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Untersuchungen zu Anwendungstechniken und QbD-Optimierungsstrategien in der HPLC unter Einbeziehung neuartiger stationärer Phasen

  • Die vorliegende kumulative Dissertation beschäftigt sich mit Anwendungstechniken und Strategien in der HPLC mit dem Ziel, die Möglichkeiten moderner pharmazeutischen Analytik aufzuzeigen und zu optimieren. Schwerpunkte der Untersuchungen liegen dabei einerseits auf dem Gebiet der Enantiomerenanalytik mittels Circulardichroismus-Spektroskopie (CD) sowie ferner auf dem wichtigen Aspekt der Charakterisierung und Auswahl stationärer Phasen, unter erstmaliger Einbeziehung neuartiger calixaren-gebundener Phasen. Ein weiterer Schwerpunkt in der Arbeit war es, Optimierungsstrategien für die Entwicklung von HPLC-Methoden zu erarbeiten, wozu chromatographische Modelling-Programme genutzt wurden. Auch hier wurden neue Erkenntnisse durch die Testung der Calixarenphasen im Vergleich mit einigen anderen kommerziellen Packungsmaterialien gewonnen. Die Bewertung der Fähigkeit von verschiedenen Calixarenen zur Bildung von Wirt-Gast-Komplexen mit chiralen pharmazeutischen Wirkstoffen in verschiedenen Lösungen (Acetonitril, Methanol und Wasser), einschließlich der Vergleiche von wasserlöslichen Calixarenen und drei pharmazeutisch relevanten Cyclodextrinen mittels CD-Spektroskopie wurde durchgeführt. Dabei konnte ein Beitrag zum Verständnis des Mechanismus der Komplexbildung, basierend auf den CD-Spektren der Wirkstoffe mit unterschiedlichen Wirtsmakrozyklen geleistet werden. Eine systematische Bewertung der Anwendbarkeit einer chromatographischen Modellierungssoftware für calixaren- und resorcinaren-gebundene stationäre Phasen und einiger anderer relativ neuer Umkehrphasensäulen im Vergleich mit konventionellen Alkyl-gebundenen Phasen wurde erstmals durchgeführt, um die Genauigkeit der Vorhersage der Retentionszeiten zu überprüfen und die Ergebnisse von zwanzig verschiedenen Säulen zu vergleichen. Als praktische Anwendung wurden HPLC-Methoden für die simultane Trennung von einigen der wichtigsten Lokalanästhetika auf der Grundlage QbD-Prinzipien mit einer systematischen Vorgehensweise und experimentellem Design entwickelt, wobei ein oder mehrere Faktoren gleichzeitig geändert wurden. Zusammenfassend konnte im Rahmen der vorliegenden Arbeit die Relevanz moderner Anwendungstechniken und Optimierungsstrategien in der HPLC für die erfolgreiche Entwicklung von analytischen Methoden dargestellt werden. Ein grundlegendes Instrument ist die Computersimulation, die das Verständnis und die Visualisierung von chromatographischen Verhalten in silico ermöglicht und damit die experimentelle Belastung deutlich reduziert, was aber in der Regel mit der Erreichung robuster Methoden verbunden ist.
  • The present article thesis deals with different techniques and strategies in HPLC with the aim to demonstrate and optimize the possibilities of modern pharmaceutical analysis. Focus areas of this research are in the field of enantiomer analysis by circular dichroism spectroscopy (CD) as well as in the important aspect of the characterization and selection of stationary phases, with first-time investigation of novel calixarene-bonded stationary phases. Another focus of the work is to develop optimization strategies for the development of HPLC methods using chromatographic modeling programs. Again, new findings by testing the calixarene-bonded phases in comparison with some other commercial packing materials were obtained. The evaluation of the capacity of different calixarenes in the formation of host-guest complexes with chiral active pharmaceutical ingredients in different solutions (acetonitrile, methanol and water) was carried out by means of CD spectroscopy, including comparisons of water-soluble calixarenes and three pharmaceutically relevant cyclodextrins. This could contribute to the understanding of the mechanism of complex formation based on the CD spectra of the active pharmaceutical ingredients with different host macrocycles. A systematic evaluation of the applicability of chromatographic modeling program for calixarene and resorcinarene-bonded stationary phases and some other reversed phase columns compared with conventional alkyl-bonded phases was performed for the first time in order to verify the accuracy of the prediction of retention times and to compare the results from twenty different columns. HPLC methods for the simultaneous separation of some local anesthetics were developed on the basis of QbD principles with a systematic approach and experimental design, whereby one or more factors have been changed simultaneously. In summary, the relevance of modern application techniques and optimization strategies in HPLC for the successful development of analytical methods are presented in the present work. An essential tool is the computer simulation that allows the understanding and visualization of chromatographic behavior in silico and thereby significantly reduced the experimental work, and this is usually associated with the attainment of robust methods.

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Metadaten
Author: Chamseddin Chamseddin
URN:urn:nbn:de:gbv:9-002208-7
Title Additional (English):Investigations on application techniques and QbD optimization strategies in HPLC, including novel stationary phases
Advisor:Prof. Dr. Hermann Wätzig, Prof. Dr. Thomas Jira
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2015/04/14
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2015/03/13
Release Date:2015/04/14
Tag:Quality-by-Design
Quality-by-Design
GND Keyword:HPLC, Metacyclophane, Zirkulardichroismus
Faculties:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Pharmazie
DDC class:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 540 Chemie