基于QbD(定量结构-生物学关系)的、通过LC–MS/MS(液相色谱-质谱)技术评估样品绿色度和白度的分析方法,用于同时测定苯基丁酸钠(sodium phenylbutyrate)和Taurursodiol,并具有药代动力学应用价值

《Journal of Pharmacological and Toxicological Methods》:QbD-based, greenness and whiteness-assessed LC–MS/MS method for simultaneous determination of sodium phenylbutyrate and Taurursodiol with pharmacokinetic application

【字体: 时间:2026年02月23日 来源:Journal of Pharmacological and Toxicological Methods 1.8

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  开发并验证了基于LC-MS/MS的NaPB和TRS同时测定方法,通过Box-Behnken设计优化色谱参数(40%有机溶剂,pH 2.6,1.0 mL/min),验证显示高线性和准确性(r2>0.999),成功应用于药代动力学研究,并通过绿色化学评估。

  
蒂鲁马拉瓦苏·帕拉(Thirumalavasu Palla)| 文卡塔·卡纳卡·斯里瓦尼·马达拉(Venkata Kanaka Srivani Maddala)| 库马拉斯瓦米·甘德拉(Kumaraswamy Gandla)
印度安得拉邦贡图尔(Guntur)瓦德拉穆迪-522213,维格南科学技术研究基金会(Vignan’s Foundation for Science Technology and Research)化学系

摘要

苯丁酸钠(NaPB)和牛磺尿苷醇(TRS)是临床上重要的药物,常被联合研究用于治疗应用。为了便于进行药代动力学研究,开发了一种灵敏、稳健且环境友好的生物分析方法,用于同时测定血浆中的这两种物质。采用Box–Behnken设计方法在实验设计框架内系统优化了液相色谱-串联质谱(LC–MS/MS)技术。评估了有机溶剂比例、流速和流动相pH值的影响,最终确定了最佳条件:有机改性剂占比40%(体积比),流速为1.0 mL/min,流动相pH值为2.6。检测通过电喷雾离子化在正选择反应监测(SRM)模式下进行,NaPB的m/z比为187.2 → 144.7,TRS的m/z比为500.7 → 218.9,牛磺胆酸(内标)的m/z比为516.5 → 440.0。根据EC 2002/657/EC指南进行的方法验证显示,该方法具有出色的线性(r2 > 0.999)、准确度、精密度(CV≤15%)以及在各种储存和处理条件下的分析物稳定性。该方法已成功应用于Wistar大鼠的药代动力学研究。此外,绿色和白色评估进一步证明了其良好的环境兼容性。总体而言,所开发的LC–MS/MS方案精确、可重复且可持续,为NaPB和TRS的临床前药代动力学研究提供了有价值的工具。

引言

肌萎缩侧索硬化症(ALS)是一种危及生命的神经系统疾病,其特征是大脑和脊髓中的运动神经元逐渐丧失,导致肌肉力量减弱、活动能力下降,最终引发呼吸系统衰竭(Morris, 2015; Nijssen et al., 2017)。该疾病会破坏自主肌肉控制,影响运动、言语和吞咽功能。虽然确切病因尚不清楚,但遗传突变(如SOD1和C9orf72)与环境因素共同参与了其发病机制。目前尚无治愈方法;然而,如利鲁唑(riluzole)和依达拉酮(edaravone)等疾病修饰疗法可以适度减缓疾病进展(Kushwaha et al., 2024; Nemeth et al., 2024)。康复策略(如物理治疗和辅助设备)对于改善患者的整体状况和日常生活功能至关重要。尽管如此,ALS仍不可避免地会导致死亡,呼吸衰竭通常是主要死因,通常在诊断后3-5年内发生(Murray et al., 2010; Ragagnin et al., 2019)。
苯丁酸钠(NaPB,图1a)是一种经FDA批准的口服药物,主要用于治疗尿素循环障碍(UCDs)。它通过清除体内多余的氨起作用,在肝脏中代谢为苯乙酸,后者与谷氨酰胺结合生成苯乙酰谷氨酰胺,该化合物通过尿液排出体外,有助于降低血液中的氨水平(Iannitti and Palmieri, 2011; Pe?a-Quintana et al., 2017)。对于UCD患者而言,这一机制至关重要,因为氮清除缺陷可能导致严重的神经毒性。除了代谢作用外,NaPB还被研究其在神经退行性疾病、癌症和囊性纤维化中的治疗潜力。作为组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂,它具有调节细胞应激反应的表观遗传调控作用。在ALS和阿尔茨海默病中,NaPB通过减轻内质网(ER)应激和促进蛋白质稳态表现出神经保护作用。此外,在囊性纤维化中,它还被研究用于通过稳定有缺陷的CFTR蛋白来纠正蛋白质错误折叠(Cudkowicz et al., 2009; Juarez et al., 2024; Paganoni et al., 2020)。
牛磺尿苷醇(TRS,图1b)是一种牛磺酸衍生的胆汁酸,因其神经保护作用而受到关注。最初用于治疗肝胆疾病,TRS通过稳定线粒体、减少内质网应激和抑制细胞凋亡发挥细胞保护作用。这些机制在ALS中尤为重要,因为神经元存活受到氧化应激和有毒蛋白质聚集的影响。临床前和临床研究表明,TRS可以保护运动神经元功能,从而延缓疾病进展(Khalaf et al., 2022)。
TRS与NaPB的组合(商品名Relyvrio)已获得FDA批准用于ALS治疗,这是一种有前景的治疗策略(Alqallaf et al., 2024; Ketabforoush et al., 2024)。这种双药方案强调了需要强大的分析方法,能够同时定量生物基质中的多种分析物,从而促进治疗监测和法规合规性的药代动力学和生物等效性评估。
尽管已有几种使用高效液相色谱(HPLC)和超高效液相色谱(UPLC)的技术用于单独或联合其他化合物测定NaPB和TRS,但专门针对这两种物质同时测定的方法仍然有限。Beludari等人(2024)开发了一种UPLC方法,用于同时定量批量和剂型中的NaPB和TRS。色谱分离在Waters C18柱(150 × 4.6 mm, 2 μm)上进行,流动相由磷酸盐缓冲液(pH 2.5)和甲醇以45:65(体积比)组成,流速为1.0 mL/min。检测在285 nm处进行,使用光电二极管阵列(PDA)检测器,注射体积为10 μL,柱温保持在30°C。NaPB和TRS的洗脱时间分别为1.483分钟和2.492分钟。在567–1701 μg/mL范围内建立了NaPB的线性,在189–567 μg/mL范围内建立了TRS的线性(Beludari et al., 2024)。
类似地,Raju等人(2025)报道了一种用于批量和剂型中NaPB和TRS同时分析的稳定性指示UPLC方法。色谱分离在Acquity UPLC BEH Shield RP-18柱(50 × 1.0 mm, 1.7 μm)上进行,流动相为乙腈和0.1%高氯酸(20:80,体积比),流速为0.5 mL/min。检测在287 nm处进行,使用PDA检测器,注射体积为5 μL,柱温为25°C。NaPB的保留时间为0.522分钟,TRS的保留时间为1.311分钟。在75–450 μg/mL范围内建立了NaPB的线性,在25–150 μg/mL范围内建立了TRS的线性(Raju et al., 2025)。尽管取得了这些进展,但目前尚未有针对生物基质(如大鼠血浆)中NaPB和TRS同时测定的验证方法。为解决这一分析空白,我们开发并验证了一种新型、高选择性和稳健的LC–MS/MS方法,用于同时定量大鼠血浆中的NaPB、TRS和内标牛磺胆酸(TCA,图1c)。该方法为评估生物利用度、生物等效性和潜在的药物相互作用提供了可靠的平台,适用于临床前和临床药代动力学研究。
除了分析贡献外,本研究还体现了绿色分析化学的理念,促进制药测试中的环境责任实践。使用多种互补工具(如Complementary Green Analytical Procedure Index (ComplexGAPI)、Analytical GREEnness metric (AGREE)、AGREEprep和Eco-Scale Analytical (ESA)评估(Jurisch et al., 2024; Yin et al., 2024))全面评估了所提出的LC-MS/MS方法的可持续性。为了进一步确定该方法的应用范围和实际可行性,还采用了Blue Applicability Grade Index (BAGI),反映了White Analytical Chemistry (WAC)范式下的“绿色”方面。通过这种综合评估,研究不仅展示了强大的分析能力,还强化了对分析科学生态责任和可持续创新的承诺。

材料与化学来源

标准化合物(包括NaPB、TRS和TCA作为内标)购自海得拉巴的Glenmark Pharmaceuticals Ltd。LC-MS级别的溶剂(如乙醇和甲醇)从孟买的Merck Chemical Division购买。所有实验过程中均使用Milli-Q纯化系统制备的超纯水。所有其他化学品和溶剂均符合分析级或药用级标准,以确保精度。

通过实验设计优化色谱参数

使用BBD实验设计优化了LC–MS/MS的操作条件,评估了有机相比例、流速和缓冲液pH值三个编码水平(-1、0、+1)。这些因素被认为对色谱行为有重要影响。分析了它们对NaPB和TRS的响应(即保留时间和峰面积)的影响。实验基质使得不仅能够系统研究每个因素的单独贡献,还能研究它们的潜在

结论

采用系统实验设计方法(特别是BBD模型)指导LC–MS/MS方法的开发和微调,以实现同时测量大鼠血浆中的NaPB和TRS。关键色谱参数(即流动相pH值2.6、有机溶剂比例40%和流速1.0 mL/min)得到了优化,以确保高分辨率分离和优异的检测灵敏度。分析程序经过了广泛的验证

资助

无。

作者贡献声明

蒂鲁马拉瓦苏·帕拉(Thirumalavasu Palla):撰写初稿、验证、软件开发、资源提供、方法设计、研究实施、数据分析、概念构建。文卡塔·卡纳卡·斯里瓦尼·马达拉(Venkata Kanaka Srivani Maddala):撰写与编辑、撰写初稿、监督、资源提供、项目管理、概念构建。库马拉斯瓦米·甘德拉(Kumaraswamy Gandla):撰写与编辑、数据可视化、验证、监督、资源提供、项目管理、概念构建。

利益冲突声明

作者确认不存在可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。

致谢

作者衷心感谢印度安得拉邦贡图尔瓦德拉穆迪-522213的维格南科学技术研究基金会(Vignan’s Foundation for Science, Technology, and Research)化学系,以及海得拉巴海马亚特纳加尔(Himayath Nagar)甘迪佩特(Gandipet)的Chaitanya(Deemed to be University)药学系,感谢他们提供必要的研究设施,促进了本研究的发展。
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