Entwicklung einer bioanalytischen Methode auf Basis grüner Chemie mit Response-Surface-Methodik zur Analyse von Febuxostat und Indomethacin im Kaninchenplasma

Warum sauberere Arzneimittelanalysen wichtig sind

Viele Menschen mit Gicht nehmen mehr als ein Medikament gleichzeitig ein, etwa Febuxostat zur Senkung des Harnsäurespiegels und Indomethacin zur Linderung schmerzhafter Anfälle. Um sicherzustellen, dass diese Arzneimittel sicher und wirkungsvoll sind, müssen Forschende messen, wie viel von jedem Wirkstoff im Blut zirkuliert. Diese Studie zeigt, wie ein Labortest entwickelt wurde, der beide Wirkstoffe gemeinsam im Kaninchenblut messen kann und gleichzeitig den Einsatz schädlicher Chemikalien reduziert — ein Beispiel dafür, wie medizinische Analytik sowohl intelligenter als auch umweltfreundlicher werden kann.

Zwei Gichtmedikamente gleichzeitig verfolgen

Ärztinnen und Ärzte verschreiben Febuxostat und Indomethacin oft zusammen: Das eine steuert langfristig den Harnsäurespiegel, das andere lindert Entzündungen während akuter Anfälle. Bestehende Labormethoden eigneten sich jedoch nicht gut, um beide Arzneistoffe gleichzeitig im Blut nachzuverfolgen — vor allem nicht unter Berücksichtigung der Umweltverträglichkeit. Die Autoren setzten sich zum Ziel, einen einzigen Test zu entwickeln, der Febuxostat und Indomethacin nebeneinander im Plasma überwachen kann und damit klare Informationen für künftige Studien zu Dosierung, Wechselwirkungen und Therapieansprechen liefert.

Die Labormethode umweltfreundlicher gestalten

Ein zentrales Ziel der Arbeit war, den Test schonender für Menschen und Umwelt zu machen. Viele gebräuchliche Laborsolventien wie Acetonitril und Methanol sind zwar wirksam, aber toxisch und weniger nachhaltig. Das Team wählte daher Ethanol, ein weniger gefährliches und stärker nachwachsendes Lösungsmittel, das beide Wirkstoffe dennoch gut löst. Ethanol wurde sowohl zur Trennung der Substanzen auf der Chromatographiesäule als auch zum Herauslösen aus dem Kaninchenplasma in einem einfachen Protein-Fällungsschritt verwendet. Um die Umweltfreundlichkeit ihres Ansatzes zu bewerten, nutzten die Forscher mehrere moderne „grüne“ Bewertungswerkzeuge — ComplexGAPI, AGREE, RGB und AMGS — die Faktoren wie Chemikalientoxizität, entstehende Abfälle, Energieverbrauch und allgemeine Praktikabilität berücksichtigen. Die Methode erzielte einen sehr geringen Abfallfaktor und hohe Grünscores, was darauf hindeutet, dass sie im Vergleich zu herkömmlichen Ansätzen mit aggressiveren Lösungsmitteln vorteilhaft abschneidet.

Die Methode von Grund auf gestalten

Statt sich auf Versuch und Irrtum zu verlassen, nutzten die Forschenden eine strukturierte „Quality by Design“-Strategie, um den Test feinzujustieren. Sie konzentrierten sich auf drei Schlüsselparameter: den pH-Wert des Puffers, den Ethanolanteil und die Flussrate der mobilen Phase durch die Chromatographiesäule. Mithilfe eines statistischen Werkzeugs, des zentralen zusammengesetzten Designs, führten sie 20 gezielt ausgewählte Experimente durch und maßen, wie gut die Signale der beiden Wirkstoffe getrennt waren und wie symmetrisch die Peaks erschienen. Die computerbasierte Analyse dieser Versuche zeigte auf, welche Einstellungen wirklich entscheidend waren, und zeichnete einen „Designraum“ — ein sicheres Betriebsfenster — in dem die Methode zuverlässig bleibt. Innerhalb dieses Fensters identifizierte das Team ideale Bedingungen, die in wenigen Minuten klare, scharfe Peaks für beide Wirkstoffe lieferten.

Nachweis der Zuverlässigkeit des Tests

Nach Festlegung der besten Einstellungen unterzogen die Wissenschaftler die Methode einer Reihe von Prüfungen, wie sie auch von Regulierungsbehörden gefordert werden. Sie zeigten, dass die Methode über einen weiten Bereich von Wirkstoffkonzentrationen linear reagiert, von sehr niedrigen bis zu relativ hohen Plasmakonzentrationen. Wiederholte Messungen am selben Tag und an unterschiedlichen Tagen ergaben nahezu identische Ergebnisse und demonstrierten damit eine hohe Präzision. Zudem bestätigten sie, dass die Methode die Wirkstoffe weitgehend aus dem Plasma zurückgewinnt, dass natürliche Blutbestandteile nicht stören und dass die Wirkstoffkonzentrationen unter typischen Lager- und Handhabungsbedingungen stabil bleiben. Zusammengenommen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass die Methode genau, konsistent und robust genug ist, um pharmakokinetische Studien und Monitoring zu unterstützen.

Was das für Patientinnen, Patienten und die Umwelt bedeutet

Vereinfacht gesagt liefert diese Arbeit einen zuverlässigen Labortest, der zwei wichtige Gichtmedikamente gleichzeitig messen kann und dabei den Einsatz gefährlicher Chemikalien und Abfall reduziert. Obwohl die Studie im Kaninchenplasma und in einem einzelnen Labor durchgeführt wurde, lässt sich der Ansatz auf andere Wirkstoffe und Systeme übertragen. Wenn mehr Forschende diese kombinierten „Quality by Design“- und Prinzipien der grünen Chemie übernehmen, kann die medizinische Analytik nicht nur aussagekräftiger für die Patientenversorgung werden, sondern auch sicherer für Laborpersonal und weniger schädlich für die Umwelt.

Zitation: Ansary, A., Piyongsola, Paul, B. et al. Development of a green chemistry based bioanalytical method using response surface methodology to analyze febuxostat and indomethacin in rabbit plasma. Sci Rep 16, 5645 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36517-y

Schlüsselwörter: Gichtbehandlung, grüne analytische Chemie, Flüssigkeitschromatographie, Febuxostat, Indomethacin