector and qNMR were included in this study. It was found that the control of impurities in Alanine at an ICH conform level could be ensured using LC coupled to CAD, MSD and NQAD detection as well as by the use of qNMR. In terms of performance, prize and ease of use CAD and NQAD were found to be the most suitable alternatives. In terms of repeatability and sensitivity, the CAD appeared slightly superior to the NQAD. The quality of streptomycin sulfate is not sufficiently controlled by the current Ph.Eur. monograph in that an appropriate test for the control of the related substances is missing. A study was carried out to develop a C18 reversed phase ion-pair LC method using pentafluoropropionic acid as an ion-pair reagent and a CAD for the identification and control of the related substances. The developed method allowed the separation of 21 impurities from streptomycin. Moreover, coupling of the method to MS allowed the identification of the separated impurities. The method was shown to be sufficiently sensitive to control the related substances with a disregard limit of 0.1\% as it is normally applied in the Ph.Eur. for products derived from fermentation. Currently, the aescin content of horse-chestnut standardized dry extract is determined using a complex and laborious photometric determination. A more selective LC-UV assay determination for beta-aescin has been proposed for the Ph.Eur. draft monograph of horse-chestnut standardized dry extract. Possibilities were explored to further improve the LC-method using detection by CAD. It was demonstrated that by the use of a modified LC-CAD method several problems related to the differences in the UV-response of the various components contained in the active aescin fraction could be eliminated. Moreover the proposed reference standard strategy was reviewed. Eventually, it was demonstrated on the example of two different clusters of pharmacologically active peptides how low energy collision induced dissociation mass spectrometry (low energy CID-MS) can successfully be used for identification testing in pharmacopoeial monographs. In this respect, the combination of a direct confirmation of the molecular mass via the m/z-ratio of the molecule ions with structural sequence information obtained by low energy CID-MS experiments was found to deliver a higher degree of certainty of the identity of a given substance than the set of tests currently described in the monographs. A significant gain in efficiency and throughput and important reduction of the amount of sample consumed during testing were identified as being additional advantages of this approach. Taken together, it could be demonstrated on various examples how recent technological advancements in the field of analytical chemistry can contribute to improve the quality control of APIs.},
  subject      = {Elektronensprayionisations-Massenspektrometrie},
  language  = {en}
}