Investigation of non-process compounds detected in the residual solvent analysis of pharmaceutical substances using HS-GC-FID/MS
Kaurinkoski, Magnus (2026)
Diplomityö
2026
School of Engineering Science, Kemiantekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2026052553397
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2026052553397
Tiivistelmä
Ensuring the safety of active pharmaceutical ingredients requires analytical methods capable of detecting production-related contaminants at low concentrations. The aim of this thesis is to identify volatile impurities that may arise from non-process materials used in drug substance production, using the HS-GC-MS/FID device.
In the literature review the working principle of HS-GC-MS/FID was outlined. Multi detector systems in gas chromatography were also described as well as the different approaches used in GC data analysis and analytical method development.
The applied section investigates the potential contaminants that could arise from non-process materials such as detergents, packaging products lubricants HS vial septa used in API production and analytical quality control. Diluted detergent solutions, and detergent solutions simulated under process conditions, were analyzed. Packaging products and the HS vial septa were investigated by exposing them to different solvents under different conditions. In addition, information on the additives used in the packaging materials was collected from literature. Finally, samples of mineral oil were analyzed for volatile impurities. Volatile impurities that arise from the synthetic process such as residual solvents are effectively controlled in the QC testing of drug substances using HS-GC-FID. Thus, the analysis of these substances is outside the scope of this study.
The experimental data indicated that certain detergents include volatile compounds that can be detected with HS-GC-MS/FID. The polyethylene packaging products did not produce volatile impurities; however, they did dissolve into certain solvents at higher temperatures. The mineral oil and headspace septum samples did not produce any volatile impurities either. Lääkeaineiden laadunvalvonta edellyttää analyysimenetelmien käyttöä, jotka havaitsevat prosessiepäpuhtaudet jo alhaisissa pitoisuuksissa. Tämän työn tavoitteena on tunnistaa ei-prosessi peräisiä haihtuvia epäpuhtauksia, joita voi muodostua lääkeaineiden tuotanto materiaaleista, hyödyntäen HS-GC-MS/FID laitetta.
Kirjallisessa osassa esiteltiin HS-GC-MS/FID laitteen toimintaperiaatteet. Lisäksi esiteltiin monidetektoriyhdistelmiä sekä GC datan käsittelytapoja ja analyysimenetelmien kehitystä.
Kokeellisessa osassa tutkittiin HS-GC-MS/FID laitteella mahdollisia epäpuhtauksia, jotka voisivat olla peräisin tuotannon ja laadunvalvonnan materiaaleista, jotka eivät osallistu lääkesynteesiin. Näitä materiaaleja ovat pesuaineet, pakkausmateriaalit, voiteluaineet sekä headspace-näytepullojen tiivistemateriaalit. Analysoitiin laimennettuja pesuaineliuoksia sekä simuloiduissa prosessiolosuhteissa valmistettuja pesuaineliuoksia. Pakkausmateriaaleja ja tiivisteitä tutkittiin uuttamalla materiaaleja eri liuottimissa eri olosuhteissa. Lisäksi kirjallisuudesta haettiin tietoa pakkausmateriaalien lisäaineista. Lopuksi analysoitiin myös mineraaliöljy näyteitä. Synteesiprosessista peräisin olevat haihtuvat epäpuhtaudet, kuten jäämäliuottimet, ovat tehokkaasti hallinnassa lääkeaineiden laadunvalvonnassa. Joten näiden yhdisteiden analyysi ei kuulu tämän tutkimuksen piiriin.
Tulokset osoittivat, että tietyt pesuaineet sisältävät haihtuvia yhdisteitä, jotka havaittiin HS-GC-MS/FID-laitteistolla. Pakkausmateriaaleista ei muodostunut haihtuvia yhdisteitä, mutta liukenivat tietyissä liuottimissa korkeammissa lämpötiloissa. Mineraaliöljy ja headspace tiiviste näytteet eivät tuottaneet haihtuvia epäpuhtauksia.
In the literature review the working principle of HS-GC-MS/FID was outlined. Multi detector systems in gas chromatography were also described as well as the different approaches used in GC data analysis and analytical method development.
The applied section investigates the potential contaminants that could arise from non-process materials such as detergents, packaging products lubricants HS vial septa used in API production and analytical quality control. Diluted detergent solutions, and detergent solutions simulated under process conditions, were analyzed. Packaging products and the HS vial septa were investigated by exposing them to different solvents under different conditions. In addition, information on the additives used in the packaging materials was collected from literature. Finally, samples of mineral oil were analyzed for volatile impurities. Volatile impurities that arise from the synthetic process such as residual solvents are effectively controlled in the QC testing of drug substances using HS-GC-FID. Thus, the analysis of these substances is outside the scope of this study.
The experimental data indicated that certain detergents include volatile compounds that can be detected with HS-GC-MS/FID. The polyethylene packaging products did not produce volatile impurities; however, they did dissolve into certain solvents at higher temperatures. The mineral oil and headspace septum samples did not produce any volatile impurities either.
Kirjallisessa osassa esiteltiin HS-GC-MS/FID laitteen toimintaperiaatteet. Lisäksi esiteltiin monidetektoriyhdistelmiä sekä GC datan käsittelytapoja ja analyysimenetelmien kehitystä.
Kokeellisessa osassa tutkittiin HS-GC-MS/FID laitteella mahdollisia epäpuhtauksia, jotka voisivat olla peräisin tuotannon ja laadunvalvonnan materiaaleista, jotka eivät osallistu lääkesynteesiin. Näitä materiaaleja ovat pesuaineet, pakkausmateriaalit, voiteluaineet sekä headspace-näytepullojen tiivistemateriaalit. Analysoitiin laimennettuja pesuaineliuoksia sekä simuloiduissa prosessiolosuhteissa valmistettuja pesuaineliuoksia. Pakkausmateriaaleja ja tiivisteitä tutkittiin uuttamalla materiaaleja eri liuottimissa eri olosuhteissa. Lisäksi kirjallisuudesta haettiin tietoa pakkausmateriaalien lisäaineista. Lopuksi analysoitiin myös mineraaliöljy näyteitä. Synteesiprosessista peräisin olevat haihtuvat epäpuhtaudet, kuten jäämäliuottimet, ovat tehokkaasti hallinnassa lääkeaineiden laadunvalvonnassa. Joten näiden yhdisteiden analyysi ei kuulu tämän tutkimuksen piiriin.
Tulokset osoittivat, että tietyt pesuaineet sisältävät haihtuvia yhdisteitä, jotka havaittiin HS-GC-MS/FID-laitteistolla. Pakkausmateriaaleista ei muodostunut haihtuvia yhdisteitä, mutta liukenivat tietyissä liuottimissa korkeammissa lämpötiloissa. Mineraaliöljy ja headspace tiiviste näytteet eivät tuottaneet haihtuvia epäpuhtauksia.