Systems for lipid nanoparticle (LNP) production

Význam tématu

Inovativní formulace lipidových nanočástic (LNP) se zásadně prosadila jako klíčový nástroj pro doručování biologicky aktivních látek, zejména nukleových kyselin, včetně mRNA vakcín proti onemocnění COVID-19. Precizní řízení velikosti, distribuce částic a míry enkapsulace je nezbytné pro stabilitu, účinnost a škálovatelnost výrobních procesů v biotechnologii a farmaceutickém průmyslu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem prezentovaného materiálu je představit technologii Impingement Jets Mixing (IJM) od společnosti KNAUER a její implementaci ve stolním zařízení NanoScaler i ve větších výrobních jednotkách NanoProducer. Text demonstruje vhodnost IJM pro vývoj a optimalizaci LNP formulací od laboratorního měřítka až po předklinickou a komerční výrobu.

Použitá metodika a instrumentace

Pro výrobu a formulaci LNP byla použita sestava:

• Vysokotlaké dávkovací čerpadlo (řada 80P)
• Koríolisovy průtokoměry pro přesné měření a kontrolu průtoků
• Impingement Jets Mixery s různou geometrií míchacích komor (pět přednastavených, možnost vlastního návrhu)
• Inlet a outlet rozvody (manifoldy) pro oddělené přívody lipid/ethanol a API/bufr
• Zastavovací (quenching) modul pro zastavení růstu částic
• Sterilní filtrační moduly a systém CIP (cleaning-in-place) v nerezovém rámu
• Software pro dálkové řízení a sběr dat s možností 21 CFR Part 11

Hlavní výsledky a diskuse

Laboratorní stolní systém NanoScaler umožnil:

• Formulovat LNP ve velikostním rozmezí 40–150 nm s polydisperzitou PdI ≤0,2
• Enkapsulaci nukleových kyselin (mRNA, siRNA, pDNA) s účinností enkapsulace >93 %
• Srovnání s „herringbone“ mikrofluidickým čipem prokázalo obdobné vlastnosti částic a nižší variabilitu
• Dolaďování velikosti částic změnou celkového průtoku, kdy vyšší průtok vedl k menším částicím
• Škálování produkce z 1 ml až na 50 ml a více bez ztráty kvality částic

Přínosy a praktické využití metody

Metoda IJM nabízí:

• Nízkou spotřebu vzácného API během vývojových studií
• Rychlé testování variant lipidových složení a poměrů fází
• Snadné rozšíření od předklinických dávek (desítky ml) k větším objemům až stovky ml
• Integrovatelný CIP systém pro validovatelné čištění a minimalizaci kontaminace
• Možnost propojení se zařízením pro chromatografickou purifikaci

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry rozvoje zahrnují:

• Automatizované linky s vyšší paralelizací a online analytikou pro monitorování kvality v reálném čase
• Rozšíření aplikace IJM i na jiné nosné materiály (polymery, hybridní částice)
• Integraci do GMP prostředí pro výrobu klinických a komerčních dávek vakcín a léčiv
• Vývoj menších, přenosných přístrojů pro rychlé screeningové studie na místě

Závěr

Impingement Jets Mixing technologie prokázala vysokou flexibilitu, reprodukovatelnost a škálovatelnost výroby lipidových nanočástic nesoucích nukleové kyseliny. Díky variabilitě míchacích jednotek a přesnému řízení parametrů proudění umožňuje efektivní vývoj a přímé navázání na předklinickou i komerční produkci s validovatelnými postupy.

Reference

Seznam literatury nebyl v textu uveden.