USO DE HIDROGÊNIO COMO GÁS DE ARRASTE PARA ANÁLISE DE SOLVENTES RESIDUAIS USANDO HD-GC-MS

Dra Glaucia Maria F. Pinto

O trabalho com desenvolvimento, validação e implementação de métodos analíticos tem se intensificado muito nos dias atuais, principalmente devido a crescente exigência do monitoramento e controle de limites cada vez mais mínimos de diversos tipos de impurezas.

Solventes residuais e impurezas orgânicas voláteis em produtos farmacêuticos podem estar presentes devido o processo de fabricação dos insumos farmacêuticos ativos (IFA) e do produto acabado.

O nível de solventes residuais também podem ser afetados pelo acondicionamento, armazenamento e transporte de produtos farmacêuticos. Todas as substâncias medicamentosas, excipientes e produtos farmacêuticos devem ser monitorados e
controlados quanto à segurança, seu efeito sobre a forma cristalina, solubilidade e estabilidade.

Um dos métodos mais comuns utilizados para análise de solventes residuais é o método geral da Farmacopeia Americana (USP <467>) que segue de perto a orientação da Conferência Internacional de Harmonização (ICH Q3C (R6)) sobre essas impurezas.

Os solventes residuais foram classificados no ICH Q3C em três classes principais com base em seu risco:

• Classe 1: solventes que são considerados perigosos e devem ser evitados no processo de fabricação devido à toxicidade ou impacto ambiental.
• Classe 2: solventes que devem ser limitados na sua utilização devido à toxicidade potencial.
• Classe 3: solventes que são considerados menos tóxicos e representam um menor risco para a saúde humana.

Headspace (HD) com Amostragem Estática seguida de separação por cromatografia gasosa (GC) com detector de ionização em chama (FID) ou acoplamento com um espectrômetro de massa (MS) representam as melhores opções analíticas para a análise de solventes residuais na rotina de desenvolvimento de controle de qualidade (CQ).

Um dos gases de arraste mais comumente usado para esta aplicação é o hélio. Contudo o hélio é um recurso limitado e, como tal, é caro, com custos crescentes e disponibilidade reduzida, especialmente nos países em desenvolvimento. O nitrogênio pode ser usado com detector FID, mas não é compatível com MS.

A necessidade dessa análise, no entanto, aumenta com o crescente número de produtos no mercado e também a necessidade de monitorar limites menores de impurezas; e, assim, torna-se necessário considerar alternativas que tornem a análise mais barata e rápida e mais sensível.

Hélio (He), é um dos três gases mais comuns usados como fase móvel em CG, ao lado de nitrogênio (N₂) e hidrogênio (H₂). O gráfico de van Deemter abaixo ilustra a eficiência e impacto do uso de cada gás nas análises de CG. Quanto menor a Altura Equivalente a uma Prato Teórico (HETP), melhor a eficiência e velocidades lineares maiores representam menores tempos de análise.

Embora o nitrogênio produza as melhores separações (menor HETP, maior N – Eficiência em Número de Pratos Teóricos), isso só é possível em baixas velocidades lineares.

O hélio, é amplamente utilizado por ser muito inerte e apesar de não produzir uma separação tão boa quanto o nitrogênio pode ser usado em velocidades mais altas. E de acordo com o gráfico, pode-se perceber que o Hidrogênio é o gás que permite melhores eficiências com velocidades lineares maiores (isto é, análises mais rápidas).

Assim o hidrogênio está se tornando mais comum nos métodos de GC devido a maior velocidade que permite (com melhor razão sinal ruido) e menor custo (em relação ao hélio), mas deve-se considerar:

• preocupações com a segurança (hidrogênio é um gás explosivo),
• alto sinal de ruido de fundo devido, por exemplo, a maior sangramento de coluna
• possíveis reações com analitos

O uso de geradores de hidrogênio sob demanda pode contornar os problemas relacionados ao uso de H₂ e permitir a obtenção de um gás de alta qualidade.

A seguir serão apresentados resultados obtidos para um método desenvolvido utilizando Headspace e GC-MS, empregando hidrogênio como gás de arraste.

ESTUDO DE CASO

Amostra: Paracetamol comprimidos (triturados em almofariz)

Equipamento: Agilent 7890 GC com 5975C XL inert MSD e um CTC Analytics CombiPal autosampler

Hidrogênio como gás de arraste, gerado no gerador VICI DBS NM Plus

Padrões e padrão interno preparados em metanol

Vials de headspace de 20 mL foram preparados contendo 5g de areia, 5 mL de água Milli-Q e 0,1 g de NaCl + amostra e padrão interno ou + padrões e padrâo interno. Os vials foram equilibrados a 70 °C por 45 min, a 750 rpm, com 10 s on e 2 s off

Condições de análise: 1 mL do headspace foi injetado a 440 μL/s na entrada do GC, mantido a 120 °C. Um liner de 2 milímetros de diâmetro interno foi instalado e utilizou-se um split ratio de 5:1. A vazão de gás de arraste hidrogênio foi regulada para fluxo constante de 2 mL/min. A separação foi realizada em coluna Rxi-624Sil MS (30 m x 0,25 mm x 1,4 μm). A programação de temperatura foi de 30 °C (mantido por 0,5 min) a 145 °C com rampa de 15 °C/min. O tempo total de análise foi de 8,17 minutos.

Os cromatogramas abaixo representam os resultados obtidos:

Verificou-se resultados de formato e separação de picos cromatográficos muito satisfatórios, além de uma análise realmente muito rápida.

Todas as curvas de calibração apresentaram coeficiente de correlação maior que 0,99 e os LD variaram de 0,6 a 20 ppb. A tabela a seguir mostra o resumo dos resultados.

Tabela 1. Resultados de Calibração: linearidade, exatidão, repetibilidade e LD

Tabela 2. Resultados de recuperação com amostras de paracetamol fortificadas.

Pode-se observar que os resultados foram muito satisfatórios e que o hidrogênio como gás de arraste parece ser promissor em análises de solventes residuais utilizando HD-GC-MS.

Conclusão: O método desenvolvido utilizando hidrogênio gerado em gerador sob demanda como gás de arraste para a determinação de HS-GC-MS de solventes residuais em produtos farmacêuticos mostra um potencial muito bom, permitindo análises rápidas com ótima eficiência de separação.
Não foram observados efeitos adversos em relação à possível reação do gás carreador de hidrogênio com analitos ou com a fase estacionária da coluna GC. A pureza do gás transportador fornecida pelo VICI DBS NM Plus gerador de hidrogênio foi totalmente satisfatório.

Referência dos dados:

EVALUATION OF HYDROGEN AS A CARRIER GAS IN THE ANALYSIS OF RESIDUAL
SOLVENTS IN PHARMACEUTICALS BY HS_GC_MS
Dr Diane Turner, Anthias Consulting Ltd.
Richard Stokes, Anthias Consulting Ltd.
Dr Geraint Morgan, The Open University
Contact: Gerard Catchpole – gerard.catchpole@vici.ch