Identify and Characterize Particles in the Visible Size Range with Aura

Význam tématu

Charakterizace viditelných a subviditelných částic v přípravcích pro parenterální podání je klíčová pro bezpečnost pacientů a splnění požadavků norem USP 788, 790 a 1046. Přítomnost částic větších než 1 µm–100 µm může vést k nežádoucím imunitním reakcím nebo snížení účinnosti léčiva. Tradiční metody často narážejí na omezení, jako je fragmentace částic, nízký kontrast biologických vzorků či ucpávání průtokových systémů, což omezuje spolehlivost analýzy.

Cíle a přehled studie / článku

Tento dokument předkládá ukázku schopností systému Aura a softwaru Particle Vue při detekci a charakterizaci viditelných částic vznikajících v biologických formulacích. Příklady zahrnují standardní polymerní částice ETFE, agregáty adeno-asociovaných virů (AAV), buněčné shluky z CAR-T terapií a vláknité kontaminanty. Cílem je doložit přesné určení velikosti, tvaru a povahy částic v rozsahu až několika set mikrometrů.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu je využita technologie Backgrounded Membrane Imaging (BMI) v souladu s USP 788 Metoda 2. Analytický postup kombinuje:

• Systémy Aura™ pro digitální zobrazování částic na 96- a 24-destičkách
• Softwarový balík Particle Vue pro detekci, měření a kategorizaci částic
• Vedlejší osvětlení membrány (SIMI) pro posouzení prostorového profilu částic
• Fluorescenční membránovou mikroskopii (FMM) s použitím barviv Hoechst a Thioflavin-T pro specifickou identifikaci biologického materiálu

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza standardních ETFE částic potvrdila přesné měření ekvivalentního kruhového průměru až nad 200 µm a maximální Feretovu délku přes 300 µm, přičemž SIMI odhalila výraznou prostorovou strukturu. U buněčných terapií systém Aura bez ucpávání prokázal spolehlivé rozlišení velkých buněčných agregátů (>140 µm) a oddělení osobitých buněk díky fluorescenčnímu barvení. Vzorky s dlouhými vláknitými kontaminanty umožnily detekci jednotlivých buněk zachycených ve vláknu, což běžné průtokové systémy nedokážou. U AAV formulací byly zaznamenány agregáty přesahující 700 µm, přičemž fluorescence Thioflavin-T jednoznačně potvrdila proteinový původ těchto viditelných částic.

Přínosy a praktické využití metody

Systémy Aura a Particle Vue nabízejí:

• Komplexní analýzu od subviditelné až po viditelnou velikost částic
• Odstranění clippingu a fragmentace pomocí BMI
• Žádné riziko ucpávání toku vzorku
• Morfologickou i chemickou identifikaci částic díky multimodálnímu zobrazování
• Vysokou propustnost vhodnou pro vývoj a kontrolu kvality biologických produktů

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávaným směrem je integrace pokročilých algoritmů strojového učení pro automatizovanou klasifikaci částic a rozšíření metod na další biologické modality. Dále se předpokládá rozvoj inline monitoringu výrobních procesů parenterálních přípravků a využití kombinace fluorescenčních markerů pro detailnější rozlišení komplexních smíšených populací částic.

Závěr

Aura Systems spojené s Particle Vue Software řeší dlouhodobé problémy v charakterizaci velkých viditelných částic v biologických a buněčných terapiích. Kombinace BMI, SIMI a FMM přináší robustní, spolehlivé a multidimenzionální hodnocení částic, což je klíčové pro zajištění bezpečnosti a kvality léčivých produktů.

Reference

1. Rech J, Fradkin A, Krueger A, Kraft C, Paskiet D. Evaluation of Particle Techniques for the Characterization of Subvisible Particles From Elastomeric Closure Components. J Pharm Sci. 2020;109(5):1725–1735.
2. Carpenter JF, Randolph TW, Jiskoot WI, et al. Overlooking subvisible particles in therapeutic protein products: gaps that may compromise product quality. J Pharm Sci. 2009;98(4):1201–1205.
3. Zölls S, Weinbuch D, Wiggenhorn M, Winter G, Friess W, Jiskoot W, Hawe A. Flow imaging microscopy for protein particle analysis—A comparative evaluation of four different analytical instruments. AAPS J. 2013;15(4):1200–1211.
4. Zölls S, Gregoritza M, Tantipolphan R, Wiggenhorn M, Winter G, Friess W, Hawe A. How subvisible particles become invisible—Relevance of the refractive index for protein particle analysis. J Pharm Sci. 2013;102(5):1434–1446.
5. Wickson B. Particulate Matter: USP Requirements and Particle Identification. Parenteral Drug Association Presentation. 2019.
6. Srivastava A, Mallela KM, Deorkar N, Brophy G. Manufacturing challenges and rational formulation development for AAV viral vectors. J Pharm Sci. 2021;110(7):2609–2624.
7. Mingozzi F, High KA. Immune responses to AAV vectors: overcoming barriers to successful gene therapy. Blood. 2013;122(1):23–36.