药物杂质因其可能对药品质量、安全性和有效性产生影响，目前成为国内外药品监管机构的重点关注内容之一。随着我国医药产品出口规模的扩大，了解国外法规市场的药物杂质控制要求、加强对药物杂质的分析与控制已成为国内药品生产企业共同关注的话题。

任何影响药物纯度的物质统称为杂质，人用药物注册技术要求国际协调会 ( 简称 ICH) 对杂质的定义为药物中存在的，化学结构与该药物不一致的任何成分。药物中含有杂质会降低疗效，影响药物的稳定性，有的甚至对人体健康有害或产生其他毒副作用。因此，检测有关物质，控制纯度对确保用药安全有效，保证药物质量是非常重要的。

杂质谱分析是指研究药物中存在的已知和未知杂质的分布情况，分析药物中杂质的来源和去向，通过杂质谱的研究，可以全面评估药物的安全性。对于药物生产阶段，杂质谱研究可以在工艺过程中建立完整可靠的杂质分析方法，对工艺的关键步骤监控杂质的变化情况，验证杂质分析方法并转移到 QA/QC，对于药物研发阶段，需要对工艺研发过程中的杂质进行鉴定和表征并进一步确认杂质的来源，研发人员根据分析结果可以评价药物的安全性和与原研药的一致性，并根据杂质来源进一步优化工艺，降低或消除杂质的产生。

有机杂质主要起源于起始原料及其本身所含杂质、生产过程中带入的合成中间体与副反应产物、成品在储存过程中产生的降解产物，辅料带入的杂质或辅料相互作用降解产生的杂质，及药物与包材相互作用产生的杂质。随着高分辨质谱仪近年来的不断发展 , 已成为实验室常用设备。借助超高的分辨率 ,高分辨质谱可以准确地测得杂质的精确质荷比 , 进而计算出杂质的元素组成，并能区分复杂背景中质量数接近的杂质及共流出组分 , 具备复杂基质中痕量杂质的分析能力。采用的高分辨全扫描方式也不会遗漏未知杂质的信息 , 是一种可以针对目标或非目标药杂质研究的有力工具 , 在药物质量研究领域得到越来越多的应用。

杂质分析工作流程

药物中的杂质往往含量很小，在大量的母药存在下，检测到微量的杂质是对质谱技术的一大挑战，采集到杂质的质谱信息后，对这些工艺杂质或降解产物的结构进行有效的解析是另一大挑战。赛默飞的静电场轨道阱质谱技术有效的解决了以上杂质研究难题，其高灵敏度和宽广的动态范围能够采集到微量杂质的有效质谱信息，超高的分辨率可以有效的区分杂质与干扰物质，无需花费大量时间用于色谱条件的优化，就可以凭借高分辨能力区分所有共流出组分。 CD 高能碰撞池提供丰富的碎片，结合一级和二级的高质量精度可以获得有效的元素组成与结构信息。结合色谱高效的分离能力和专业的结构解析软件，赛默飞建立了专门针对杂质分析的解决方案。

Orbitrap 静电场轨道阱高分辨质谱技术介绍

● 静电场轨道阱质谱是近年来新兴的一种高分辨质谱质量分析器，它是 2000 年俄国科学家 Makarov 发明的一种新型的质谱仪，其质量分析器形状如同仿棰体，由仿棰形中心内电极和左右 2个外仿棰半电极组成。仪器工作时，在中心电极逐渐加上直流高压，在 Orbitrap 内产生特殊几何结构的静电场。当离子进入到 Orbitrap 室内后，受到中心电场的引力，即开始围绕中心电极作圆周轨道运动，同时离子受到垂直方向的离心力和水平方向的推力，而沿中心内电极作水平和垂直方向的震荡。外电极除限制离子的运行轨道范围，同时检测由离子振荡产生的感应电势，其中水平震荡的频率和分子离子的质荷比 (m/z) 的关系可由右侧数学公式来描述。从 Orbitrap 的每个外电极输出的信号经过微分放大器放大后由快速傅叶转换变成频谱，频谱再进而转换为质谱。

● Orbitrap 的高性能和可靠性，已经被市场所证明，其应用范围涉及药物研发、食品安全、环境监测、司法检验等众多领域，包括 1. 药物发现和开发各阶段，代谢产物鉴定，杂质研究 ; 2. 食品安全化学残留物筛查； 3. 环境有害物质监控； 4. 体育比赛兴奋剂的确认检测 ； 5. 法医毒品毒物检测等各个领域

Q Exactive Focus 四极杆静电场轨道阱台式高分辨质谱

Q Exactive Focus 是基于 Orbitrap 技术的台式高分辨质谱，将高性能四极杆的母离子选择性与高分辨的准确质量数（HR/AM）Orbitrap 检测技术相结合，提供优异性能和出色多功能性。 Q Exactive Focus 质谱仪能进行高精度的目标杂质筛选或非目标杂质鉴定，高品质的数据可提供更加可靠的杂质定性和定量检测。

● 高性能四极杆具有精确的母离子选择性和高效的离子传输能力，有效地降低噪音
● 高达 70,000 FWHM 的分辨率以及 < 1 ppm 的质量精度实现可靠的鉴定
● 多重检测和先进的信号处理技术能够更好的与 UHPLC 兼容，确保数据采集速度以提高通量
● 在 MS 和 MS/MS 模式下快速有效的正负切换确保在单次运行中检测更多化合物

高质量精度获得准确的杂质鉴定结果

Q Exactive Focus 扫描速度可与 UHPLC 完美兼容，在对甲萘威的检测中，无论是低浓度的数据点还是高浓度的数据点 Q Exactive Focus 都获得了小于 1ppm 的精确分子量。高质量精度贯穿整个采样过程，每个采样点的数据都值得信赖，无需经过谱图的平均，可以生成准确的元素组成。

在生成母离子的元素组成之后，为了进一步对杂质结构进行解析，还需要计算碎片离子的元素组成，二级质谱的质量精度直接影响碎片元素组成的准确性。 Q Exactive Focus 对于二级碎片，仍然可以保持高的质量精度，保证元素组成和裂解机理的准确性。

超高分辨率解锁杂质同位素信息

高分辨高质量精度（HRAM）的一级和二级质谱数据是未知杂质分析的有力工具，但这并非是用来结构解析的唯一依据， Q Exactive Focus 具有比常规高分辨更高的分辨率（70,000 FWHM），超高的分辨率可用于进一步解锁同位素信息，如下图中，可将 15N 与 13C 同位素分离，由此可判断该化合物中含有元素 C 和 N，进一步通过两者同位素丰度比，可判断出化合物中 C 和 N 的元素比例 , 获得更准确而唯一的杂质鉴定结果。

高灵敏度带来卓越的杂质定量能力

质量轴优越的稳定性

长期质量轴稳定性实验考察结果表明， Q Exactive Focus 对实验室环境有很强的耐受性，仅使用外标校正就能够在温度波动的情况下保持长期稳定的质量准确度。

药物中的杂质在不同电离极性之间的电离效率可能会有巨大差异。而在 MS 和 MS/MS 模式下扫描间正负极性的快速切换，确保 Q Exactive Focus 系统能够在单次色谱运行中最大限度地检测和鉴定杂质。

数据分析

杂质的种类繁多，来源广泛，即使是相同元素组成的化合物，结构也可能完全不同，所以需要专业的分析软件对采集到的数据进行分析，对可能的杂质进行有效的提取和分析，对推测的结构式进行判断。

专业杂质分析软件

Compound Discoverer（化合物发现者）是智能的小分子化合物发现和鉴定软件。研究人员使用该软件，可以方便的实现以下功能：

● 可根据预设的分类对不同条件下的样品进行分组和批量处理；
● 根据研究需要设定自定义的数据处理流程；
● 利用多种先进的处理技术：多重质量亏损过滤（MMDF）、同位素过滤（IPF）、碎片离子检索（FISh Scoring）等功能对预期和未知的有关物质进行提取分析；
● 在结果浏览中直观的获得不同条件下样品差异比对结果。

Mass Frontier 专业的结构解析软件为质谱谱图的管理、评估和解析提供精密的特性。通过调用丰富的碎裂数据，可快速的对母药碎片结构进行了准确推测和归属，通过对杂质与母药的比对分析，可进一步对杂质变化位点进行推测，最终获得全面的杂质鉴定结果。

使用 Mass Frontier 软件，研究人员可以方便的从已采集的数据中获取以下信息：

● 化合物的裂解机理

因为杂质的结构和母药的结构往往类似或者具有渊源，所以了解母药的裂解规律可以帮助判断杂质的碎片结构，进一步推测出杂质的结构。

以前的方法仅仅依靠研究者的个人经验，或者纯理论的计算，使得数据分析的重现性和准确性受到了限制。

Mass Frontier 所含有的 Fragmentation Library 碎裂机理谱图库是从现存的所有关于质谱的出版物中收集而来，几乎涵盖了所有已发表的文献。每一种机理，连同其化学结构，都经过人工和自动核对，然后连同标题、作者及信息来源等附带信息一块储存于谱图库中。谱图库所收集的信息，加上通用的电离、碎裂和重组规则，为碎裂机理的预测提供了有力的保障。 Mass Frontier 还可以允许用户创建基于客户自定义碎裂机理上的谱图库，并能学会并运用这些机理来智能预测碎片分子。

● 有关物质的检获

一些杂质组分会因为信号响应太低，或者形成的色谱峰不够尖锐，而被研究人员忽略，但是含量很低的毒性杂质严重的影响药物安全性，漏检不仅会极大的影响用药的安全性，也会间接影响到新药申报。

Mass Frontier 的 Fragment Ion Search (FISh) 可通过过滤无论是由理论裂解预测还是由实验 MSn 质谱谱树
获得的一组裂解碎片可对结构相似化合物进行快速筛选，通过杂质与母药的碎片比对查找，精确的找出所有有关杂质。