Labor für chromatographische & spektrometrische Analytik

Das ChromSpec Lab verfügt über modernste Infrastruktur, die zur Abwicklung von Forschungsaufträgen und Forschungskooperationen aus der Industrie und dem universitären Umfeld im Rahmen von Projektarbeiten und Master-Arbeiten eingesetzt wird.

Die Forschungsschwerpunkte schließen die Optimierung und Entwicklung analytischer Verfahren mit zum Teil sehr geringen Nachweisgrenzen im einstelligen ppb-Bereich in komplexen Matrices und der Datenverarbeitung beziehungsweise statistischen Aufbereitung der Messdaten ein. Durch Anwendung chromatographischer Trenntechniken können flüchtige, halb-flüchtige und nicht-flüchtige Verbindungen in komplexen Proben quantitativ nachgewiesen werden. Im Fokus stehen Identifizierung, Charakterisierung sowie Quantifizierung von Nebenprodukten bei der Herstellung von pharmazeutischen Produkten sowie von migrationsfähigen Verpackungsbestandteilen und die Charakterisierung von Polymeren.

Im Speziellen ist das Labor für Chromatographie und Massenspektrometrie ausgerichtet auf analytische Fragestellungen im Umfeld verschiedener Forschungsschwerpunkte:

• Prozessbegleitende Reinheitstestung und Identifizierung von Verunreinigungen
• Migrationsfähige Verpackungsbestandteile: Extractables und Leachables
• Methodenentwicklung zur Bestimmung von Biomarkern 

Verunreinigungen sind Bestandteile eines Wirkstoffes oder Arzneimittels, welche chemisch nicht dem Wirkstoff, dem Hilfsstoff oder einem anderen Zusatzstoff entsprechen. Rohstoffe, Lösungsmittel, Zwischenprodukte, Hilfsstoffe und deren Abbauprodukte in Herstellungsprozessen und Lagerung sind nur einige der möglichen Quellen von Verunreinigungen.

Verunreinigungstestungen und Identifizierung sowie Gehaltsbestimmungen sind ein wichtiger Entwicklungsschritt für die Reinheit, Sicherheit und Qualität eines Arzneimittels oder Lebensmittelprodukts. Da nur sehr geringe Mengen an Verunreinigungen oft in komplexen Probenmatrizes zu finden sind, müssen hochsensitive und spezifische Methoden für deren Detektion, Isolierung und Qualifizierung entwickelt werden.

Komplexe Herstellungsprozesse und steigende regulatorische Richtlinien können dann adressiert werden, wenn ein besserer Einblick in den Wirkstoff, das Arzneimittel und deren Entwicklung im Labormaßstab bis hin zu Upscale-Prozessen besteht. Diese Fragestellungen können mittels Studien mit hoher analytischen Expertise und robusten analytischen Resultaten erarbeitet werden.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des ChromSpec Lab adaptieren und entwickeln analytische Verfahren zur Identifizierung und zur Quantifizierung dieser unbekannten Substanzen. Mithilfe von Stabilitätsstudien können Degradationsprozesse simuliert und potenziell gesundheitsgefährdende Verbindungen identifiziert und quantifiziert werden.

Zur Strukturaufklärung stehen neben unterschiedlichen Ionisationstechniken (EI, CI, ESI, APCI) im Bereich GC- und LC-Massenspektrometrie auch ein zweidimensionales Chromatographie-System im „Comprehensive“- und „Multiple Heart-Cutting“-Modus zur Verfügung.

Bestandteile aus Primärpackmitteln und Medizinprodukten können in das jeweilige Produkt migrieren beziehungsweise mit Produktbestandteilen in Wechselwirkung treten und metabolisieren. Die Risikobewertung und -minderung von migrationsfähigen Verpackungskomponenten – Extractables und Leachables – für Lebensmittel und Arzneimittel stellt eine erhebliche Herausforderung für Aufsichtsbehörden und Hersteller dar. Neben der analytischen Anforderung im Zusammenhang mit der Identifizierung und Quantifizierung müssen auch nachteilige biologische Effekte der einzelnen chemischen Strukturen berücksichtigt werden. Verbindungen wie Weichmacher oder andere Polymerzusätze, welche im Herstellungsprozess von polymerbasierten Verpackungsmaterialien Verwendung finden, stehen als endokrin wirksame Substanzen in Verdacht, das humane Immunsystem und somit den regulatorischen Prozess im Körper zu beeinflussen.

Um die Migration und das bioaktive Potenzial dieser empfindlichen und instabilen Substanzen zu analysieren, wurde ein multidimensionales Screening-Modell entwickelt. In Kombination mit selektiven und quantitativen Nachweistechniken können damit leichtflüchtige, semi-flüchtige als auch nicht-flüchtige Verbindungen detektiert und Aussagen zu chemischen und immun-modulatorischen Eigenschaften in vitro der gefundenen Stoffe getätigt werden.

Das ChromSpecLab bietet Unterstützung bei der Optimierung von ganzheitlichen analytischen Prozessen im Bereich der GC-MS/MS und LC-MS/MS Methodik an, von der experimentellen Planung unter anderem dem Studiendesign, der Probenvorbereitung und der Extraktion über die Auswahl des analytischen Setups und der Adaptierung gerätespezifischer Parameter bis hin zur Datenanalyse und statistischen Auswertung.

Dem Team aus erfahrenen Spezialistinnen und Spezialisten steht dabei eine umfassende Infrastruktur mit GC/MS- und LC/MS-Systemen zur Verfügung:

Gaschromatographie – Massenspektrometrie

• Agilent 7890B GC mit Agilent 7010C Triple Quadrupole MS mit EI/NCI-Ionisation
• PAL 3 RSI Autosampler mit Headspace-, SPME- und Injektions-Modul
• Agilent 7890B GC mit Agilent 5977B Single Quadrupole MS mit EI/NCI-Ionisation
• Agilent 6890 GC mit Agilent 5975 Single Quadrupole MS und 7697A Headspace sampler
• Agilent 6890 GC-FID mit 7697A Headspace sampler

Flüssigchromatographie – Massenspektrometrie

• Agilent 6460 Triple Quadrupole MS mit ESI/APCI-Ionisation
• Agilent 1290 Infinity II 2D-UHLC System
• Agilent 1290 Infinity UHPLC System
• Agilent 1290 Infinity II Evaporative Light Scattering Detector
• Agilent 1260 Infinity UHPLC System mit Fraktionskollektor
• Thermo LCQ Fleet
• UHPLC Accela 1000