藥物雜質因其可能對藥品質量、安全性和有效性產生影響，目前成為國內外藥品監(jiān)管機構的重點關注內容之一。隨著我國醫(yī)藥產品出口規(guī)模的擴大，了解國外法規(guī)市場的藥物雜質控制要求、加強對藥物雜質的分析與控制已成為國內藥品生產企業(yè)共同關注的話題。

任何影響藥物純度的物質統(tǒng)稱為雜質，人用藥物注冊技術要求國際協(xié)調會 ( 簡稱 ICH) 對雜質的定義為藥物中存在的，化學結構與該藥物不一致的任何成分。藥物中含有雜質會降低療效，影響藥物的穩(wěn)定性，有的甚至對人體健康有害或產生其他毒副作用。因此，檢測有關物質，控制純度對確保用藥安全有效，保證藥物質量是非常重要的。

雜質譜分析是指研究藥物中存在的已知和未知雜質的分布情況，分析藥物中雜質的來源和去向，通過雜質譜的研究，可以全面評估藥物的安全性。對于藥物生產階段，雜質譜研究可以在工藝過程中建立完整可靠的雜質分析方法，對工藝的關鍵步驟監(jiān)控雜質的變化情況，驗證雜質分析方法并轉移到 QA/QC，對于藥物研發(fā)階段，需要對工藝研發(fā)過程中的雜質進行鑒定和表征并進一步確認雜質的來源，研發(fā)人員根據(jù)分析結果可以評價藥物的安全性和與原研藥的一致性，并根據(jù)雜質來源進一步優(yōu)化工藝，降低或消除雜質的產生。

有機雜質主要起源于起始原料及其本身所含雜質、生產過程中帶入的合成中間體與副反應產物、成品在儲存過程中產生的降解產物，輔料帶入的雜質或輔料相互作用降解產生的雜質，及藥物與包材相互作用產生的雜質。隨著高分辨質譜儀近年來的不斷發(fā)展 , 已成為實驗室常用設備。借助超高的分辨率 ,高分辨質譜可以準確地測得雜質的精確質荷比 , 進而計算出雜質的元素組成，并能區(qū)分復雜背景中質量數(shù)接近的雜質及共流出組分 , 具備復雜基質中痕量雜質的分析能力。采用的高分辨全掃描方式也不會遺漏未知雜質的信息 , 是一種可以針對目標或非目標藥雜質研究的有力工具 , 在藥物質量研究領域得到越來越多的應用。

雜質分析工作流程

藥物中的雜質往往含量很小，在大量的母藥存在下，檢測到微量的雜質是對質譜技術的一大挑戰(zhàn)，采集到雜質的質譜信息后，對這些工藝雜質或降解產物的結構進行有效的解析是另一大挑戰(zhàn)。賽默飛的靜電場軌道阱質譜技術有效的解決了以上雜質研究難題，其高靈敏度和寬廣的動態(tài)范圍能夠采集到微量雜質的有效質譜信息，超高的分辨率可以有效的區(qū)分雜質與干擾物質，無需花費大量時間用于色譜條件的優(yōu)化，就可以憑借高分辨能力區(qū)分所有共流出組分。 CD 高能碰撞池提供豐富的碎片，結合一級和二級的高質量精度可以獲得有效的元素組成與結構信息。結合色譜高效的分離能力和專業(yè)的結構解析軟件，賽默飛建立了專門針對雜質分析的解決方案。

Orbitrap 靜電場軌道阱高分辨質譜技術介紹

● 靜電場軌道阱質譜是近年來新興的一種高分辨質譜質量分析器，它是 2000 年俄國科學家 Makarov 發(fā)明的一種新型的質譜儀，其質量分析器形狀如同仿棰體，由仿棰形中心內電極和左右 2個外仿棰半電極組成。儀器工作時，在中心電極逐漸加上直流高壓，在 Orbitrap 內產生特殊幾何結構的靜電場。當離子進入到 Orbitrap 室內后，受到中心電場的引力，即開始圍繞中心電極作圓周軌道運動，同時離子受到垂直方向的離心力和水平方向的推力，而沿中心內電極作水平和垂直方向的震蕩。外電極除限制離子的運行軌道范圍，同時檢測由離子振蕩產生的感應電勢，其中水平震蕩的頻率和分子離子的質荷比 (m/z) 的關系可由右側數(shù)學公式來描述。從 Orbitrap 的每個外電極輸出的信號經過微分放大器放大后由快速傅葉轉換變成頻譜，頻譜再進而轉換為質譜。

● Orbitrap 的高性能和可靠性，已經被市場所證明，其應用范圍涉及藥物研發(fā)、食品安全、環(huán)境監(jiān)測、司法檢驗等眾多領域，包括 1. 藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)各階段，代謝產物鑒定，雜質研究 ; 2. 食品安全化學殘留物篩查； 3. 環(huán)境有害物質監(jiān)控； 4. 體育比賽興奮劑的確認檢測 ； 5. 法醫(yī)毒品毒物檢測等各個領域

Q Exactive Focus 四極桿靜電場軌道阱臺式高分辨質譜

Q Exactive Focus 是基于 Orbitrap 技術的臺式高分辨質譜，將高性能四極桿的母離子選擇性與高分辨的準確質量數(shù)（HR/AM）Orbitrap 檢測技術相結合，提供優(yōu)異性能和出色多功能性。 Q Exactive Focus 質譜儀能進行高精度的目標雜質篩選或非目標雜質鑒定，高品質的數(shù)據(jù)可提供更加可靠的雜質定性和定量檢測。

● 高性能四極桿具有精確的母離子選擇性和高效的離子傳輸能力，有效地降低噪音
● 高達 70,000 FWHM 的分辨率以及 < 1 ppm 的質量精度實現(xiàn)可靠的鑒定
● 多重檢測和先進的信號處理技術能夠更好的與 UHPLC 兼容，確保數(shù)據(jù)采集速度以提高通量
● 在 MS 和 MS/MS 模式下快速有效的正負切換確保在單次運行中檢測更多化合物

高質量精度獲得準確的雜質鑒定結果

Q Exactive Focus 掃描速度可與 UHPLC 完美兼容，在對甲萘威的檢測中，無論是低濃度的數(shù)據(jù)點還是高濃度的數(shù)據(jù)點 Q Exactive Focus 都獲得了小于 1ppm 的精確分子量。高質量精度貫穿整個采樣過程，每個采樣點的數(shù)據(jù)都值得信賴，無需經過譜圖的平均，可以生成準確的元素組成。

在生成母離子的元素組成之后，為了進一步對雜質結構進行解析，還需要計算碎片離子的元素組成，二級質譜的質量精度直接影響碎片元素組成的準確性。 Q Exactive Focus 對于二級碎片，仍然可以保持高的質量精度，保證元素組成和裂解機理的準確性。

超高分辨率解鎖雜質同位素信息

高分辨高質量精度（HRAM）的一級和二級質譜數(shù)據(jù)是未知雜質分析的有力工具，但這并非是用來結構解析的唯一依據(jù)， Q Exactive Focus 具有比常規(guī)高分辨更高的分辨率（70,000 FWHM），超高的分辨率可用于進一步解鎖同位素信息，如下圖中，可將 15N 與 13C 同位素分離，由此可判斷該化合物中含有元素 C 和 N，進一步通過兩者同位素豐度比，可判斷出化合物中 C 和 N 的元素比例 , 獲得更準確而唯一的雜質鑒定結果。

高靈敏度帶來卓越的雜質定量能力

質量軸優(yōu)越的穩(wěn)定性

長期質量軸穩(wěn)定性實驗考察結果表明， Q Exactive Focus 對實驗室環(huán)境有很強的耐受性，僅使用外標校正就能夠在溫度波動的情況下保持長期穩(wěn)定的質量準確度。

藥物中的雜質在不同電離極性之間的電離效率可能會有巨大差異。而在 MS 和 MS/MS 模式下掃描間正負極性的快速切換，確保 Q Exactive Focus 系統(tǒng)能夠在單次色譜運行中最大限度地檢測和鑒定雜質。

數(shù)據(jù)分析

雜質的種類繁多，來源廣泛，即使是相同元素組成的化合物，結構也可能完全不同，所以需要專業(yè)的分析軟件對采集到的數(shù)據(jù)進行分析，對可能的雜質進行有效的提取和分析，對推測的結構式進行判斷。

專業(yè)雜質分析軟件

Compound Discoverer（化合物發(fā)現(xiàn)者）是智能的小分子化合物發(fā)現(xiàn)和鑒定軟件。研究人員使用該軟件，可以方便的實現(xiàn)以下功能：

● 可根據(jù)預設的分類對不同條件下的樣品進行分組和批量處理；
● 根據(jù)研究需要設定自定義的數(shù)據(jù)處理流程；
● 利用多種先進的處理技術：多重質量虧損過濾（MMDF）、同位素過濾（IPF）、碎片離子檢索（FISh Scoring）等功能對預期和未知的有關物質進行提取分析；
● 在結果瀏覽中直觀的獲得不同條件下樣品差異比對結果。

Mass Frontier 專業(yè)的結構解析軟件為質譜譜圖的管理、評估和解析提供精密的特性。通過調用豐富的碎裂數(shù)據(jù)，可快速的對母藥碎片結構進行了準確推測和歸屬，通過對雜質與母藥的比對分析，可進一步對雜質變化位點進行推測，最終獲得全面的雜質鑒定結果。

使用 Mass Frontier 軟件，研究人員可以方便的從已采集的數(shù)據(jù)中獲取以下信息：

● 化合物的裂解機理

因為雜質的結構和母藥的結構往往類似或者具有淵源，所以了解母藥的裂解規(guī)律可以幫助判斷雜質的碎片結構，進一步推測出雜質的結構。

以前的方法僅僅依靠研究者的個人經驗，或者純理論的計算，使得數(shù)據(jù)分析的重現(xiàn)性和準確性受到了限制。

Mass Frontier 所含有的 Fragmentation Library 碎裂機理譜圖庫是從現(xiàn)存的所有關于質譜的出版物中收集而來，幾乎涵蓋了所有已發(fā)表的文獻。每一種機理，連同其化學結構，都經過人工和自動核對，然后連同標題、作者及信息來源等附帶信息一塊儲存于譜圖庫中。譜圖庫所收集的信息，加上通用的電離、碎裂和重組規(guī)則，為碎裂機理的預測提供了有力的保障。 Mass Frontier 還可以允許用戶創(chuàng)建基于客戶自定義碎裂機理上的譜圖庫，并能學會并運用這些機理來智能預測碎片分子。

● 有關物質的檢獲

一些雜質組分會因為信號響應太低，或者形成的色譜峰不夠尖銳，而被研究人員忽略，但是含量很低的毒性雜質嚴重的影響藥物安全性，漏檢不僅會極大的影響用藥的安全性，也會間接影響到新藥申報。

Mass Frontier 的 Fragment Ion Search (FISh) 可通過過濾無論是由理論裂解預測還是由實驗 MSn 質譜譜樹
獲得的一組裂解碎片可對結構相似化合物進行快速篩選，通過雜質與母藥的碎片比對查找，精確的找出所有有關雜質。