Ein integrierter Ansatz für medizinische Gase
Verbesserte UV-Spektroskopie zur Analyse medizinischer Stickstoffmonoxidmischungen
Riccardo Nava, Massimiliano Cattaneo, Simone Baccaro, SOL GROUP
Die Anzahl und die Bedeutung medizinischer Anwendungsbereiche von Stickstoffmonoxid (NO) nehmen immer mehr zu. Eine Zusammenarbeit zwischen Shimadzu und der SOL Group – die sowohl einen Wirkstoff als auch ein fertiges medizinisches Produkt auf Stickstoffmonoxidbasis herstellt – hat eine neue integrierte Systemlösung hervorgebracht, um die Analyseleistung bei der Qualitätskontrolle eines medizinischen Gases auf NO-Basis zu optimieren. Dieser Artikel stellt die Ergebnisse dieser Zusammenarbeit vor, die den Chargenfreigabeprozess für Medikamente schneller, präziser und zuverlässiger macht. Zudem wird das Potenzial angedeutet, auch andere Analyseanwendungen für Gasproben damit zu verbessern.
Entwicklung medizinischer Gase
Die SOL Group wurde 1927 gegründet und konzentriert sich als multinationales Unternehmen mit Hauptsitz in Italien auf die Herstellung und Vermarktung technischer und medizinischer Gase. In der unternehmenseigenen Fabrik für Spezialgase in Monza (in der Nähe von Mailand) werden hochreine Gase und hochpräzise Gemische für die Wissenschaft hergestellt. Zu den Kunden gehören Forschungszentren, Universitäten, Labore und die Pharmaindustrie. Die Fabrik in Monza ist durch die Europäische Arzneimittel-Agentur (EMA) für die Herstellung gasförmiger Arzneimittelwirkstoffe und Arzneimittel zugelassen und erfüllt deren Kriterien der guten Herstellungspraxis (GMP). Die EMA ist als dezentrale Agentur der Europäischen Union für die wissenschaftliche Beurteilung, Überwachung und Sicherheitskontrolle von Medikamenten in der EU zuständig.
In Monza wurde auch ein neues medizinisches Gas entwickelt, das Stickstoffmonoxid als aktiven Wirkstoff nutzt. Es wird auch dort produziert (Abbildung 1). Das Produkt ist unter dem Namen Neophyr für den europäischen Markt zugelassen und wird in vielen Krankenhäusern in Europa eingesetzt. Im Allgemeinen steigt die Nachfrage nach medizinischen Produkten auf Stickstoffmonoxidbasis, da es immer mehr therapeutische Anwendungen gibt, um die Gesundheit der Patienten zu verbessern.
Qualitätssicherung auch in geringer Konzentration
Bei der Herstellung eines gasförmigen Gemischs, in dem der Wirkstoff mit dem Faktor Parts per million in einem (inaktiven) Hilfsstoff – wie z. B. reinem Stickstoff – verdünnt wird, müssen unbedingt alle GMP-Anforderungen eingehalten werden, um eine Kontaminierung des Endprodukts zu verhindern. Zudem muss in allen Phasen eine strenge Qualitätssicherung und die höchste Produktionsqualität sichergestellt sein, beispielsweise durch komplexe Massekomparatoren für die präzise Dosierung der Komponenten, eine weitgehende Automatisierung und eine Software zur Rückverfolgbarkeit.
Insbesondere als Qualitätsgarantie für jedes einzelne Endprodukt verwendet das SOL-Labor in Monza (Abbildung 2) Instrumente, die mit höchster Präzision die Verunreinigungswerte nach Parts per million einschätzen und auflisten können. Dazu setzen sie Detektionssysteme auf Basis unterschiedlicher Technologien ein.
Um einen Arzneimittelwirkstoff und ein Zwischenprodukt zu erhalten, die beide die GMP-Anforderungen vollständig erfüllen – vor allem im Hinblick auf die Verunreinigungen in Stickstoffdioxid (NO2) – beschloss das Labor in Monza, dass man nun technologisch aufrüsten und neue Instrumente anschaffen müsse. Verwiesen wurde dabei auf das Europäische Arzneibuch [Ph. EU Monografie von NO: EU Ph. 01/2008:1550], wo die Messung mittels UV-Vis-Spektralphotometer bei einer Wellenlänge von 400 nm als Referenztechnik für die Analyse der Verunreinigungen von Stickstoffdioxid angegeben ist.
Auf dem Weg zu einer neuen Lösung
Angesichts der Tatsache, dass die zu analysierenden Proben gasförmig waren und man für die verschiedenen NO2-Konzentrationen präzise Analysewerte brauchte, benötigte das Labor in Monza ein Instrument mit einer speziellen Gaszelle. Darin musste der Lichtweg mehrere Meter lang sein und elektromagnetische Strahlung über ein Spiegelsystem innerhalb der Zelle eine bestimmte Anzahl von Malen reflektiert werden.
Das SOL-Laborteam in Monza stieß auf ein Instrument, das diese speziellen Anforderungen erfüllte: das UV-2700 Spektrophotometer von Shimadzu, bei dem die 2,4 m lange PIKE-Gaszelle im erweiterten Probenraum (MPC-2600) installiert werden konnte. Hinzu kam das große Interesse von Shimadzu, gemeinsam mit dem Labor das Instrument an die speziellen Anforderungen anzupassen und optimal zu nutzen.
Zusammen mit technischer Unterstützung durch Pentatec und Selas Lab (Abbildung 3) arbeiteten Experten von Shimadzu Italia und das SOL-Team aus Monza daran, das Analysesystem in Bezug auf Befestigung und Ausrichtung der Gaszelle zu optimieren. Durch ein Quartzfenster in der Zelle und ein speziell konzipiertes Leitungssystem konnte das Instrument auch für die Analyse von unter Druck stehenden Proben verwendet werden, was die Nachweisgrenze der Analyse absenkte. Die eingeführten integrierten Systemlösungen (Abbildung 4) erzielten positive Analyseergebnisse, insbesondere in Bezug auf die Reproduzierbarkeit der Messungen und Nachweisgrenzen.
Diese maßgeschneiderte Lösung zeigte auch Verbesserungsmöglichkeiten für andere Analyseanwendungen mit gasförmigen Proben auf, bei denen Analysetechniken wie Gaschromatographie oder Infrarot-Spektrophotometrie im Augenblick häufiger eingesetzt werden – aber ohne den Vorteil einer Systemintegration.
Zusammenarbeit verbessert Technik
Die Zusammenarbeit zwischen SOL und Shimadzu sorgt dafür, dass heute die Qualitätssicherung für ein wichtiges Medikament noch schneller, präziser und zuverlässiger erfolgt. Dies unterstützt die Ausweitung sinnvoller medizinischer Anwendungen von Stickstoffmonoxid und bietet interessantes Verbesserungspotenzial für andere Analyseanwendungen für gasförmige Proben.
