基于质量源于设计优化的新兴HPLC方法用于头孢克肟与奥硝唑的同时测定：一种多准则绿色与蓝色环境足迹评估

《Scientific Reports》：Emerging quality-by-design optimized HPLC method for the concurrent determination of cefixime and ornidazole: a multi-criteria green and blue environmental footprinting

实验设计（DOE）已成为一种具有影响力和主动性的方法，展现出在优化色谱流程方面的良好适用性。质量源于设计（QbD）保证了所开发HPLC方法的长期有效性，减少了对昂贵且资源密集的单变量方法的需求。研究人员开发了一种环境足迹低、灵敏、快速且简单的HPLC方法，用于利用2³全因子设计同时估算原料、实验室制备片剂及药物制剂中的头孢克肟（CFX）和奥硝唑（ORN）。分离在氰基色谱柱上进行，通过紫外检测器在300 nm波长下进行检测，分析时间少于4分钟。洗脱采用由甲醇和0.3%三乙胺（TEA）按（85%: 15%，v/v）比例组成的流动相（pH=6.0），流速为1 mL/min。方法有效性依据国际协调理事会（ICH）Q₂R₁规范建立。CFX和ORN分别在1–50 μg/mL和0.5–50 μg/mL浓度范围内建立了优异的线性关系（r=0.9999），回收率分别为100.04±0.82%和99.99±1.01%。该方法表现出高精密度（% RDS < 2）和灵敏度，CFX和ORN的检测限（LOD）分别为0.07和0.09 μg/mL，定量限（LOQ）分别为0.21和0.28 μg/mL。多项指标证实了该方法的绿色性和可持续性概况。

头孢克肟（CFX）和奥硝唑（ORN）是临床上常用于治疗细菌和寄生虫感染的组合药物。准确、快速且环境友好的分析方法对于药物质量控制至关重要。传统的高效液相色谱（HPLC）方法在开发过程中常依赖一次一个变量（OVAT）的优化策略，该策略效率低下、耗费资源且无法评估因素间的交互作用。此外，许多已报道的分析方法使用了乙腈等对环境不够友好的溶剂，或者存在分析时间长、灵敏度不足等问题。因此，有必要开发一种更高效、更绿色且经过系统优化的新分析方法。
本研究中，研究人员采用实验设计（DOE）策略，特别是2³全因子设计（FFD），对HPLC方法的色谱条件进行了系统优化。主要技术方法包括：采用2³全因子实验设计来同步优化关键色谱参数（流动相pH、甲醇比例、三乙胺浓度）；使用氰基色谱柱（Hypersil? CPS Cyano, 250 mm × 4.6 mm × 5 μm）作为分离固定相；建立并验证了方法的分析性能（线性、精密度、准确度等）；应用多种计算机化工具进行绿色与蓝色分析性能评估。研究样本队列来源于头孢克肟原料药（NODCAR，开罗，埃及）、奥硝唑原料药（Pharonia-Pharmaceuticals，亚历山大，埃及）、市售奥硝唑片（Ornidaz?, Chemipharm, 批号241970A）、市售头孢克肟胶囊（Suprax?, Hikma, 批号2055）以及按文献比例（2:5）在实验室自制的复方片剂。
研究结果与讨论部分如下：
优化色谱条件。通过2³全因子设计，研究人员确定了影响分离的关键因素为流动相pH、甲醇比例和三乙胺浓度。优化后的色谱条件为：氰基色谱柱，流动相为甲醇-0.3%三乙胺（用磷酸调pH至6.0）（85:15, v/v），流速1.0 mL/min，检测波长300 nm。优化过程系统地考察了各因素及其交互作用对分离度、拖尾因子的影响，最终通过响应优化器确定了最佳参数组合。
方法学验证。验证结果符合ICH Q₂R₁指南。CFX和ORN在各自浓度范围内线性关系良好（r=0.9999）。方法准确度高（回收率接近100%），精密度良好（%RSD < 2）。LOD和LOQ值证实了方法的高灵敏度。选择性实验证明辅料无干扰。方法耐用性在设定的参数波动范围内表现良好。
方法应用。该方法成功应用于测定合成混合物、实验室自制复方片剂以及市售单一制剂（Ornidaz?片和Suprax?胶囊）中的CFX和ORN。测定结果与参考方法一致，且回收率令人满意，证实了方法的实用性和抗干扰能力。
绿色与蓝色分析性能评估。研究人员使用五种工具系统评估了方法的可持续性：HPLC环境评估工具（HPLC-EAT）得分5.287，表明环境影响小；绿色证书-改良生态标尺（Green Certificate-Modified Eco-Scale）得分82，属于优秀绿色方法；复合改良绿色分析程序指数（Complex MoGAPI）得分83；分析绿色计算器（AGREE）得分0.71；蓝色适用性等级指数（BAGI）得分82.5，表明方法具有高实用性和蓝色特性。多指标综合评估证实该方法兼具出色的绿色性和实用性。
与已报道方法比较。与文献方法相比，本方法在分析时间（<4分钟）、灵敏度（更低的LOD/LOQ）、使用更绿色的溶剂（甲醇替代乙腈）以及首次应用DOE进行系统优化等方面具有显著优势，同时提供了更全面的可持续性评估。
讨论与结论部分指出，本研究开发了一种基于QbD优化、经DOE系统设计的绿色HPLC方法，用于同时测定CFX和ORN。该方法快速、灵敏、准确且环境友好，其绿色性和蓝色实用性通过了多种指标验证。使用氰基柱扩展了反相色谱的应用范围。该方法为药物质量控制实验室提供了一种高效、可持续的分析工具，其系统优化的策略和全面的可持续性评估为同类研究树立了范例。