Worldwide China

Optimierung eines Trennproblems

Quality by Design in der HPLC

| Autor / Redakteur: Hans-Werner Bilke* Stefan Moser ** / Marc Platthaus

Design Space [5]
Design Space [5] (Bild: Bilke)

Um einen höheren Standard in der Qualität von HPLC-Methoden zu erreichen, fordert die Zulassungsbehörde FDA [1] eine systematischere Planung von Versuchen zur Methodenentwicklung mittels „Quality by Design“ (QbD) anstatt der noch vielfach vorherrschenden „Trial and Error“-Methodik.

Die Basis für diese Methodenentwicklung ist die Bestimmung eines robusten, globalen Optimums für die Trennung und somit ein umfassendes Verständnis des flüssigchromatographischen Trennpozesses und ein definierter Design Space.

In diesem „HPLC-Design Space“ sind die Methodenparameter zu einem definierten Risikoniveau für alle vorgegebenen Spezifikationen erfüllt. Für eine sichere Einschätzung des Design Space benötigt man einen gut strukturierten Ansatz und eine hohe Datenqualität. „QbD-Design of Experiments“ (statistische Versuchsplanung) ist der effektivste Ansatz, um diese Ziele zu erreichen. Mithilfe der DoE-Software werden in vergleichsweise wenigen Experimenten Ursache und Wirkung von HPLC-Trennprozessen definiert und visualisiert. Auch den Anforderungen der Behörden nach einer sicheren Abschätzung eines robusten Arbeitspunktes/Arbeitsbereiches kann durch diesen Ansatz Folge geleistet werden.

Empirisches Prozessmodell und statistische Versuchsplanung

Die Qualität eines flüssigchromatographischen Trennprozesses hängt von einer Vielzahl von Einflussgrößen ab. Solche Einflussgrößen sind zu finden in der Gradientenzeit (tG), der Temperatur (T), der ternären Eluentzusammensetzung (tC) des organischen Eluenten B, der Startkonzentration (%Bs) und Endkonzentration (%Be) des organischen Eluenten B, dem pH des wässrigen Eluenten A (pH) sowie der Flussrate (F). Noch sehr häufig wird die Optimierung der einzelnen Einflussgrößen schrittweise vorgenommen. Dies ist in der Regel sehr zeitaufwendig und führt nicht immer dazu, dass tatsächlich die optimalen Bedingungen ermittelt werden [2].

In der Praxis sind für die HPLC-Trennungsoptimierung in der pharmazeutischen Analytik von kleinen Molekülen deutlich mehr als drei Einflussgrößen (bis zu zehn) sowie deren Wechselwirkungen signifikant. Das „globale Optimum“ der Trennung kann nur gefunden werden, wenn alle wesentlichen Einflussgrößen einer HPLC-Trennung mithilfe der statistischen Versuchsplanung gleichzeitig untersucht werden [3]. Wichtige Zielgrößen sind die kritische Auflösung Rs,krit. (Auflösung für das am schlechtesten getrennte Peakpaar im Chromatogramm) für eine selektive Trennung aller Peaks sowie die Retentionszeit des letzten Peaks im Chromatogramm tRmax zur Minimierung der Analysenzeit.

Den Einflussgrößen wird ein wesentlicher Einfluss auf die Qualitätsmerkmale unterstellt, deshalb werden diese innerhalb der statistischen Versuchsplanung (SVP) methodisch untersucht. Vor der Ermittlung muss die Faktor-Variation, also der Faktorraum, in dem die Faktoren systematisch untersucht werden sollen, festgelegt werden. Für die Auswahl eines Versuchsplans ist es wichtig zu wissen, welche Terme im Versuchsraum von Bedeutung sind, da deren Berücksichtigung den Umfang des Versuchsplans erheblich beeinflusst. Für die nachfolgenden Versuche wurde ein Rechtschaffner-Versuchsplan [4] verwendet. Dieser VP erlaubt die Ermittlung aller linearen Haupteffekte, deren eventuelle Nichtlinearität in quadratischer Näherung sowie aller Wechselwirkungen ohne Vermengungen.

Kommentare werden geladen....

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Der Kommentar wird durch einen Redakteur geprüft und in Kürze freigeschaltet.

  1. Avatar
    Avatar
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 42763425 / Labortechnik)