Accurate Particles Characterization in Lipid Nanoparticle Therapies

Význam tématu

Lipidové nanočástice představují klíčovou platformu pro cílené doručování genetického materiálu a biologických léčiv. Jejich schopnost nést velké molekuly s nízkou imunogenicitou a snadnou výrobní škálovatelnost je demonstrována úspěchem mRNA vakcín proti COVID-19. Pro zachování kvality a bezpečnosti je však nezbytné precizní měření subviditelných částic v nízkých objemech.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem této studie je demonstrovat použití systému Aura GT s technikami Backgrounded Membrane Imaging (BMI) a Fluorescence Membrane Microscopy (FMM) pro spolehlivou charakterizaci subviditelných částic v objemech již od 25 µl. Studie porovnává dva formulované vzorky LNP s různými pufry a vystavené termálnímu i cyklickému mražení.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika zahrnuje následující kroky

• Příprava dvou vzorků LNP s lipidovou směsí podobnou vakcínám Moderna obsahující ionizovatelné lipidy PEG-DMG a SM-102
• Dynamická světelná rozptyl (DLS) pro stanovení průměrných velikostí částic (110 nm a 140 nm)
• Stresové podmínky: 80 °C po dobu 2 hodin a tři cykly mrazení na –80 °C a rozmrazení na 23 °C
• Formulace v pufrech: acetátovým, PBS a glycin-argininovém o pH 4,8 a 10,6
• Analýza subviditelných částic pomocí Aura GT systému s BMI a FMM po obarvení SYBR Gold assay
• Filtrační testy s opakovanou filtrací přes 0,2 µm membrány

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza ukázala výrazné množství částic ≥2 µm v nenarušených vzorcích (>2×10 6 ml−1). Mrazové cykly zvýšily počet částic o 25–47 %, zatímco tepelný stres vedl k 5–10× nižším počtům částic napříč rozsahem. Rozdíly mezi vzorky A a B se projevily v relativním nárůstu malých či velkých částic podle typu stresu. SYBR Gold fluorescence odhalila unikající nukleové kyseliny po mrazových cyklech, což potvrzuje praskání obalů a agregaci. Formulace v různých pufrech neměla statisticky významný vliv na počty částic. Filtrační testy ukázaly, že částice se mohou znovu tvořit po jedné i více filtracích, což naznačuje dynamickou stabilitu formulace.

Přínosy a praktické využití metody

Úspora objemu vzorku již od 25 µl umožňuje rychlou a nákladově efektivní kontrolu kvality. Kombinace BMI a FMM zajišťuje současné vyhodnocení fyzikálních částic a detekci unikajícího genetického materiálu. Metoda je vhodná od raného vývoje LNP přes optimalizaci formulace až po kontrolu finálního produktu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření aplikace této techniky na komplexnější biokonjugáty a lipidové formy pro genovou terapii. Integrace automatizované analýzy s umělou inteligencí může dále zvýšit citlivost a efektivitu detekce subviditelných částic. Dlouhodobé studie stability za různých skladovacích podmínek přispějí k lepšímu pochopení dynamiky agregace.

Závěr

Studie potvrzuje, že systém Aura GT poskytuje robustní a citlivou metodu pro studium stability LNP. Jasně odlišuje vliv tepelných a mrazových stresů na agregaci a únik nukleových kyselin. Nízký objem vzorku a vysoká průchodnost analýzy podporují praktické využití při vývoji a výrobě moderních lipidových léčebných systémů.

Reference

1. Xu L, Wang X, Liu Y, Yang G, Falconer RJ, Zhao C. Lipid Nanoparticles for Drug Delivery. Advanced NanoBiomed Research. 2022;2:2100109. doi:10.1002/anbr.202100109
2. Ball RL, Bajaj P, Whitehead KA. Achieving long-term stability of lipid nanoparticles examining the effect of pH temperature and lyophilization. International Journal of Nanomedicine. 2016;12:305-315. doi:10.2147/IJN.S123062
3. Trenkenschuh E, Savšek U, Friess W. Formulation process and storage strategies for lyophilizates of lipophilic nanoparticulate systems based on paliperidone palmitate and solid lipid nanoparticles. International Journal of Pharmaceutics. 2021;606:120929. doi:10.1016/j.ijpharm.2021.120929