RP-HPLC‑Methodenentwicklung und -optimierung mit Box–Behnken‑Design zur gleichzeitigen Bestimmung von vier antiviralen Wirkstoffen in Darreichungsformen

Warum die Überprüfung von Arzneimitteln wichtig ist

Wenn neue Krankheiten auftreten, greifen Ärztinnen und Ärzte häufig auf vorhandene antivirale Medikamente zurück, statt jahrelang auf völlig neue Wirkstoffe zu warten. Bevor diese umgenutzten Medikamente jedoch an Patientinnen und Patienten gelangen, müssen Labore bestätigen, dass jede Tablette und jede Ampulle tatsächlich die korrekte Menge jedes Wirkstoffs enthält. Dieser Artikel beschreibt, wie Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler einen schnellen, zuverlässigen und nachhaltigeren Labortest entwickelten, um vier wichtige während der COVID‑19‑Pandemie eingesetzte Virostatika in einem einzigen Lauf zu messen.

Vier Virenbekämpfer in einem Test

Die Studie konzentriert sich auf vier antivirale Wirkstoffe: Favipiravir, Sofosbuvir, Ledipasvir und Remdesivir. Jeder dieser Wirkstoffe richtet sich gegen RNA‑Viren, also solche, die RNA als genetisches Material verwenden – darunter auch das Coronavirus, das COVID‑19 verursacht. Da diese Substanzen bereits für andere Infektionen wie Hepatitis C und Influenza zugelassen sind, wurden sie während der Pandemie als Kandidaten für ein Umwidmen intensiv untersucht. Qualitätskontrolllabore testen die Wirkstoffe jedoch üblicherweise einzeln, was Zeit, Lösungsmittel und Personal beansprucht. Die Forschenden hatten sich zum Ziel gesetzt, eine einzelne Labor‑Methode zu entwickeln, die alle vier Wirkstoffe zuverlässig in realen pharmazeutischen Produkten messen kann.

Wie der Laborscan funktioniert

Das Team nutzte eine weit verbreitete Trenntechnik, die Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC), die man sich als eine ausgeklügelte Filterung in einer Säule vorstellen kann. Eine Flüssigkeit, die die gelösten Wirkstoffe trägt, fließt durch ein gepacktes Rohr, und jede Chemikalie bewegt sich mit ihrer eigenen Geschwindigkeit, abhängig davon, wie stark sie an das Packungsmaterial und die mobile Phase bindet. Ein Detektor zeichnet dann auf, wann jeder Wirkstoff die Säule verlässt und als separater Peak im Diagramm erscheint. Die Wissenschaftler wählten einen gängigen Säulentyp und eine einfache Lösung aus wässrigem Puffer und Acetonitril, einem häufig verwendeten organischen Lösungsmittel, um die Methode für routinemäßige Krankenhaus‑ und Fabriklabore praktikabel zu halten.

Gezieltes Feinabstimmen der Bedingungen

Statt einzelne Parameter nacheinander durch Ausprobieren zu verändern, nutzten die Forschenden ein statistisches Planungsinstrument, das Box–Behnken‑Design, das Teil einer breiteren „Quality by Design“‑Philosophie ist. Sie konzentrierten sich auf drei zentrale Stellschrauben, die beeinflussen, wie gut die Wirkstoffe getrennt werden und wie lange der Lauf dauert: den Säuregrad (pH) des Puffers, den Anteil an Acetonitril und die Fließgeschwindigkeit der mobilen Phase. Mit nur fünfzehn sorgfältig ausgewählten Experimenten erstellten sie mathematische Gleichungen, die beschreiben, wie diese Parameter die Trennschärfe zwischen den Wirkstoffpaaren und die gesamte Analysendauer beeinflussen. Computergenerierte Darstellungen dieser Gleichungen halfen ihnen, Bedingungen zu finden, die alle vier Peaks deutlich trennen und gleichzeitig die Laufzeit angemessen kurz halten.

Nachweis von Vertrauenswürdigkeit und Sicherheit

Nach der Auswahl der optimalen Bedingungen überprüfte das Team die Methode gründlich unter realen Bedingungen. Sie zeigten, dass das Detektorsignal innerhalb relevanter Konzentrationsbereiche linear mit der Wirkstoffkonzentration ansteigt, dass die gemessenen Werte sehr nah an den wahren Werten liegen und dass wiederholte Messungen nahezu identische Ergebnisse liefern. Die Methode konnte niedrige Wirkstoffkonzentrationen nachweisen und die Wirkstoffe von anderen Bestandteilen in kommerziellen Tabletten und Injektionsformulierungen unterscheiden. Neben der Leistungsbewertung untersuchten die Autorinnen und Autoren auch die Umweltverträglichkeit und praktische Anwendbarkeit des Verfahrens mit mehreren modernen Bewertungsinstrumenten, die „Grünheit“, Praktikabilität und Gesamtqualität einschätzen; die Ergebnisse zeigten ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Genauigkeit, Ressourceneinsatz und alltäglicher Nutzbarkeit.

Was das für die öffentliche Gesundheit bedeutet

Im Kern zeigt der Artikel, dass eine einzelne, gut abgestimmte HPLC‑Konfiguration vier wichtige antivirale Wirkstoffe in Pharmazeutika zuverlässig gleichzeitig messen kann. Für Qualitätskontrolllabore bedeutet das weniger Einzeltests, weniger Lösungsmittelverbrauch und schnellere Prüfungen von Arzneimittelchargen. Im weiteren Zusammenhang der Pandemievorsorge erleichtern derartige optimierte Methoden die Überwachung von Beständen umgenutzter Virostatika und das Aufspüren minderwertiger oder gefälschter Produkte, was sichere und effizientere Behandlungsoptionen unterstützt, wenn rasches Handeln erforderlich ist.

Zitation: Ghazy, F.H., El-Bagary, R.I., Fahim, S.H. et al. A Box–Behnken design–assisted RP-HPLC method development and optimization for simultaneous determination of four antiviral drugs in pharmaceutical dosage forms. Sci Rep 16, 14733 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-50549-4

Schlüsselwörter: antivirale Wirkstoffe, HPLC, Arzneimittel‑Qualitätskontrolle, COVID-19, Methodenentwicklung