Détection des ions lithium dans les produits pharmaceutiques à l'aide de MALDI

Publié : 22 février 2023 | Ahmad Amini, Johan Carlsson | aucun commentaire pour l'instant

Ici, Ahmad Amini et Johan Carlsson de l'Agence suédoise des produits médicaux discutent de l'utilisation de la spectrométrie de masse à temps de vol par désorption/ionisation laser assistée par matrice (MALDI-TOF MS) pour l'identification du lithium dans les préparations pharmaceutiques.

Le lithium (Li) est le troisième élément du tableau périodique appartenant au groupe des métaux alcalins. Il a été découvert par Johann August Arfwedson au début des années 1800 dans le minéral pétalite. On pense que cela explique l'origine du nom de l'élément ; de lithos (grec pour pierre). On le trouve sous différents sels tels que le sulfate, l'acétate et le chlorure. Le lithium possède neuf isotopes connus, dont deux sont stables – 6Li et 7Li, qui ont des abondances de 7,5 pour cent et 92,5 pour cent, respectivement.1

Le lithium à des concentrations élevées est toxique pour les humains, les animaux et les plantes. Par exemple, l'ingestion de 5 g de LiCl peut provoquer une toxicité mortelle.

Le lithium, selon sa concentration ou son exposition, pourrait être biologiquement important pour les organismes vivants.2,3 Le lithium à des concentrations faibles à intermédiaires est utilisé comme agent thérapeutique depuis plus de 50 ans pour le traitement du trouble bipolaire.4 Cependant, le lithium à des concentrations élevées est toxique pour les humains, les animaux et les plantes ; par exemple, l'ingestion de 5 g de LiCl peut provoquer une toxicité mortelle.5 Le lithium s'est également révélé être un agent cathionisant efficace pour l'analyse MALDI, par exemple des esters de cire naturels, des sphingolipides, glucides, lipides et polymères.6-8

Les cyclodextrines sont une famille d'oligomères cycliques produits à partir d'amidon par digestion enzymatique.9 Les cyclodextrines naturelles les plus abondantes sont l'α-CD, la β-CD et la γ-CD, comprenant respectivement six, sept et huit unités glucopyranose. Ils présentent une forme semblable à un tore creux avec des polarités différentes dans leurs surfaces intérieures et extérieures ; c'est-à-dire une cavité interne hydrophobe et un extérieur hydrophile.10

L'intérieur des cyclodextrines s'associe facilement à diverses molécules organiques pour former des complexes d'inclusion.10,11 Les groupes hydroxyles à l'embouchure de la cavité CD forment des complexes supramoléculaires par liaison hydrogène ou interactions électrostatiques.12 De telles propriétés permettent la formation d'une complexation hôte-invité. , avec des sels métalliques inorganiques.13,14 Les forces motrices derrière la complexation d'inclusion hôte-invité du CD et de la molécule invitée individuelle comprennent les interactions électrostatiques, les liaisons hydrogène, les interactions de Van der Waals et hydrophobes.15-17

Les techniques d'ionisation douce, telles que la MS MALDI-TOF et l'ionisation par électrospray, ont offert la possibilité d'explorer les complexes CD non covalents.9,18,19

Dans la présente étude, la formation d’adduits entre l’α-CD et les ions lithium a été exploitée pour détecter le lithium dans les produits pharmaceutiques.

L'α-cyclodextrine, comme d'autres cyclodextrines telles que la β-CD, a une forte affinité pour s'associer à divers métaux alcalins dans la matrice de l'échantillon pour former une variété d'adduits. Comme illustré dansFigure 1 l'analyse MALDI en mode ion positif de l'α-CD et du β-CD génère des formes ioniques d'adduits de métaux alcalins, par exemple [α-CD-Li]+, [α-CD-Na]+ et [α-CD-K]+ . L'α-CD (MW = 792,8 g/mol), l'α-CD contrairement au β-CD, a une solubilité aqueuse élevée, c'est-à-dire plus de 100 g par litre d'eau à 25°C. Le CD est une co-matrice et fonctionne comme un puits de métal alcalin capturant les ions métalliques, c'est-à-dire Li+, Na+ et K+. Cela est dû à la grande affinité des sucres pour former des adduits d’ions de métaux alcalins en spectrométrie de masse.20

Figure 1 : Cationisation de l'α-CD (A) et du β-CD (B) par les cations lithium, sodium et potassium. Le chlorure de lithium a été dissous dans 50 mg/ml d'α-CD et 10 mg/ml de β-CD à une concentration de 200 µg/ml. Les analyses ont été effectuées en mode réflectron en utilisant de l'ACHCA dissous dans de l'acétonitrile et de l'acide trifluoroacétique comme matrice MALDI.

L'association avec les ions de métaux alcalins, et donc la formation du CD cationisé, dépend de l'affinité du CD pour ces ions métalliques, du rapport CD/métal ainsi que des propriétés des cations métalliques telles que le rayon des ions et la configuration électronique.13