PL9006: Key publications on the characterization of vaccines with multi-angle and dynamic light scattering

Význam tématu

Charakterizace vakcín na úrovni velikosti, distribuce a stability je zásadní pro zajištění jejich bezpečnosti a účinnosti. Multiúhlové laserové rozptylování (MALS) ve spojení s dynamickým rozptylem světla (DLS) a polem řízenou frakcionací (FFF) umožňuje detailní analýzu různých forem vakcín, včetně virových částic, virus-like partiklí, lipidových nanocarrierů, polysacharidů a proteinových konjugátů.

Cíle a přehled studie / článku

Dokument shrnuje klíčové publikace využívající MALS a DLS pro charakterizaci vakcín a jejich nosičů. Přehled je strukturován dle kategorií: virové částice, virus-like partikly, nanostruktury, RNA/DNA vektory, polysacharidy, protein-polysacharidové konjugáty, antigenní proteiny a peptidy.

Použitá metodika a instrumentace

Hlavní metody a přístrojové vybavení:

• Asymetrická a klasická FFF (Flow Field-Flow Fractionation)
• MALS – multiúhlové laserové rozptylování světla
• DLS – dynamické rozptylování světla
• AF4-UV-MALS – pole řízená frakcionace s UV detekcí
• HPLC-SEC – velikostní vylučovací chromatografie
• DSC – diferenciální skenovací kalorimetrie
• EM – elektronová mikroskopie

Hlavní výsledky a diskuse

Publikace demonstrují schopnost analyzovat velikostní distribuci, koncentraci částic, agregaci, stabilitu a interakce vakcínových složek v různých podmínkách. Díky kombinaci FFF s MALS a DLS bylo možné:

• kvantifikovat počty a velikost virových částic a VLP
• srovnávat stabilitu v různých roztocích
• optimalizovat formulace lipidových nanonosičů pro mRNA vakcíny
• monitorovat skládání proteinových konjugátů
• vyhodnocovat termální stabilitu polysacharidových vakcín

Přínosy a praktické využití metody

Použití MALS, DLS a FFF přináší:

• rychlou kvalifikaci fyzikálně-chemických vlastností
• vysokou citlivost a reprodukovatelnost
• možnost miniaturizace a vysokoprůchodnost
• podporu preklinických a klinických studií
• zavedení PAT (Process Analytical Technology) v produkci vakcín

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další vývoj v oblasti:

• integrovaných on-line systémů pro reálný čas monitoringu
• kombinace rozptylových technik s pokročilou spektroskopií a hmotnostní spektrometrií
• umělé inteligence a strojového učení pro analýzu dat
• nových nosičů a adjuvans pro vakcíny

Závěr

Multiúhlové a dynamické rozptylové techniky ve spojení s frakcionací představují nezastupitelný nástroj pro komplexní charakterizaci vakcín a jejich nosičů. Jejich aplikace přispívá k rychlejšímu vývoji a kontrole kvality bezpečných a účinných vakcín.

Reference

1. Bousse T. et al. Quantitation of influenza virus using field-flow fractionation and multi-angle light scattering for quantifying influenza A particles. J Virol Methods. 2013;193(2):589-596. DOI:10.1016/j.jviromet.2013.07.026
2. Kim YC. et al. Formulation and coating of microneedles with inactivated influenza virus to improve vaccine stability and immunogenicity. J Control Release. 2010;142(2):187-195. DOI:10.1016/j.jconrel.2009.10.013
3. Wie Z. et al. Biophysical characterization of influenza virus subpopulations using field flow fractionation and multiangle light scattering. J Virol Methods. 2007;144(1-2):122-132. DOI:10.1016/j.jviromet.2007.04.008
4. Kramer RM. et al. Development of a stable virus-like particle vaccine formulation against chikungunya virus. J Pharm Sci. 2013;102(12):4305-4314. DOI:10.1002/jps.23749
5. Pease LF. et al. Quantitative characterization of virus-like particles by asymmetrical flow field-flow fractionation. Biotechnol Bioeng. 2009;102(3):845-855. DOI:10.1002/bit.22085
6. Mildner R. et al. Improved multidetector asymmetrical-flow field-flow fractionation method for particle sizing of lipid-based nanocarriers for RNA delivery. Eur J Pharm Biopharm. 2021;163:252-265. DOI:10.1016/j.ejpb.2021.03.004
7. Caputo F. et al. Measuring particle size distribution by asymmeric flow field flow fractionation. Mol Pharm. 2019;16(2):756-767. DOI:10.1021/acs.molpharmaceut.8b0103
8. Hassett KJ. et al. Impact of lipid nanoparticle size on mRNA vaccine immunogenicity. J Control Release. 2021;335:237-246. DOI:10.1016/j.jconrel.2021.05.021
9. Yang Y. et al. Stabilization study of inactivated foot and mouth disease virus vaccine by size-exclusion HPLC and differential scanning calorimetry. Vaccine. 2017;35(18):2413-2419. DOI:10.1016/j.vaccine.2017.03.037
10. Lockyer K. et al. Structural correlates of carrier protein recognition in tetanus toxoid-conjugated bacterial polysaccharide vaccines. Vaccine. 2015;33(11):1345-1352. DOI:10.1016/j.vaccine.2015.01.046