島津中國創新中心與北京陽光諾和藥物研究股份有限公司合作，采用島津高效液相色譜串聯四極桿飛行時間質譜（2D LCMS-QTOF）對注射用頭孢西丁鈉有關物質進行結構鑒定，揭示了一種由噻吩環引發的新穎聚合方式。該研究成果發表在國際知名學術期刊《Talanta》（IF= 6.1)。
背景介紹Introduction
β-內酰胺類抗生素是臨床應用較廣的一類抗感染藥物，其β-內酰胺四元環張力較大容易開環斷裂，生成N-型或L-型聚合物。聚合物雜質引發的過敏反應嚴重威脅臨床用藥安全，是β-內酰胺類抗生素雜質譜研究的重點。由于聚合物雜質穩定性差、含量低、聚合方式多樣、聚合程度各異，以及小分子雜質的干擾，聚合物雜質的控制存在很大挑戰。本研究基于創新中心搭建的專屬性中心切割二維反相色質譜聯用分析平臺和創新中心開發的《抗生素雜質數字化標準品數據庫》，無需改變一維色譜流動相條件，即可實現頭孢西丁聚合物雜質的專屬性檢測。
圖1 頭孢西丁鈉破壞樣品檢測色譜圖（254 nm,一維HPSEC色譜圖，上；二維反相色譜圖，中；聚合物雜質HPLC檢測色譜圖，下）
解決方案Solution
圖2 島津液相系統Nexera LC-40 +高分辨質譜儀LCMS-9030
本方案一維采用HPSEC系統，磷酸鹽流動相定位頭孢西丁鈉中的聚合物雜質，然后采用閥切換技術，使用500 μL定量環將聚合物峰全部轉移至二維反相色譜，脫鹽、分離并質譜鑒定。基于LCMS-9030四極桿飛行時間質譜高分辨，高質量準確度和二級碎片定性的功能，通過比較頭孢西丁鈉與聚合物雜質母離子和特征碎片離子的相關性對頭孢西丁鈉四種未知聚合物雜質進行科學合理的定性分析。其中聚合物C1分子量較2分子頭孢西丁少2個H（Mr. 852.09），根據其同位素比例和特征碎片離子信息，推斷其為一分子頭孢西丁7-位側鏈與另一分子頭孢西丁7-位噻吩環聯結形成的，該新穎聚合方式尚未見文獻報道。C1是實際樣品中的優勢聚合物（占比＞50%），可作為注射用頭孢西丁鈉質量控制的指針性聚合物。最終，本研究建立了注射用頭孢西丁鈉聚合物檢測的反相色譜方法，并探索其用于日常檢驗的可能性。
表1 頭孢西丁鈉及四種聚合物雜質的質譜信息（ESI+）
圖3 C1一級質譜圖（A）和母離子m/z 870的二級質譜圖(B)（ESI+）
圖4 C1聚合物可能的結構和裂解規律
結論Conclusion
本文采用創新中心搭建的專屬性中心切割二維反相色質譜聯用分析平臺對注射用頭孢西丁鈉中的聚合物雜質進行研究，展示了二維色譜-串聯質譜技術在不揮發鹽類流動相系統中對未知雜質結構鑒定的巨大潛力。島津飛行時間質譜LCMS-9030采集全譜信息，提供快速、高靈敏度的測試結果，確保實驗數據的可靠性，支持追溯性分析有利于未知物的結構鑒定。創新中心開發的《抗生素雜質數字化標準品數據庫》，收錄了β-內酰胺類抗生素一般雜質和聚合物雜質的色譜和高分辨質譜數據，大大降低了企業的研發成本，同時也為藥物工藝改進、劑型研發、品質提升等方面提供技術參考。
參考文獻：
《Characterization of polymerized impurities in cefoxitin sodium for injection by two-dimensional chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry》.
https://doi.org/10.1016/j.talanta.2023.125378
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