TY  - THES
A1  - Leistner, Adrian Dieter
T1  - Improving the quality analysis of monographed drugs - dapsone, baclofen, acarbose and other selected APIs
T1  - Verbesserung der Qualitätsanalyse von monographierten Arzneistoffen - Dapson, Baclofen, Acarbose und andere ausgewählte Wirkstoffe
N2  - All presented studies aimed on the improvement of the quality analysis of already monographed drugs. Thereby different LC methods were applied and coupled to i.e., the UV/VIS detector, the CAD or a hyphenation of these detectors, respectively. The choice of the chromatographic system including the detector was largely dependent on the physicochemical properties of the respective analytes.
With the risk-assessment report on the API cetirizine we presented an exemplary tool, that can help to minimize the risk of the occurrence of unexpected impurities. An in- deep analysis of each step within synthesis pathway by means of reaction matrices of all compounds was performed. It is essential to understand the complete impurity profile of all reactants, solvents, and catalysts and to include them in the matrix. Finally, the API of this synthesis was checked if all impurities are identified by this tool. Of note, a shortcoming of such a targeted approach is that impurities can still occur, but they are not captured. This disadvantage can be partially compensated by non-targeted approaches if they are performed in parallel with the other studies that represent most of the impurities. However, this work also shows that even in a supposedly simple synthesis, potentially hundreds of by-products can be formed. For each of them, it must be decided individually whether their formation is probable or how their quantity can be minimized in order to obtain APIs, that are as pure as possible.
In the dapsone project it was aimed to replace the existing old Ph. Eur. TLC method with a modern RP-HPLC method. This was successful and since Ph. Eur. 10.6, the method developed in this work, became a valid monograph. Within the revision process of the monograph, the individual limits for impurities were tightened. However, this new method needs HPLC instrumentation, suitable to perform gradients. As this is not always available in all control laboratories, we also developed an alternative, more simple method using two different isocratic runs for the impurity analysis. The obtained batch results of both, the new pharmacopoeial method and the more simple one, were in a comparable order of magnitude. Furthermore, within the method development stage of the Ph. Eur. method, we could identify one unknown impurity of the impurity reference by high-resolution MS/MS analysis.
Also, in the baclofen project it was aimed to replace the existing Ph. Eur. method with the introduction of an additional impurity to be quantified. A corresponding method was developed and validated. However, due to the harmonization process of the pharmacopoeias, it is currently not used. In addition, we tried to find further, non- 116
SUMMARY
 chromophoric impurities by means of the CAD. However, except for one counterion of an impurity, no further impurities were found. Also, the aforementioned new impurity could not be detected above the reporting threshold in the batches analyzed. As the only individually specified impurity A is also present at a low level, it can be concluded that the examined batches of baclofen are very pure.
The use of universal detectors, such as the CAD can be particularly interesting for compounds with no chromophore or those with only a weak chromophore. Therefore, we decided to take a closer look at the impurity profile of acarbose. Currently, acarbose and its impurities are being studied by low wavelength UV detection at 210 nm. Therefore, the question arose whether there are no other impurities in the API that do not show absorption at this wavelength. CAD, which offers consistent detection properties for all non-volatile compounds, is ideally suited for this purpose. However, it was not so easy to use the CAD together with the UV detector, for example, as a hyphenated detection technique, because the Ph. Eur. method uses phosphate buffers. However, this is non-volatile and therefore inappropriate for the CAD. Therefore, an attempt was made to replace the buffer with a volatile one. However, since this did not lead to satisfactory results and rather the self-degradation process of the stationary phase used could be observed by means of the CAD, it was decided to switch to alternative stationary phases. A column screening also revealed further difficulties with acarbose and its impurities: they show an epimerization reaction at the end of the sugar chain. However, since one wanted to have uniform peaks in the corresponding chromatograms, one had to accelerate this reaction significantly to obtain only one peak for each component. This was best achieved by using two stationary phases: PGC and Amide-HILIC. Impurity-profiling methods could be developed on each of the two phases. In addition, as expected, new impurities could be detected, albeit at a low level. Two of them could even be identified by spiking experiments as the sugar fragments maltose and maltotriose.
Taken together, it can be concluded, that this work has contributed significantly to the improvement of the quality analysis of monographed drugs. In addition to the presented general tool for the identification of potential impurities, one of the methods developed, had already been implemented to the Ph. Eur. In an effort to improve the CAD's universal detection capabilities, additional methods have also been developed. Further, new improved methods for the impurity profiling are ready to use.
N2  - Alle vorgestellten Arbeiten zielten auf die Verbesserung der Qualitätsanalyse von im Europäischen Arzneibuch monographierten Wirkstoffen ab. Dabei wurden verschiedene flüssig-chromatographische Methoden angewandt und z.B. mit dem UV/VIS-Detektor, dem CAD oder einer Kombination dieser Detektoren gekoppelt. Die Wahl des chromatographischen Systems einschließlich des Detektors war weitgehend von den physikochemischen Eigenschaften der jeweiligen Analyten abhängig.
Mit dem Bericht zur Risikoanalyse des Wirkstoffs Cetirizin haben wir ein beispielhaftes Instrument vorgestellt, das helfen kann, das Risiko des Auftretens unerwarteter Verunreinigungen zu minimieren. Es wurde eine eingehende Analyse der einzelnen Syntheseschritte anhand der Reaktionsmatrizen aller Verbindungen durchgeführt. Dabei ist wichtig, das vollständige Verunreinigungsprofil aller Reaktanten, Lösungsmittel und Katalysatoren zu verstehen und in die Matrix mit aufzunehmen. Schließlich wurde produzierte Arzneistoff-Chargen überprüft, ob alle Verunreinigungen mit diesem Werkzeug identifiziert werden konnten. Es soll aber nicht unerwähnt bleiben, dass ein Nachteil eines solch gezielten Ansatzes darin besteht, dass Verunreinigungen im Wirkstoff dennoch vorkommen können, sie aber nicht durch das Tool erfasst werden. Dieser Nachteil kann z.B. durch nicht-zielgerichtete Ansätze kompensiert werden, wenn sie parallel zu den anderen Untersuchungen durchgeführt werden, die bereits den Großteil der Verunreinigungen abbilden können. Diese Arbeit zeigt aber auch, dass selbst bei einer vermeintlich einfachen Synthese potenziell Hunderte von Nebenprodukten gebildet werden können. Für jedes von ihnen muss individuell entschieden werden, ob ihre Bildung wahrscheinlich ist und wie ihre Menge im Endprodukt minimiert werden kann, um möglichst reine Wirkstoffe zu erhalten.
Im Dapsonprojekt wurde versucht, die bestehende dünnschichtchromatographische Ph.Eur.-Methode durch eine moderne HPLC-Methode zu ersetzen. Dies war erfolgreich und seit Ph. Eur. 10.6 wurde die in dieser Arbeit entwickelte Methode zu einer gültigen Monographie. Im Rahmen der Überarbeitung der Monographie sind auch die einzelnen Grenzwerte für Verunreinigungen verschärft worden. Die neue Methode erfordert jedoch ein HPLC-Gerät, mit dem man eine Gradientenelution durchführen kann. Da dies aber nicht immer in allen Kontrolllabors verfügbar ist, haben wir ein alternatives, einfacheres Prozedere entwickelt, bei dem zwei verschiedene isokratische Methoden für die Verunreinigungsanalyse verwendet werden. Die Batch- Ergebnisse der neuen und der einfacheren Methode lagen dabei in einer 118
ZUSAMMENFASSUNG
 vergleichbaren Größenordnung wie die Ph. Eur.-Methode. Darüber hinaus konnten wir eine unbekannte Verunreinigung der Verunreinigungsreferenz durch hochauflösende Massenspektrometrie identifizieren.
Im Rahmen des Baclofen-Projekts sollte die bestehende Ph. Eur.-Methode ersetzt werden und die Monographie durch eine zusätzlich zu quantifizierende Verunreinigung ergänzt werden. Eine entsprechende Methode wurde entwickelt und validiert. Aufgrund des Harmonisierungsprozesses der Pharmakopöen wird sie jedoch derzeit nicht verwendet. Darüber hinaus haben wir versucht, mit Hilfe des CAD weitere, nicht- chromophore Verunreinigungen zu finden. Bis auf ein Gegenion einer Verunreinigung wurden jedoch keine weiteren Verunreinigungen gefunden. Auch die oben erwähnte neue Verunreinigung konnte in den untersuchten Chargen nicht oberhalb des Berichtsgrenzwert nachgewiesen werden. Da auch die sonst einzig individuell zu spezifizierende Verunreinigung A nur in geringem Maße vorhanden ist, kann der Schluss gezogen werden, dass die untersuchten Baclofen-Chargen sehr rein sind. Der Einsatz von universellen Detektoren wie dem CAD kann besonders für Verbindungen ohne Chromophor oder solche mit nur schwachem Chromophor interessant sein. Daher wurde das Verunreinigungsprofil von Acarbose genauer untersucht. Derzeit werden Acarbose und ihre Verunreinigungen mit Hilfe der UV- Detektion bei 210 nm untersucht. Daher stellte sich die Frage, ob es nicht noch anderen Verunreinigungen im Wirkstoff gibt, die keine Absorption bei dieser Wellenlänge zeigen. Die Detektion mittels CAD, der für alle nichtflüchtigen Verbindungen gleichbleibende Werte liefert, ist für diesen Zweck gut geeignet. Allerdings war es nicht so einfach, den CAD zusammen mit dem UV-Detektor z. B. als gekoppeltes Detektionsverfahren zu verwenden, da die Ph.Eur.-Methode Phosphatpuffer verwendet. Dieser ist jedoch nicht flüchtig und daher für CAD ungeeignet. Es wurde daher versucht, den Puffer durch einen flüchtigen Puffer zu ersetzen. Da dies jedoch nicht zu befriedigenden Ergebnissen führte und vielmehr die Selbstzersetzung der verwendeten stationären Phase mit Hilfe der CAD beobachtet werden konnte, wurde auf alternative stationäre Phasen ausgewichen. Eine Auswahl von verschiedenen Säulen zeigte zudem weitere analytische Schwierigkeiten mit Acarbose und ihren Verunreinigungen: Sie zeigen die Epimerisierungsreaktion am Ende der Zuckeralkohole. Da man für jede Komponente einen Peak in den entsprechenden Chromatogrammen haben wollte, wurde die beschriebene Reaktion durch Temperaturerhöhung beschleunigt. Dies wurde am besten durch die
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ZUSAMMENFASSUNG
 Verwendung mit folgenden stationären Phasen erreicht: PGC und Amid-HILIC. Auf jeder der beiden Phasen konnten Methoden zur Erfassung der Verunreinigungsprofile entwickelt werden. Darüber hinaus konnten erwartungsgemäß neue Verunreinigungen nachgewiesen werden, wenn auch auf niedrigem Niveau. Zwei von ihnen konnten durch „Spiking“-Experimente als die Zuckerfragmente Maltose und Maltotriose identifiziert werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Arbeit einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Qualitätsanalyse von monographierten Arzneimitteln geleistet hat. Zusätzlich zu dem vorgestellten allgemeinen Werkzeug zur Identifizierung potenzieller Verunreinigungen wurde eine der entwickelten Methoden bereits in die Ph. Eur. aufgenommen. In dem Versuch, die universellen Detektionsmöglichkeiten des CAD zu verbessern, wurden auch ergänzende Methoden entwickelt. Außerdem sind neue verbesserte Methoden für die Analyse von Verunreinigungsprofilen einsatzbereit.
KW  - Instrumentelle Analytik
KW  - HPLC
KW  - Chemische Reinheit
KW  - Charged Aerosol Detection
KW  - Impurity Profiling
KW  - Pharmaceutical Analysis
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-303318
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A1  - Pawellek, Ruben
T1  - Charged Aerosol Detector Performance Evaluation and Development of Optimization Strategies for the Analysis of Amino Acids
T1  - Leistungsbeurteilung des Charged Aerosol Detektors und Entwicklung von Optimierungsstrategien für die Analyse von Aminosäuren
N2  - The charged aerosol detector (CAD) is an aerosol-based detector employed in liquid chromatography which has become established in the field of pharmaceutical analysis due to its outstanding performance characteristics, e.g. the almost uniform response for nonvolatile analytes. Owing to its principle of detection, the response of the CAD depends on the volatility of a compound and is inherently nonlinear. However, the newly implemented instrumental settings evaporation temperature and power function value (PFV) are valuable tools to overcome some of these drawbacks and can even enhance the detector’s capabilities when adjusted properly.
This thesis aimed to evaluate the impact of the new instrumental settings on the CAD performance. Additionally, the influence of modern separation techniques for small polar compounds on the CAD was assessed and the applicability of hyphenated UV-CAD techniques explored. The optimization strategies derived from the evaluation procedures and the conjunction of the instrumental and chromatographic techniques investigated were utilized for the challenging impurity profiling of amino acids and amino acid-like drugs.
The results of the method validation procedures confirmed the broad applicability of the CAD in the pharmaceutical analysis of nonvolatile compounds, supported by satisfactory sensitivity and reproducibility for meeting the regulatory requirements with respect to the ICH guidelines Q2(R1) and Q3A(R2). The limits of applicability include the analysis of semivolatile compounds, and the method transfer between current and legacy CAD models. Further advances in the definition and standardization of allowed ranges for the instrumental settings and the establishment of general optimization procedures in the method development could lead to a more widespread use of the detection technique in compendial methods.
N2  - Der “charged aerosol detectorˮ (CAD) ist ein aerosol-basierter Detektor in der Flüssigchromatographie, der sich im Bereich der pharmazeutischen Analytik etabliert hat, da er über herausragende Leistungsmerkmale verfügt, wie das annährend einheitliche Signal für nichtflüchtige Analyte. Aufgrund des Detektionsprinzips ist das Signal des Detektors abhängig von der Flüchtigkeit einer Verbindung und zudem nichtlinear. Die neu eingeführten Geräteparameter Verdampfungstemperatur und „power function value” (PFV) stellen hierbei wertvolle Werkzeuge dar, um einige der mit dem Detektionsprinzip verbundenen Nachteile auszugleichen und können darüber hinaus die Detektionsmöglichkeiten erweitern, sofern sie auf geeignete Weise eingestellt wurden.
Die vorliegende Arbeit hatte zum Ziel, die Auswirkungen der neuen Geräteparameter auf die Leistungsfähigkeit des Detektors zu untersuchen. Zusätzlich wurde der Einfluss moderner Trenntechniken auf den CAD beurteilt und die Anwendbarkeit gekoppelter UV-CAD Techniken erforscht. Die sich aus den Evaluierungsprozeduren ergebenden Optimierungsstrategien und die Verknüpfung der untersuchten instrumentellen und chromatographischen Techniken wurden anschließend verwendet, um Methoden für die herausfordernde Verunreinigungsanalyse von Aminosäuren und Arzneistoffen mit Aminosäurestruktur zu entwickeln.
Die Ergebnisse der Validierungsverfahren bestätigten die weitgehende Anwendbarkeit des CAD in der pharmazeutischen Analyse nichtflüchtiger Verbindungen, unterstützt durch zufriedenstellende Empfindlichkeit und Reproduzierbarkeit, wodurch die Vorgaben der ICH-Leitfäden Q2(R1) und Q3A(R2) erfüllt werden konnten. Einschränkungen der Anwendbarkeit bestehen in der Analyse halbflüchtiger Verbindungen, sowie im Methodentransfer zwischen gegenwärtigen und alten CAD-Modellen. Weitere Fortschritte in der Definition und Standardisierung erlaubter Bereiche für die Einstellung der Geräteparameter und die Etablierung allgemeiner Optimierungsverfahren in der Methodenentwicklung könnten zu einer umfassenderen Nutzung der Detektionstechnik für Arzneibuchmethoden führen.
KW  - Instrumentelle Analytik
KW  - HPLC
KW  - Chemische Reinheit
KW  - Chromatographischer Detektor
KW  - Pharmaceutical Analysis
KW  - Charged Aerosol Detection
KW  - Impurity Profiling
KW  - Amino Acids
KW  - Aminosäuren
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-243197
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TY  - THES
A1  - Hebron Mwalwisi, Yonah
T1  - Assessment of Counterfeit and Substandard Antimalarial Medicines using High Performance Thin Layer Chromatography and High Performance Liquid Chromatography
T1  - Untersuchung der Qualität gefälschter Antimalaria-Medikamente mittels Hochleistungs-Dünnschichtchromatographie und Hochleistungs-Flüssigchromatographie
N2  - Although the prevalence of substandard and counterfeit pharmaceutical products is a global problem, it is more critical in resource-constrained countries. The national medicines regulatory authorities (MNRA) in these countries have limited resources to cater for regular quality surveillance programmes aimed at ensuring that medicines in circulation are of acceptable quality. Among the reasons explained to hinder the implementation of these strategies is that compendial monographs are too complicated and require expensive infrastructures in terms of environment, equipment and consumables. In this study it was therefore aimed at developing simple, precise, and robust HPLC and HPTLC methods utilizing inexpensive, readily available chemicals (methanol and simple buffers) that can determine the APIs, other API than declared one, and which are capable of impurity profiling. As an outcome of this study, three isocratic and robust HPLC and two HPTLC methods for sulfadoxine, sulfalene, pyrimethamine, primaquine, artesunate, as well as amodiaquine have been developed and validated. All HPLC methods are operated using an isocratic elution mode which means they can be implemented even with a single pump HPLC system and standard C18 columns. The densitometric sulfadoxine/sulfalene and pyrimethamine method utilizes standard TLC plates as well as inexpensive, readily available and safe chemicals (toluene, methanol, and ethyl acetate), while that for artesunate and amodiaquine requires HPTLC plates as well as triethylamine and acetonitrile due to challenges associated with the analysis of amodiaquine and poorly the detectable artesunate. These HPTLC methods can be implemented as alternative to those requiring HPLC equipment e.g. in countries that already have acquired densitometer equipment. It is understood that HPTLC methods are less sensitive, precise and accurate when compared to HPLC methods, but this hindrance can easily be addressed by sending representative samples to third party quality control laboratories where the analytical results are verified using compendial HPLC methods on a regular basis.
It is therefore anticipated that the implementation of these methods will not only address the problem of limited resources required for medicines quality control but also increase the number of monitored targeted antimalarial products as well as the number of resource- constrained countries participating in quality monitoring campaigns. Moreover, the experiences and skills acquired within this work will be applied to other API groups, e. g. antibiotics, afterwards.
N2  - Trotz der weltweiten Verbreitung gefälschter Arzneimittel und solcher, die nicht die deklarierte Menge an Wirkstoff enthalten, sind vor allem Entwicklungs- und Schwellenländer von dieser Problematik betroffen. Die Arzneimittelüberwachungs- bzw. Zulassungsbehörden dieser Länder verfügen nur über eingeschränkte Möglichkeiten, die Arzneimittelqualität regelmäßig zu überwachen und somit sicherzustellen, dass die im Markt befindlichen Medikamente eine gute Qualität aufweisen. Einer der Gründe hierfür ist unter anderem, dass die in Arzneibüchern beschriebenen Methoden oftmals sehr komplex sind und eine umfassende Laborausstattung, spezielle Geräte oder teure Chemikalien benötigen. In dieser Arbeit wurden einfache, genaue und robuste flüssigchromatographische Methoden entwickelt, die lediglich günstige, überall verfügbare Chemikalien (z. B. Methanol oder einfache Puffersalze) benötigen und mit denen der Gehalt des deklarierten Arzneistoffes, Arzneistoffverwechslungen sowie das Verunreinigungsprofil bestimmt werden kann. Es konnten drei isokratische, robuste flüssigchromatographische sowie zwei dünnschichtchromatographische Methoden zur Bestimmung von Sulfadoxin, Sulfalen, Pyrimethamin, Primaquin, Artesunat sowie Amodiaquin entwickelt und validiert werden. Alle flüssigchromatographischen Methoden arbeiten isokratisch, folglich können sie auch mit sehr einfachen HPLC-Geräten mit beispielsweise nur einem Pumpenkopf genutzt werden. Zudem werden nur einfache, kommerziell erhältliche C18-Säulen benötigt. Die densitometrischen Methoden für Sulfadoxin/Sulfalen sowie Pyrimethamin benötigen standardisierte Dünnschichtchromatographie-Platten sowie günstige, überall verfügbare und wenig toxische Chemikalien wie beispielsweise Toluol, Methanol oder Ethylacetat. Für die Methode zur Bestimmung von Artesunat und Amodiaquin werden Hochleistungsdünnschichtchromatographie-Platten und Triethylamin sowie Acetonitril benötigt. Dieser Umstand ist der Tatsache geschuldet, dass Amodiaquin und Artesunat sich anderweitig nur ungenügend trennen ließen. Die dünnschichtchromatographischen Protokolle können als Alternative zur HPLC eingesetzt werden, beispielsweise überall dort, wo bereits die entsprechenden Gerätschaften vorhanden sind. Natürlich weisen dünnschichtchromatographische Methoden im Vergleich zur Flüssigchromatographie eine geringere Sensitivität, Präzision und Richtigkeit auf, dies kann jedoch dadurch umgangen werden, die entsprechenden Methoden nur zum Screening zu verwenden und die zu analysierenden Proben anderweitig, z. B. in externen Laboratorien, detailliert zu untersuchen. Dort können beispielsweise Methoden aus gängigen Arzneibüchern verwendet werden. Durch die Implementierung der neu entwickelten Methoden kann zum einen das Problem schlecht verfügbarer Chemikalien umgangen werden und gleichzeitig die Anzahl an untersuchten Arzneimitteln erhöht werden. Dies ist ein wichtiger Beitrag zur Qualitätskontrolle in Ländern mit eingeschränkten Infrastrukturen.
KW  - Instrumentelle Analytik
KW  - Arzneimittel
KW  - Fälschung
KW  - Malaria
KW  - HPLC
KW  - Counterfeit Medicines
KW  - HPLC
KW  - Pharmaceutical Analysis
KW  - Impurity Profiling
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-145821
ER  -