SIMI: A Different Approach to Revealing Dangerous Subvisible Impurities

Význam tématu

Rozpoznání subviditelných cizích částic v léčivých biologikách je klíčové pro ochranu pacientů před imunitními reakcemi, smrtelnými incidenty a nákladnými staženími z trhu. Moderní výrobní procesy biologik vyžadují vysoce výkonné technologie pro identifikaci a kvantifikaci extrinsických kontaminantů v reálném čase.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem Application Note je představit novou metodu SIMI – side illumination membrane imaging – dostupnou na platformě Aura. Studie demonstruje principy SIMI, její výhody oproti tradičnímu brightfieldovému zobrazování (BMI) a doplňuje ji o fluorescence membrane microscopy (FMM) pro komplexní analýzu subviditelných částic.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda SIMI využívá šikmé boční osvětlení membránové destičky, kdy světlo dopadá paralelně k povrchu. Cytlům s vysokým refrakčním indexem a rigidní strukturou – jako jsou mikroplasty, sklo či polypropylen – umožňuje silné boční rozptylení světla. Intenzita SIMI se vyjadřuje na relativní škále od –122 do +255, kde záporné hodnoty indikují materiály s nižším lomovým indexem (např. kovové částice) a kladné vysoké profilující částice. Pro porovnání jsou k dispozici

• BMI (brightfield),
• SIMI (side illumination),
• FMM (fluorescenční režim s Thioflavin T).

Aura instrumentace zahrnuje membránovou destičku, modul bočního osvětlení, epi-illuminaci a detekci fluorescence.

Hlavní výsledky a diskuse

• Rozlišení proteinových agregátů a plastových mimetik (ETFE) – v BMI jsou vizuálně podobné, v SIMI vykazují plastová zrna silnou kladnou intenzitu, na rozdíl od měkkých proteinových částic.
• Identifikace skleněných a polypropylenových částic – transparentní sklo a plast se v SIMI profilují díky riginitě, což usnadňuje detekci i při nízkém kontrastu v médiu.
• Detekce vláken – vláknité kontaminanty vykazují nízký aspektový poměr a silný SIMI signál.
• Rozlišení reziduálních magnetických kuliček Dynabeads v CAR-T terapiích – negativní SIMI profil odlišuje tyto částice od buněk a ostatních kontaminantů.
• Charakterizace malomolekulárních krystalů – rozlišení amorfních a krystalických forem API pomocí morfologie a SIMI signálu.
• Analýza kompozitních částic – kombinace BMI a SIMI odhaluje interakce biologického materiálu s extrinsickými částicemi.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a specifická identifikace cizích částic v biologických vzorcích.
• Vysoká citlivost na rigidiu a refrakční index extrinsických materiálů.
• Snížení rizika drahých stažení léčiv z trhu a zvýšení důvěry v kvalitu produktů.
• Snazší určení zdroje kontaminace v průběhu výrobního procesu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace s pokročilými algoritmy strojového učení pro automatickou klasifikaci částic.
• Rozšíření aplikace SIMI na nové typy biologických a chemických terapií.
• Vývoj nových referenčních materiálů pro kalibraci a validaci.
• Kombinace s dalšími zobrazovacími metodami a automatizovanými pracovními postupy v online monitoringu.

Závěr

Technologie SIMI na platformě Aura představuje robustní třetí zobrazovací režim vedle BMI a FMM, který orthogonálně doplňuje morfologická data o informaci o rigidiu a refrakčním indexu částic. Její nasazení významně zvyšuje schopnost odhalit a charakterizovat extrinsické subviditelné kontaminanty v biologických produktech.

Reference

1. Jiao N et al. Characterization of Subvisible Particles in Biotherapeutic Prefilled Syringes: The Role of Polysorbate and Protein on the Formation of Silicone Oil and Protein Subvisible Particles After Drop Shock. Journal of Pharmaceutical Sciences. 109(1):640–645. DOI:10.1016/j.xphs.2019.10.0662
2. Japan: 1.6 Million Moderna Vaccine Doses Recalled; Novavax Replacement Deal Signed. Pharmaceutical Technology, 2021.
3. SiO2-Glass-Related Recalls in Pharma. Scribd Report, 2025.
4. Mylan and Hospira Both Recall Injected Drugs After Particulate Discovered In Vials. Fierce Pharma, 2017.
5. Hospira Recalls Cancer Drug After Finding Carboplatin Crystals. FDA News, 2015.
6. What Is Darkfield Microscopy? Evident (Olympus), 2024.
7. Development and Interlaboratory Evaluation of a NIST Reference Material RM 8634 for Protein Aggregate Mimetics. NIST, 2023.
8. Kiyoshi M et al. Collaborative Study for Analysis of Subvisible Particles Using Flow Imaging and Light Obscuration. Journal of Pharmaceutical Sciences. 108(2):832–841. DOI:10.1016/j.xphs.2018.08.006