Применение масс-спектрометрии для установления подлинности пептидных фармацевтических субстанций Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 543.51

Н.С.Шубина*, В.А.Яшкир , А.А.Кутин

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20, корп. 2

Министерство здравоохранения Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научный центр экспертизы средств медицинского применения», Москва, Росиия 127051, г. Москва, ул. Щукинская, д. 6. к. 1 * e-mail: [email protected]

ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ ДЛЯ УСТАНОВЛЕНИЯ ПОДЛИННОСТИ ПЕПТИДНЫХ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИХ СУБСТАНЦИЙ.

В докладе показано, что масс-спектрометрия - надежный метод установления подлинности лекарственных средств класса пептидов. Удобство и информативность этого метода проиллюстрировано на примере лекарственных субстанций Даларгина и Стемокина.

Ключевые слова: структурная интерпретация масс-спектров, подлинность лекарственных субстанций, качественное определение пептидов.

Одним из основных направлений совершенствования методологии фармакопейной экспертизы лекарственных препаратов является разработка и внедрение новых аналитических методов контроля качества, основанных на современных технологиях. Один из мощнейших способов для решения аналитических задач - масс-спектрометрия (МС) стала развиваться в начале 50-х годов прошлого века [1]. В настоящее время масс-спектрометрия, как метод анализа представлена в ведущих фармакопеях мира. МС рекомендована для установления подлинности и количественного определения лекарственных субстанций и примесей. Круг задач, которые возможно решить с помощью МС растет с каждым годом, благодаря развитию и внедрению технологий.

В настоящее время есть острая необходимость контроля фармацевтических субстанций. Масс-спектрометрия не просто дополняет традиционные методы анализа, может их заменить, решая те же задачи более эффективно, позволяя более надежно идентифицировать субстанции и примеси без использования стандартных образцов [2].

В связи с подготовкой к выходу нового издания Государственной Фармакопеи Российской Федерации, создается приложение -Атлас спектров фармацевтических субстанций. Целый ряд лекарственных средств представляет собой пептиды.

Пептиды - сложные молекулы, которые могут состоять из тысяч атомов. Не простой задачей является подтверждение их подлинности. Количество путей фрагментации молекулы очень велико и зависит от структуры конкретной молекулы, однако для всех соединений этого класса есть общие закономерности распада Рис 1

Хромато-масс-спектрометрические эксперименты были проведены на ультравысокоэффективном жидкостном

хроматографе с тандемным квадруполь-времяпролетным масс-спектрометром Waters ACQITY XEVOG2 Q TOF, использовалась колонка Acquity UPLC@BEH C18 1,7 мкм 2,1 х 50 мм. Данный масс-спектрометр оснащен источником ионизации с электрораспылением (электроспрей).

Растворенный образец, вводится в ионный источник через капилляр, на выходе из которого образуется аэрозоль из заряженных капель с высоким поверхностным зарядом. Испарение молекул растворителя из образующихся микрокапель приводит к образованию в газовой фазе квазимолекулярного иона (М+Н)+. Электроспрей применяют для полярных соединений, особенно эффективно для установления структуры полипептидов, белков и нуклеиновых кислот с молекулярными массами до

1 000 000 Да и выше.

Х2 Y2 Z2 X! Y, Z1

О II О

H,N—сн-1 -с- н —N— —сн-1 -с— н —N—

R R

_ _ _ _ _

Aj Bj Cj B2

Рис. 1. Общая схема распада квазимолекулярного иона в спектрах полипептидных молекул.

Подлинность стемокина и даларгина устанавливали на основе наличия в масс-спектрах, характерных положительных квазимолекулярных ионов и присутствия в спектре фрагментов рис.3, рис.5, согласующихся со схемой распада, характерной для полипептидов, что однозначно подтверждает состав и аминокислотную

последовательность в молекулах стемокина рис. 2 и даларгина рис.4.

Стемокин является натриевой солью синтетического пептида, состоящего из Ь-аминокислотных остатков изолейцина, глутаминовой кислоты и триптофана. Стемокин обладает иммуномодулирующим действием, увеличивает резистентность организма в отношении инфекций.

Даларгин - современное противоязвенное лекарственное средство пептидной (белковой) природы, состоящее из остатков 6 аминокислот. Действие препарата основывается на подавлении

протеолиза (ферментативного повреждения) и восстановлении дефектов в стенке желудка и

двенадцатиперстной кишки.

о о

Н2М-

-сн—с—

сн—сн3 сн2

СНз

Рис.2. Молекула препарата стемокин.

100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450

Рис.3. Масс-спектр положительных ионов образца препарата стемокин.

О О О О О О

II н II н II н II н II н II

Н2М-СН—С-N-СН—С-N-СН—С-N-СН—С-N-СН—С-N-СН—С-ОН

СН,

СН, 1 СН, 1

СН—СН3 СН2 1

СН3 сн2

мн 1 Л-1

О-1 1 мн2

Рис.4. Молекула препарата даларгин.

Масс-спектрометрические технологии и пептида и методы анализа развиваются очень интенсивно, и ожидаемо их широкое применение в области фармакопейного анализа. Информативность делает этот метод универсальным. Фрагментированный масс-спектр является «отпечатком пальцев» химического строения

ж

идентичность масс-спектров однозначно свидетельствует об идентичности молекул.

Наличие атласа масс-спектров может облегчить подтверждение подлинности лекарственного средства, путем сравнения с эталонными масс-спектрами.

Рис.5. Масс-спектр положительных ионов образца препарата даларгин.

Шубина Наталия Сергеевна, студент кафедры химии и технологии органического синтеза РХТУ им. Д. И. Менделеева, группа 0-33, Россия, Москва

Яшкир Вадим Анатольевич, к.х.н., доцент, начальник лаборатории нанолекарств, препаратов для клеточной и генотерапии, ФГБУ «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Минздрава России

Кутин Александр Аркадьевич, эксперт 1 категории лаборатории нанолекарств и препаратов для клеточной и генотерапии, ФГБУ «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Минздрава России

Литература

1. Вульфсон Н.С. Заикин В.Г., Микая А. И. Масс-спектрометрия органических соединений - М.: Химия, 1986. - 312 c.

2. Лебедев А.Т. Масс-спектрометрия в органической химии - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003. - С. 310-321.

3. Talat Yalcin, Charlotte Khouw, Why Are B Ions Stable Species in Peptide Spectra? // J Am Sot Mass Spectram - 1995. Vol. 6, 1164-1174

Nataliya Sergeevna Shubina*, Vadim Anatol'evich Yashkir, Alexander Arkad'evich Kutin

D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia.

Ministry of Health of the Russian Federation Federal State Budgetary Institution «Scientific Center for Expertise of Medical Application Products», Moscow, Russia.

* e-mail: [email protected]

APPLICATION OF CHROMATOGRAPHY-MASS SPECTROMETRY FOR DETERMINATION OF PEPTIDE PHARMACEUTICAL SUBSTANCES

Abstract

The article shows the possibility to apply chromatography-mass spectrometry for determination of the drug substances quality indicators. Convenience and informativity of MS metod are illustrated by the analysis of Dalargin and Stemokin.

Key words: structural interpretation of mass spectra, the identity of pharmaceutical substances, qualitative analysis.