Rilevamento degli ioni di litio nei prodotti farmaceutici utilizzando MALDI

Pubblicato: 22 febbraio 2023 | Ahmad Amini, Johan Carlsson | Ancora nessun commento

Qui, Ahmad Amini e Johan Carlsson dell'Agenzia svedese per i prodotti medici discutono l'uso della spettrometria di massa a tempo di volo con desorbimento/ionizzazione laser assistita da matrice (MALDI-TOF MS) per l'identificazione del litio nelle preparazioni farmaceutiche.

Il litio (Li) è il terzo elemento della tavola periodica che appartiene al gruppo dei metalli alcalini. Fu scoperto da Johann August Arfwedson agli inizi del 1800 nel minerale petalite. Si pensa che questo spieghi l'origine del nome dell'elemento; da lithos (dal greco pietra). Si trova sotto forma di sali diversi come solfato, acetato e cloruro. Il litio ha nove isotopi conosciuti, di cui due stabili: 6Li e 7Li, che hanno un'abbondanza rispettivamente del 7,5% e del 92,5%.1

Il litio ad alte concentrazioni è tossico per l'uomo, gli animali e le piante, ad esempio l'ingestione di 5 g di LiCl può causare tossicità fatale”

Il litio, a seconda della sua concentrazione o esposizione, potrebbe essere biologicamente importante per gli organismi viventi.2,3 Il litio a concentrazioni da basse a intermedie è utilizzato come agente terapeutico da oltre 50 anni per il trattamento del disturbo bipolare.4 Tuttavia, il litio ad alte concentrazioni è tossico per l'uomo, gli animali e le piante, ad esempio, l'ingestione di 5 g di LiCl può causare tossicità fatale.5 Il litio ha anche dimostrato di essere un agente cationizzante efficace per l'analisi MALDI, ad esempio, di esteri di cera naturale, sfingolipidi, carboidrati, lipidi e polimeri.6-8

Le ciclodestrine sono una famiglia di oligomeri ciclici prodotti dall'amido mediante digestione enzimatica.9 Le ciclodestrine naturali più abbondanti sono α-CD, β-CD e γ-CD, comprendenti rispettivamente sei, sette e otto unità di glucopiranosio. Presentano una forma simile ad un toro cavo con diverse polarità nelle superfici interne ed esterne; cioè, cavità interna idrofobica ed esterno idrofilo.10

L'interno delle ciclodestrine si associa facilmente a varie molecole organiche per formare complessi di inclusione.10,11 I gruppi idrossilici all'imbocco della cavità CD formano complessi supramolecolari mediante legami idrogeno o interazioni elettrostatiche.12 Tali proprietà consentono la formazione di complessazioni ospite-ospite , con sali metallici inorganici.13,14 Le forze trainanti dietro la complessazione dell'inclusione ospite-ospite del CD e della singola molecola ospite includono interazioni elettrostatiche, legami idrogeno, van der Waals e idrofobiche.15-17

Le tecniche di ionizzazione soft, come MALDI-TOF MS e la ionizzazione elettrospray, hanno fornito la possibilità di esplorare i complessi CD non covalenti.9,18,19

Nel presente studio la formazione di addotti tra α-CD e ioni litio è stata sfruttata per rilevare il litio nei prodotti farmaceutici.

L'α-ciclodestrina, come altre ciclodestrine come la β-CD, ha un'elevata affinità nell'accoppiarsi con vari metalli alcalini nella matrice del campione per formare una varietà di addotti. Come illustrato inFigura 1 l'analisi MALDI in modalità ionica positiva di α-CD e β-CD genera forme ioniche di addotti di metalli alcalini, ad esempio, [α-CD-Li]+, [α-CD-Na]+ e [α-CD-K]+ . L'α-CD (MW = 792,8 g/mol), l'α-CD a differenza del β-CD, ha un'elevata solubilità in acqua, cioè più di 100 g per litro di acqua a 25°C. Il CD è una co-matrice e funziona come un pozzo di metalli alcalini che cattura gli ioni metallici, cioè Li+, Na+ e K+. Ciò è dovuto all’elevata affinità degli zuccheri nel formare addotti ionici di metalli alcalini nella spettrometria di massa.20

Figura 1 : Cationizzazione di α-CD (A) e β-CD (B) da parte di cationi litio, sodio e potassio. Il cloruro di litio è stato sciolto in 50 mg/ml di α-CD e 10 mg/ml di β-CD ad una concentrazione di 200 µg/ml. Le analisi sono state effettuate in modalità reflectron utilizzando ACHCA disciolto in acetonitrile e acido trifluoro acetico come matrice MALDI.

L'associazione con gli ioni dei metalli alcalini, e quindi la formazione del CD cationizzato, dipende dall'affinità del CD per questi ioni metallici, dal rapporto CD/metallo nonché dalle proprietà dei cationi metallici come il raggio ionico e la configurazione elettronica.13