Hassle-free nanoparticle characterization with Stunner

Význam tématu

Charakterizace nanočástic, zejména lipidových nanočástic (LNP), je zásadní pro přesné stanovení nákladu a velikosti částic, což přímo ovlivňuje účinnost cíleného dodání léčiv.

Cíle a přehled studie

Cílem příspěvku bylo představit platformu Stunner, která kombinuje UV/Vis spektroskopii s dynamickým rozptylem světla (DLS) pro rychlou, neinvazivní a vysoce propustnou kvantifikaci nákladu a stanovení velikosti libovolných nanočástic v jediném kroku.

Použitá metodika a instrumentace

• Stunner (Unchained Labs): simultánní měření UV/Vis absorbance s krátkou optickou dráhou a DLS pro hydrodynamický průměr a PDI.
• NanoAssemblr Ignite (Precision NanoSystems): mikrofluidní syntéza LNP s definovanými poměry lipidů a poměrem organického a vodného proudu.
• UV/Vis a DLS podmínky: objem vzorku 2 μl, 5 s akvizice DLS, blank PBS (viskozita 1,002 cP, refrakční index 1,334 při 20 °C).
• Standardy: zlaté nanosféry (106 nm) a referenční spektra nákladových molekul (RNA, DNA, protein, doxorubicin).

Hlavní výsledky a diskuse

• RNA-LNP: lineární kvantifikace RNA (R²>0,99, CV<5 %) a lipidového signálu; velikost a PDI závislé na poměru N/P.
• DNA-LNP: obdobná lineárnost pro DNA (R²>0,99, CV<5 %) a lipidový signál (R²>0,92); variabilní velikost a polydisperzita podle N/P.
• Protein-LNP: dekonvoluce spektrometrického signálu na protein, turbiditu a lipidovou složku (R²>0,99, CV<5 %); hydrodynamický průměr 90–100 nm s PDI>0,2.
• Custom Nanoparticle: referenční spektrum doxorubicinu umožnilo přesnou kvantifikaci (R²>0,99) a sledování změn velikosti a PDI v závislosti na poměru naložených a prázdných liposomů.

Přínosy a praktické využití metody

• Neinvazivní měření bez detergentů, barev a standardních kalibračních křivek.
• Vysoká propustnost: až 96 vzorků za hodinu při minimálním objemu 2 μl.
• Regulační kompatibilita: splnění požadavků US a EP farmakopei, podpora 21 CFR Part 11.
• Flexibilita: aplikace pro RNA, DNA, proteiny, malé molekuly i vlastní nanočástice.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizace a integrace do větších platform pro zvýšení throughput.
• Rozšíření databáze referenčních spekter pro nové nanopartikulární systémy.
• Propojení s chromatografickými technikami pro komplexní analýzu lipidových složek.
• Využití v preklinickém vývoji mRNA terapií, vakcín a dalších nanočásticových léčiv.

Závěr

Platforma Stunner nabízí komplexní a rychlou metodu pro charakterizaci nanočástic, šetří čas i materiál a zajišťuje vysokou přesnost a reprodukovatelnost bez složitých příprav vzorků.

Reference

1. Roces C. et al. Pharmaceutics. 2016;8(3): rapid quantification and validation of lipid concentrations within liposomes.
2. Roces C. et al. Pharmaceutics. 2020;12(11): manufacturing considerations for lipid nanoparticles using microfluidics.
3. Ribeiro L. et al. Scientific Reports. 2018;8(1): use of nanoparticle concentration to understand colloid structure.
4. Hussain M. et al. Pharmaceutics. 2019;11(1): comparative analysis of protein quantification methods in liposomal formulations.
5. Duong V. et al. Molecules. 2020;25(20):4781: preparation of solid lipid nanoparticles by solvent injection.