Desenvolvimento de método por ICP-MS utilizando AQbD para determinação de impurezas elementares em soluções injetáveis
| dc.contributor.advisor1 | Carneiro, Renato Lajarim | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/8065852319463976 | |
| dc.contributor.author | Viola, Wellington Rogério | |
| dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/6976226340840670 | |
| dc.contributor.referee | Silva, Ana Beatriz Santos da | |
| dc.contributor.referee | Sperança, Marco Aurélio | |
| dc.contributor.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/5816161183502861 | |
| dc.contributor.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/5905694821382851 | |
| dc.date.accessioned | 2026-05-19T18:49:26Z | |
| dc.date.issued | 2026-03-13 | |
| dc.description.abstract | The presence of elemental impurities (EI) in medicines, such as heavy metals, represents a risk to human health due to their high toxicity even at low concentrations, and to ensure patient safety, it is essential to carry out a rigorous assessment of these contaminants. The international guideline ICH Q3D (International Council for Harmonisation Guideline Q3D: Guideline for Elemental Impurities) establishes PDE (Permitted Daily Exposure) limits based on toxicological data and the route of drug administration. In addition, chapters of the USP (United States Pharmacopeia) describe modern analytical techniques, such as ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) and ICP OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry), which allow for the detection and quantification of these impurities with high sensitivity, constituting an effective quality control system. In view of the need to identify and control inorganic contaminants originating from raw materials, manufacturing processes, equipment, and packaging in the final product, this work aims to develop a safe and validated analytical method using ICP-MS, through AQbD (Analytical Quality by Design), for the determination of the 24 elemental impurities controlled by the guideline in injectable-matrix pharmaceuticals. To achieve this objective, the ATP (Analytical Target Profile) was defined as a method capable of quantifying IE in injectable solutions, with an average and individual recovery percentage between 70 and 150%, RSD ≤ 20%, discovery curve scanning coefficient ≥ 0.99, and a detection limit greater than 0.2 J μg/L. If the method is capable of quantifying the element at concentrations equal to or lower than 30% of “J”, it may, in some cases, even eliminate the need for continuous monitoring. Next, a cause-and-effect (Ishikawa) diagram was developed with the aim of identifying the potential critical method parameters of the analytical procedure. These parameters were subsequently classified according to their risk using the FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) tool, resulting in the selection of four experimental factors with the greatest potential impact on the analytical response: nebulizer gas flow (L/min), plasma power (W), acidity of the diluent solution (% HNO₃), and sample dilution factor. These factors were evaluated at three coded levels (–1, 0, +1), following an experimental design based on a CCD (Central Composite Design), implemented using the statistical software Minitab. The study generated a total of 155 experiments, aiming to model and understand variations in the analytical response resulting from intentional changes in the selected parameters. This approach sought to define the method’s MODR (Method Operable Design Region), within which analytical performance meets the criteria established in the ATP, ensuring robustness, precision, and reliability throughout the method’s lifecycle. The results obtained showed recovery values consistent with the applied spiking levels, falling close to the upper limit of the specification range (100%). Given the robustness, consistency, and analytical performance observed, it was concluded that the parameters defined in the DoE (Design of Experiments) are suitable for adoption as the definitive method, both for constructing analytical calibration curves and for sample preparation, ensuring reliability and reproducibility in subsequent processes. | eng |
| dc.description.resumo | DESENVOLVIMENTO DE MÉTODO POR ICP-MS UTILIZANDO AQBD PARA DETERMINAÇÃO DE IMPUREZAS ELEMENTARES EM SOLUÇÕES INJETÁVEIS. A presença de impurezas elementares (IE) em medicamentos, como metais pesados, representa um risco à saúde humana devido à sua alta toxicidade mesmo em baixas concentrações e para garantir a segurança dos pacientes, é essencial realizar uma avaliação rigorosa desses contaminantes. A diretriz internacional ICH Q3D (International Council for Harmonisation Guideline Q3D: Guideline for Elemental Impurities) estabelece limites de PDE (Permitted Daily Exposure) com base em dados toxicológicos e na via de administração do medicamento. Em complemento, os capítulos da USP (United States Pharmacopeia) expressam técnicas analíticas modernos, como ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) e ICP OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry), que permitem detectar e quantificar essas impurezas com alta sensibilidade, constituindo um sistema eficaz de controle de qualidade. Frente a esta necessidade de identificação e controle destes contaminantes inorgânicos provenientes de matérias-primas, processos de fabricação, equipamentos e embalagens no produto final, o seguinte trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um método analítico seguro e validado, utilizando a técnica de ICP-MS, por meio de AQbD (Analytical Quality by Design) para a determinação das 24 impurezas elementares controladas pelo guia em fármacos de matriz injetável. Para alcançar este objetivo, foi definido como ATP (Analytical Target Profile) método capaz de quantificar as IE em soluções injetáveis, com percentual de recuperação média e individual entre 70 e 150%, DPR (Desvio Padrão Relativo) ≤ 20%, coeficiente de correlação da curva de calibração ≥ 0,99 e limite de detecção superior a 0,2J μg/L. Se o método for capaz de quantificar o elemento em concentrações iguais ou inferiores a 30% do "J", ele pode em alguns casos, até dispensar a necessidade de monitoramento contínuo. Em seguida, elaborou-se um diagrama de causa e efeito (Ishikawa) com o objetivo de identificar os potenciais parâmetros críticos do método analítico. Esses parâmetros foram posteriormente classificados quanto ao seu risco utilizando a ferramenta FMEA (Failure Mode and Effects Analysis), resultando na seleção de quatro fatores experimentais com maior potencial de impacto na resposta analítica: fluxo do gás nebulizador (L/min), potência do plasma (W), acidez da solução diluente (% HNO₃) e fator de diluição da amostra. Esses fatores foram avaliados em três níveis codificados (-1, 0, +1), conforme delineamento experimental baseado em CCD (Central Composite Design), implementado por meio do software estatístico Minitab. O estudo gerou um total de 155 experimentos, com o objetivo de modelar e compreender as variações na resposta analítica decorrentes de alterações intencionais nos parâmetros selecionados. A abordagem visou delimitar a MODR (Method Operable Design Region), dentro da qual o desempenho analítico atende aos critérios estabelecidos no ATP, assegurando robustez, precisão e confiabilidade ao longo do ciclo de vida do método. Os resultados obtidos demonstraram valores de recuperação compatíveis com os níveis de fortificação aplicados, situando-se próximos ao limite superior da faixa de especificação (100%). Diante da robustez, consistência e desempenho analítico observados, concluiu-se que os parâmetros definidos no DoE (Design of Experiments) são adequados para adoção como método definitivo, tanto para a construção das curvas analíticas quanto para o preparo das amostras, assegurando confiabilidade e reprodutibilidade nos processos subsequentes. | |
| dc.description.sponsorship | Não recebi financiamento | |
| dc.identifier.citation | VIOLA, Wellington Rogério. Desenvolvimento de método por ICP-MS utilizando AQbD para determinação de impurezas elementares em soluções injetáveis. 2026. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, Campus São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24136. | * |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.14289/24136 | |
| dc.language.iso | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | |
| dc.publisher.address | Campus São Carlos | |
| dc.publisher.center | Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET | |
| dc.publisher.initials | UFSCar | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação Profissional em Química - PPGPQ | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | |
| dc.subject | Impurezas elementares | |
| dc.subject | Elemental impurities | eng |
| dc.subject | ICP-MS | |
| dc.subject | AQbD | |
| dc.subject | ICH Q3D | |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::INSTRUMENTACAO ANALITICA | |
| dc.subject.ods | 9. Indústria, Inovação e Infraestrutura | |
| dc.title | Desenvolvimento de método por ICP-MS utilizando AQbD para determinação de impurezas elementares em soluções injetáveis | |
| dc.title.alternative | Development of a method by ICP-MS using AQbD for the determination of elemental impurities in injectable solutions | eng |
| dc.type | Dissertação |
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