DOI: https://doi.org/10.1186/s43094-025-00770-1
تاريخ النشر: 2025-02-03
المؤلف: Pintu Prajapati وآخرون
الموضوع الرئيسي: طرق تحليلية في الأدوية
نظرة عامة
تقدم البحث طريقة جديدة عالية الأداء للكروماتوغرافيا الطبقية الرقيقة (HPTLC) لتقدير الميتفورمين هيدروكلوريد (MFH) والفيلداغليبتين (VGP) وداباجليفلوزين بروبانيدول مونوهيدرات (DPM) بشكل متزامن باستخدام المذيبات الخضراء. تعالج هذه الطريقة المخاوف البيئية المرتبطة بتقنيات الكروماتوغرافيا التقليدية التي تستخدم المذيبات العضوية السامة. من خلال اعتماد نهج الكيمياء التحليلية البيضاء مع مبادئ الجودة التحليلية حسب التصميم (QbD)، طورت الدراسة طريقة قوية وفعالة من حيث التكلفة وسهلة الاستخدام تتماشى مع إرشادات ICH Q2 (R2) للتحقق من الصحة.
شملت المنهجية تقييم الجودة التحليلية القائم على المخاطر لتحديد المتغيرات الحرجة واستخدمت نمذجة سطح الاستجابة من خلال تصميم Box-Behnken لتحسين ظروف الكروماتوغرافيا. أظهرت النتائج أن الطريقة المقترحة دقيقة وموثوقة وحساسة، وتلتزم بفعالية بالمطالب المعلنة لمجموعات الأدوية. بالإضافة إلى ذلك، تقلل الطريقة بشكل كبير من النفايات العضوية، مما يعزز السلامة البيئية. تشير تقييمات خضرة الطريقة والأداء التحليلي العام إلى إمكاناتها كأداة موثوقة للتحكم في الجودة والتحليل الروتيني لهذه التركيبات المضادة للسكري، مما يوفر الوقت والموارد في النهاية.
مقدمة
تستعرض المقدمة الموافقة الأخيرة من قبل منظمة مراقبة المعايير الدوائية المركزية (CDSCO) في الهند على علاج مركب يتضمن الميتفورمين هيدروكلوريد (MFH) وداباجليفلوزين بروبانيدول مونوهيدرات (DPM) والفيلداغليبتين (VGP) لعلاج داء السكري غير المعتمد على الأنسولين. يُعتبر MFH عامل مضاد للجلوكوز من الخط الأول، بينما يُعتبر DPM أول مثبط لناقل الصوديوم والجلوكوز 2 (SGLT2) معتمد لإدارة داء السكري، وVGP هو مثبط DPP-4 معروف بفعاليته الممتدة بسبب التفكك البطيء من إنزيمه المستهدف. تؤكد هذه الفقرة على الحاجة إلى تحسين الطرق التحليلية في الصناعات الدوائية، مع تسليط الضوء بشكل خاص على المخاطر البيئية والصحية المرتبطة بأساليب الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء التقليدية (RP-HPLC) التي تستخدم المذيبات العضوية السامة.
لمعالجة هذه القضايا، تدعو المقدمة إلى اعتماد مبادئ الكيمياء التحليلية البيضاء، التي تعزز تقليل أو إعادة تدوير المذيبات الضارة وتطوير طرق تحليلية قوية وفعالة من حيث التكلفة. تُقدم طريقة الكروماتوغرافيا الطبقية الرقيقة عالية الأداء (HPTLC) كبديل قابل للتطبيق، حيث تقدم مزايا مثل تقليل استخدام المذيبات وقدرات متعددة المستخدمين. تهدف الدراسة إلى تطوير طريقة HPTLC لتقدير MFH وDPM وVGP بشكل متزامن باستخدام المذيبات الخضراء، مع دمج تطوير الطرق التحليلية القائم على المخاطر مع مبادئ الكيمياء التحليلية البيضاء. تشمل هذه الطريقة تقييم المخاطر التحليلية ونمذجة سطح الاستجابة لتحسين المتغيرات الحرجة للطريقة، مما يسهم في تحليل دوائي أكثر أمانًا وصداقة للبيئة.
طرق
في هذه الدراسة، استخدم المؤلفون مواد كيميائية مختلفة ومواد لتحليل الكروماتوغرافيا لثلاثة مكونات نشطة صيدلانية (APIs): MFH وDPM وVGP. تم توفير المكونات النشطة بسخاء من قبل شركات أدوية مرموقة تقع في غوجارات، الهند. بالنسبة للفصل الكروماتوغرافي، تم استخدام هلام السيليكا G60 F254، المطلي مسبقًا على ألواح الألمنيوم، كمرحلة ثابتة. شملت المذيبات العضوية المستخدمة في كل من التحليل الكروماتوغرافي وتحضيرات العينات الإيثانول، والأسيتات الإيثيلية، وثلاثي إيثيل أمين، وكلها من الدرجة التحليلية (AR). بالإضافة إلى ذلك، تم الحصول على التركيبات المتاحة في السوق التي تحتوي على المكونات النشطة من الأسواق المحلية في سورت، غوجارات، الهند، مما يضمن صلة الدراسة بالمنتجات المتاحة تجاريًا.
نتائج
تقدم الدراسة طريقة جديدة عالية الأداء للكروماتوغرافيا الطبقية الرقيقة (HPTLC) لتقدير الأدوية المضادة للسكري MFH وDPM وVGP في أشكال جرعات أقراص مختلفة. تعالج هذه الطريقة المخاوف البيئية المرتبطة بتقنيات الكروماتوغرافيا التقليدية التي تستخدم المذيبات العضوية السامة وتتطلب ظروفًا منفصلة لكل دواء. من خلال اعتماد نهج الكيمياء التحليلية البيضاء، تستخدم طريقة HPTLC المطورة مذيبات خضراء ومنخفضة السمية، مما يقلل من النفايات العضوية ويعزز السلامة لكل من صحة الإنسان والبيئة. تم تصميم الطريقة وفقًا لمبادئ الجودة حسب التصميم (QbD)، كما هو موضح في إرشادات ICH Q14.
تشير نتائج التحقق من الصحة إلى أن الطريقة محددة للغاية، حيث تتجاوز معاملات الارتباط 0.999 لنقاء القمة، وتظهر خطية ممتازة عبر نطاقات التركيز المحددة لكل دواء، مع معاملات ارتباط أكبر من 0.995. أظهرت دراسات الدقة انحرافًا معياريًا نسبيًا (RSD) أقل من 2.0% لكل من التكرار والتغيرات داخل اليوم/بين الأيام، مما يؤكد موثوقية الطريقة. تم تأكيد الدقة من خلال معدلات الاسترداد التي تتراوح بين 98-102% للأدوية في العينات التي تم تحليلها مسبقًا. تم تحديد حدود الكشف (LOD) والتقدير (LOQ) لـ MFH وDPM وVGP، وأظهرت اختبارات القوة تأثيرًا ضئيلًا من التغيرات في تركيبة الطور المتحرك ومعلمات أخرى. كانت نتائج التحليل لكل من أشكال جرعات الأقراص الفردية والمجمعة تقع باستمرار ضمن نطاق 98-102% من المطالب المعلنة، مما يشير إلى أن الطريقة تقوم بتقدير المكونات النشطة بفعالية دون تدخل من المواد المضافة.
مناقشة
في هذا القسم، ي outlines البحث تطوير والتحقق من صحة طريقة الكروماتوغرافيا الطبقية الرقيقة عالية الأداء (HPTLC) لتقدير متزامن لثلاثة أدوية مضادة للسكري: MFH وDPM وVGP. تستخدم الطريقة نهجًا منهجيًا يعتمد على نمذجة سطح الاستجابة وتقييم المخاطر التحليلية لتحسين المتغيرات الحرجة للطريقة (MVs) والمتغيرات الاستجابة (RVs). تم إجراء التحليل الكروماتوغرافي باستخدام لوحة هلام السيليكا G60 F254 المفعلة مسبقًا مع طور متحرك يتكون من الأسيتات الإيثيلية، والأسيتات الأمونيوم في الإيثانول، وثلاثي إيثيل أمين. أظهرت الطريقة خصوصية عالية، وخطية، ودقة، ودقة، مع حدود الكشف (LOD) والتقدير (LOQ) عند مستويات النانوغرام.
تم تقييم طريقة HPTLC المقترحة أيضًا من حيث تأثيرها البيئي باستخدام مبادئ الكيمياء الخضراء، محققة درجات إيجابية في تقييمات الخضرة. تم تسليط الضوء على قوة وكفاءة الطريقة، حيث تسمح بالتحليل المتزامن لعدة تركيبات دون الحاجة إلى إجراءات تحقق منفصلة. بشكل عام، يقدم البحث أداة تحليلية شاملة وصديقة للبيئة تلبي متطلبات الإرشادات التنظيمية الحالية، مما يجعلها مناسبة للتحكم الروتيني في الجودة في التطبيقات الصيدلانية.
DOI: https://doi.org/10.1186/s43094-025-00770-1
Publication Date: 2025-02-03
Author(s): Pintu Prajapati et al.
Primary Topic: Analytical Methods in Pharmaceuticals
Overview
The research presents a novel high-performance thin-layer chromatography (HPTLC) method for the simultaneous estimation of metformin hydrochloride (MFH), vildagliptin (VGP), and dapagliflozin propanediol monohydrate (DPM) using green solvents. This method addresses the environmental concerns associated with traditional chromatographic techniques that utilize toxic organic solvents. By employing a white analytical chemistry approach combined with analytical quality by design (QbD) principles, the study developed a robust, cost-effective, and user-friendly method that adheres to the ICH Q2 (R2) guidelines for validation.
The methodology involved risk-based analytical quality assessment to identify critical variables and utilized response surface modeling through a Box-Behnken design to optimize the chromatographic conditions. The results demonstrated that the proposed method is accurate, precise, and sensitive, effectively complying with the labeled claims of the drug combinations. Additionally, the method significantly reduces organic waste, promoting environmental safety. The assessment of the method’s greenness and overall analytical performance indicates its potential as a reliable tool for quality control and routine analysis of these anti-diabetic formulations, ultimately saving time and resources.
Introduction
The introduction outlines the recent approval by the Central Drug Standard Control Organization (CDSCO) of India for a combination therapy involving metformin hydrochloride (MFH), dapagliflozin propanediol monohydrate (DPM), and vildagliptin (VGP) for treating noninsulin-dependent diabetes mellitus. MFH is a first-line antihyperglycemic agent, while DPM is the first sodium-glucose cotransporter 2 (SGLT2) inhibitor approved for diabetes management, and VGP is a DPP-4 inhibitor known for its prolonged action due to slow dissociation from its target enzyme. The section emphasizes the need for improved analytical methods in pharmaceutical industries, particularly highlighting the environmental and health hazards associated with traditional reverse-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC) methods that utilize toxic organic solvents.
To address these issues, the introduction advocates for the adoption of white analytical chemistry principles, which promote the reduction or recycling of harmful solvents and the development of robust, cost-effective analytical methods. The high-performance thin-layer chromatography (HPTLC) method is presented as a viable alternative, offering advantages such as reduced solvent usage and multi-user capabilities. The study aims to develop a HPTLC method for the simultaneous estimation of MFH, DPM, and VGP using green solvents, integrating risk-based analytical method development with white analytical chemistry principles. This approach includes analytical risk assessment and response surface modeling to optimize critical method variables, ultimately contributing to safer and more environmentally friendly pharmaceutical analysis.
Methods
In this study, the authors utilized various reagents and materials for the chromatographic analysis of three Active Pharmaceutical Ingredients (APIs): MFH, DPM, and VGP. The APIs were generously provided by reputable pharmaceutical companies located in Gujarat, India. For the chromatographic separation, Silica Gel G60 F254, precoated on aluminum plates, served as the stationary phase. The organic solvents employed in both the chromatographic analysis and sample preparations included ethanol, ethyl acetate, and triethylamine, all of which were of Analytical Reagent (AR) grade. Additionally, marketed formulations containing the APIs were sourced from local markets in Surat, Gujarat, India, ensuring the relevance of the study to commercially available products.
Results
The study presents a novel high-performance thin-layer chromatography (HPTLC) method for the synchronous estimation of the anti-diabetic drugs MFH, DPM, and VGP in various tablet dosage forms. This method addresses the environmental concerns associated with traditional chromatographic techniques that utilize toxic organic solvents and require separate conditions for each drug. By employing a white analytical chemistry approach, the developed HPTLC method utilizes green and low-toxicity solvents, thereby minimizing organic waste and enhancing safety for both human health and the environment. The method was designed following the Quality by Design (QbD) principles, as outlined in the ICH Q14 guidelines.
Validation results indicate that the method is highly specific, with correlation coefficients exceeding 0.999 for peak purity, and demonstrates excellent linearity across specified concentration ranges for each drug, with correlation coefficients greater than 0.995. Precision studies yielded a relative standard deviation (RSD) of less than 2.0% for both repeatability and intra-day/inter-day variations, confirming the method’s reliability. Accuracy was affirmed through recovery rates of 98-102% for the drugs in pre-analyzed samples. The limits of detection (LOD) and quantification (LOQ) for MFH, DPM, and VGP were established, and robustness testing showed minimal impact from variations in mobile phase composition and other parameters. The assay results for both single and combined tablet dosage forms consistently fell within the 98-102% range of the labeled claims, indicating that the method effectively quantifies the active ingredients without interference from excipients.
Discussion
In this section, the research outlines the development and validation of a High-Performance Thin-Layer Chromatography (HPTLC) method for the simultaneous estimation of three anti-diabetic drugs: MFH, DPM, and VGP. The method employs a systematic approach utilizing response surface modeling and analytical risk assessment to optimize critical method variables (MVs) and response variables (RVs). The chromatographic analysis was conducted using a pre-activated silica gel G60 F254 plate with a mobile phase composed of ethyl acetate, ammonium acetate in ethanol, and triethylamine. The method demonstrated high specificity, linearity, precision, and accuracy, with limits of detection (LOD) and quantitation (LOQ) at nanogram levels.
The proposed HPTLC method was further evaluated for its environmental impact using green chemistry principles, achieving favorable scores in greenness assessments. The method’s robustness and efficiency were highlighted, as it allows for the simultaneous analysis of multiple formulations without the need for separate validation procedures. Overall, the research presents a comprehensive and environmentally friendly analytical tool that meets the requirements of current regulatory guidelines, making it suitable for routine quality control in pharmaceutical applications.