Anwendungsbeispiel

Schadensanalyse an pharmazeutischen Produkten in jeder Darreichungsform

Materialanalyse mittels TOF-SIMS in der Pharmazie

Pharmazeutische Produkte existieren in unzähligen Darreichungsformen: Tabletten, Kapseln, Dragees, Pulver, Salben, Cremes und Pflaster. Jedes dieser Produkte unterliegen aufgrund der enthaltenen Hilfs- und Wirkstoffe strengsten Qualitätsanforderungen. Bereits die kleinsten Spuren an Fremdmaterial oder Verunreingung können die Wirksamkeit beeinträchtigen. Zur Folge kann es zur Nebenwirkung oder der Gefährdung des Patienten kommen.

Ursächlich für solche Verunreinigungen können Fremdkontaminationen aus Herstellungs- oder Verpackungsprozessen sein. Die instrumentelle Analytik ist ein unverzichtbares Instrument, um die chemische Zusammensetzung pharmazeutischer Produkte zu prüfen. Die Auswahl an analytischen Verfahren ist durch unterschiedliche Darreichungsformen, komplexe Schichtaufbauten oder der Kombination verschiedener Hilfs- und Wirkstoffe limitiert. Das TOF-SIMS-Verfahren (Time-of-Flight Sekundärionenmassenspektrometrie) bietet die Möglichkeit zur präzisen Material- und Schadensanalyse von pharmazeutischen Produkten.

TOF-SIMS: Verfahren für die Untersuchung pharmazeutischer Produkte

TOF-SIMS ist ein hochempfindliches Verfahren in der instrumentellen Analytik. Es ermöglicht die chemische Charakterisierung von pharmazeutischen Produkten bis in den Spurenbereich. Neben dem Nachweis von Wirkstoffen, Additiven und Füllstoffen ermöglicht das Verfahren die Identifizierung von Kontaminationen. Dazu lässt sich der Schichtaufbaus (Galenik) abbilden – dies alles ohne Einschränkung durch die Darreichungsform.

Problem-/Fragestellungen für Darreichungsformen: Beispiele

Pflaster: Welche chemische Zusammensetzung hat die äußere Schicht?
Nasenspray: Welche Wirkstoffe und Zusätze können chemisch charakterisiert werden?
Pellets: Wie sieht der Schichtaufbau aus?
Tabletten: Was ist die chemische Ursache für die Verfärbung/Flecken auf Tabletten?
Augentropfen: Können Verunreinigungen chemisch identifiziert werden?
Salbe: Wodurch wird die Verfärbung verursacht?
Beschichtung: Welche chemische Zusammensetzung haben die farbigen Beläge?
Injektionslösung: Welche chemische Zusammensetzung haben die Verunreinigungen?
Zerstäuber: Welche chemische Zusammensetzung haben die Fremdpartikel?
Suspension: Welche Wirkstoffzusammensetzung hat das pharmazeutische Produkt?

Durch die Kombination aus einer Vielzahl an Hilfs-, Füll- und Wirkstoffen, sowie unterschiedlicher Darreichungsformen können verschiedene Problemstellungen bei der Qualitätssicherung entstehen. Konkrete Anwendungsbeispiele sind z.B. die Fremdkontamination von Citalopram-Tabletten durch Zinkbromid.

Ergebnisse und Bildgebung der TOF-SIMS-Analytik pharmazeutischer Produkte

Im Vergleich zu vielen anderen Verfahren der instrumentellen Analytik, ist TOF-SIMS nicht auf die chemische Analyse einzelner spezieller Substanzen und Stoffgruppen limitiert. Das TOF-SIMS-Verfahren ermöglicht durch seine hohe Empfindlichkeit die Identifizierung aller vorhandenen Spezies. Darüber hinaus bietet das Verfahren die ortsaufgelöste Darstellung der detektierten chemischen Substanzen. Je nach Analyseziel können die Daten als Massenspektren oder als ortsaufgelöste Images visualisiert werden.

Fallbeispiele

Identifizierung der Wirkstoffkombination in einem Veterinärmedikament

Ein Vorteil des TOF-SIMS Verfahrens für die Materialanalyse an pharmazeutischen Produkten ist die Identifikation aller enthaltenen Stoffe in nur einer Messung. Hier im Beispiel werden in einem Veterinärmedikament beide enthaltenden Wirkstoffe (Paracetamol und Meloxicam) detektiert.

TOF-SIMS Imaging zur ortsaufgelösten Materialanalyse

Die Galenik spielt eine wichtige Rolle für die Wirksamkeit pharmazeutischer Produkte. Mithilfe der abbildenden TOF-SIMS-Analyse (Imaging) kann der Schichtaufbau dieser Produkte präzise und mit hoher Ortsauflösung geprüft werden. Die Darstellung zeigt anhand eines TOF-SIMS Images die ortsaufgelöste Materialanalyse eines Omeprazol Präparates.

Oberflächenanalyse von Verunreinigungen pharmazeutischer Produkte

Kleinste Verunreinigungen von pharmazeutischen Produkten, wie Tabletten, können die Wirksamkeit beeinträchtigen. Das TOF-SIMS Verfahren ermöglicht eine eindeutige Identifikation von Fremdkontaminationen und Fremdsubstanzen. Im unteren Beispiel konnte so – neben dem Wirkstoff Citalopram und Hilfsstoffen – Zinkbromid als Ursache für die dunklen Flecken chemisch identifiziert werden.

Identifizierung von Substanzen im höheren Massenbereich

TOF-SIMS zeichnet sich auch dadurch aus, dass es nicht den typischen Einschränkungen vieler anderer Verfahren unterliegt. Es ermöglicht die gleichzeitige Analyse von Elementen oder Verbindungen kleiner und großer Massen. Bei der chemischen Untersuchung eines Nasensprays wurden der Wirkstoff Desmopressin, und auch Substanzen auf Basis quartärer Ammoniumverbindungen (Biozide) nachgewiesen.

Ergebniszusammenfassung: TOF-SIMS zur präzisen Schadensanalytik und Qualitätskontrolle

Präzise chemische Analysen mittels TOFSIMS bis in den µm-Bereich ermöglichen die zuverlässige Identifizierung chemischer Substanzen. Auf diese Weise kann die Ursache von Qualitätsabweichungen, wie Verunreinigungen, Verfärbungen, Rückstände, Fremdpartikel und andere Materialdefekte, gefunden werden.

Kontaktieren Sie uns bei Fragen zu der chemischen Zusammensetzung und zum Schichtaufbau Ihrer pharmazeutischen Produkte. Wir unterstützen Sie bei der Fehlersuche und Schadensanalyse sowie bei der Überwachung der Langzeitstabilität (Degradation) Ihrer Produkte. Unser Team steht Ihnen bei Frage- und Problemstellungen – auch in anderen Branchen – gerne zur Verfügung.