Les complexités analytiques - Agence de l`Eau Seine Normandie

Les difficultés analytiques pour la
détermination des composés
pharmaceutiques
L. AMALRIC
BRGM, Service MMA, 3 Avenue C. Guillemin, BP 36009, 45060 Orléans Cedex 2.
Colloque "Résidus de médicaments et eau" 01/10/2008
Composé
Log Kow
pKa
Formule
Analgesic and antiinflammatories
Ketoprofen
3.12
4.45
Naproxen
3.18
4.15
Ibuprofen
3.97
4.91
Indomethacine
4.27
4.5
Diclofenac
4.51
4.14
Mefenamic acid
5.12
4.2
Acetaminophen
0.46
9.38
Propyphenazone
1.94
nd
C16H14O3
C14H14O3
C13H18O2
C19H16ClNO2
C14H10Cl2NO2
C15H15NO2
C8H9NO2
C14H18N2O
Lipid regulators andcholesterol loweringstatin
Clofibric acid
nd
nd
Gemfibrozil
4.77
nd
Bezafibrate
4.25
nd
Pravastatin
3.1
nd
Mevastatin
3.95
nd
drugs
C10H11O3Cl
C15H22O3
C19H20ClNO4
C23H36O7
C25H38O5
Psychiatric drugs
Carbamazepine
Fluoxetine
Paroxetine
C15H12N2O
C17H18F3NO
C19H20FNO3
Anti-ulcer agent
Lansoprazole
2.47
3.82
3.95
2.58
7
8.7
nd
8.73
C16H14F3N3O2S
Histamine H1 and H2 receptor
Loratadine
5.20
Famotidine
−0.64
Ranitidine
0.27
antagonists
nd
nd
nd
C22H23ClN2O2
C8H15N7O2S3
C13H22N4O3S
Antibiotics
Erythromycin
Azythromycin
Sulfamethoxazole
Trimethoprim
Ofloxacin
3.06
4.02
0.89
0.91
nd
8.8
8.74
6.0
7.12
nd
C37H67NO13
C38H72N2O12
C10H11N3O3S
C14H18N4O3
C18H20FN3O4
b-Blockers
Atenolol
Sotalol
Metoprolol
Propranolol
0.16
0.24
1.88
nd
9.6
nd
9.68
nd
C14H22N2O3
C12H20N2O3S
C15H25NO3
C16H21NO2
> Large famille de
composés ayant des
propriétés physicochimiques différentes
> Méthode multirésidus
complexe à mettre au
point
>2
Les méthodes d’analyses
> Nombreuses méthodes publiées dans la
littérature internationale
> Pas de méthode normalisée au niveau
français ou européen
> Difficulté pour appréhender
l’intercomparabilité des données
> Un essai interaboratoire dans le cadre
du projet européen NORMAN
>3
Prélèvement et délai de conservation
>
>
Méthodes publiées : nombreux détails
expérimentaux mais peu d’étude ou de données
sur la stabilité des composés pharmaceutiques
dans l’eau ou dans les extraits
Estuaire de la Seine et effluent de STEP *
•
•
•
>
Pas de perte des composés après 8 jours de stockage des
échantillons d’eaux à 4 °C, avec ou sans additif (methanol
5%, formalin 5%)
Pas de perte dans les extraits pendant 7 jours
Diclofénac, aspirine, carbamazépine, ketoprofen, acide
clofibrique, gemfibrozil, clofibrate, naproxen
On s’appuie sur les normes pour les analyses
des composés organiques dans les eaux
•
•
Délai de 24-72h entre le prélèvement et l’extraction
Température de 4°C, obscurité
* Togola et al., Anal Bioanal Chem (2007) 388:627–635
>4
Méthodes
> Filtration, extraction des composés et analyse par
GC/MS(MS) avec dérivation et/ou LC/MS(MS)
> Méthode multirésidus la plus courante = extraction en
phase solide et analyse par LC/MS(MS)
> Propriétés physico-chimiques des molécules très
différentes
•
•
•
•
Solubilité dans les solvants : partage octanol/eau (logKow)
Polarité : substances peu polaires à très polaires
Persistance : stables, hydrolysables, métabolisables
pKa = acidité/basicité
Importance du choix du support d’extraction
>5
Préparation de l’échantillon : Extraction sur phase solide
>Corps de seringue (cartouche) de 3 à 8 cm long, rempli d’une phase adsorbante
Conditionnement
Ajout échantillon
Lavage
Elution
Eau
impuretés
Composé
recherché
Solvant A
Solvant B
Solvant C
Principe de l ’extraction SPE
Choix de la phase, des solvants, du pH
rendement d’extraction
>6
Influence de l’adsorbant sur le rendement d’extraction
- Polymères : ENV+ , oasis HLB
- Polymère et échange de cation : oasis MCX
- Non polaire : C18
Eau de rivière dopée à 1 µ/l,
pH naturel
120%
100%
80%
60%
Oasis HLB
Isolute C18
Isolute ENV+
Oasis MCX
40%
20%
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M. Gros et al. Talanta 70 (2006) 678-690
>7
Influence du pH sur le rendement d’extraction
120%
pH naturel
pH ajusté à 2
100%
80%
60%
cartouche
Oasis HLB
40%
20%
0%
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M. Gros et al. Talanta 70 (2006) 678-690
>8
Influence de la matrice
120%
*
100%
*
Eau surface
80%
STEP effluent
60%
STEP influent
40%
20%
analgésiques
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psychiatriques
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B-bloquants
régulateurs lipidiques
cartouche
Oasis HLB
>9
Conditions analytiques LC/MS(MS)
>
>
>
Optimisation de la séparation chromatographique
Optimisation des paramètres MS
LC/MS en mode ESI : deux modes d’ionisation (NI et PI)
> 10
Séparation chromatographique
> Sélection de la colonne chromatographique
> Sélection de la phase mobile : mélange de
solvants, eau et additifs
> Pour obtenir la meilleure séparation pour les
composés recherchés
> 11
Paramètres MS
>
>
>
Choix du mode d’ionisation
pour avoir la meilleure
sensibilité : les 2 modes
sont utilisés
Sélection des ions
précurseurs pour chaque
composé
Optimisation des
paramètres (énergie de
collision, tension cône…)
en injectant chacun des
composés
•
•
Tension pour la sensibilité de
l’ion précurseur
Énergie de collision pour
l’intensité des ions fragments
> 12
Inconvénient de LC/MS ESI = effets de matrice
> La source ESI est très sensible aux autres
composants de la matrice, ce qui conduit à
une suppression ou une surestimation du
signal
> Ajouts dosés (standards) dans l’échantillon
•
long
> Ajouts de standards internes (molécules
deutérées) dans l’échantillon
>
•
•
disponibilité des molécules
coût
Dilution de l’extrait avant analyse
•
Perte en sensibilité
> 13
Essai inter laboratoire européen - projet NORMAN
> 4 composés
•
Ketoprofen, naproxen, ibuprofen, diclofenac
> 3 types d’échantillons en triplicats
•
•
•
Eau de rivière dopée,
Sortie de STEP,
eau MilliQ dopée
> 13 laboratoires
•
issus de 9 états européens
> 14
Les méthodes
*
*
*
*
°
°
*
°
°
*
°
> 15
Eau de rivière dopée
ketoprofen
naproxen
51%
76%
ibuprofen
52%
diclofenac
50%
M. Farré et al. Talanta 76 (2008) 580-590
> 16
Eau STEP
ketoprofen
42%
naproxen
81%
ibuprofen
35%
diclofenac
53%
M. Farré et al. Talanta 76 (2008) 580-590
> 17
Conclusions
> Méthodes d’extractions et d’analyses variées
complexes à mettre en œuvre
•
•
Doivent faire l’objet de validations complètes
Effets de matrice doit être pris en compte, étudiés et maitrisés
> Produits de transformation des composés
pharmaceutiques sont peu ou pas recherchés
•
peuvent contribuer fortement à l’exposition environnementale
> 18