Analysis of Lipid Nanoparticle Composition

Význam tématu

Lipidové nanopartikule (LNP) představují klíčovou platformu pro cílené doručování nukleových kyselin v biotechnologii a farmacii. Pro zajištění bezpečnosti, stability a požadované účinnosti přípravků založených na LNP je nezbytná přesná analýza složení a poměrů jednotlivých lipidových komponent.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikované studie bylo vyvinout vysoce selektivní chromatografickou metodu schopnou separovat čtyři hlavní komponenty LNP patisiranu (Onpattro): ionizovatelný lipid DLin-MC3-DMA, neutrální lipid DSPC, cholesterol a PEG-modifikovaný lipid DMG-PEG 2000. Metoda kombinuje quaternární nastavení čtyřkanálového čerpadla s evaporativní detekcí světelným rozptylem (ELSD) pro univerzální snímání lipidů bez chromoforu.

Použitá metodika a instrumentace

Pro vývoj metody bylo použito:

• Agilent 1290 Infinity II Bio LC Quaternary pump s bio flexibilními pumpami a termostatem vzorku
• Agilent 1290 Infinity II Multicolumn Thermostat
• Evaporative Light Scattering Detector Agilent 1290 Infinity II ELSD
• Sloupec InfinityLab Poroshell 120 Phenyl-Hexyl (2,1 × 50 mm, 1,9 µm)
• Software Agilent OpenLab CDS verze 2.6

Různé kombinace mobilní fáze (voda, acetonitril, methanol, 500 mM amonný acetát) byly testovány prostřednictvím quaternárních gradientů pro optimalizaci vyloučení a tvaru píků.

Hlavní výsledky a diskuse

Bylo prokázáno, že tradiční binární gradienty (voda/methanol nebo voda/acetonitril) neposkytují oddělení všech čtyř lipidů s dostatečnou pikovou symetrií. Quaternární přístup s postupným přechodem z methanolu na acetonitril zajistil:

• kompletní eluci všech lipidů v jednom běhu,
• vynikající rozlišení a symetrii píků zejména pro DLin-MC3-DMA,
• vysokou opakovatelnost retenčních časů (RSD < 0,15 %) a plošných integrálů (RSD < 3,3 %),
• široký dynamický rozsah detekce s LOQ mezi 1,6 a 27 pmol na kolonu.

Přínosy a praktické využití metody

Navržená metoda umožňuje přesnou kvantifikaci a kvalifikaci složek LNP v rámci vývoje a kontroly kvality biopharmaceutik. Díky vysokému rozlišení a citlivosti je vhodná pro:

• monitorování stability formulací,
• kontrolu poměrů lipidů ve vývojových fázích,
• zajištění souladu s regulatorními požadavky.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další směřování metodiky může zahrnovat integraci hmotnostní spektrometrie pro identifikaci lipidových degradantů, automatizaci přípravy vzorku a adaptaci na vysoko propustné platformy pro screening většího počtu vzorků.

Závěr

Quaternární UHPLC-ELSD metoda demonstrovala vysokou účinnost a spolehlivost pro analýzu čtyř základních lipidů v LNP patisiranu. Flexibilita nastavení gradientů a robustnost detekce ELSD podporují její nasazení v kontrolách kvality i výzkumu nových lipidových formulací.

Reference

1. Schoenmaker L. et al. mRNA-lipid Nanoparticle COVID-19 Vaccines: Structure and Stability. Int. J. Pharm. 2021, 601.
2. Evers M. et al. Small Methods 2018, 2.
3. Kim J. et al. Self-assembled mRNA Vaccines. Adv. Drug Deliv. Rev. 2021, 170, 83–112.
4. Akinc A. et al. The Onpattro Story and the Clinical Translation of Nanomedicines Containing Nucleic Acid-Based Drugs. Nat. Nanotechnol. 2019, 12, 1084–1087.
5. NDA 210922 ONPATTRO (patisiran) Lipid Complex Injection Addendum to Drug Product Quality Review – Quality Assessment 2018.
6. Fan Y.; Marioli M.; Zhang K. Analytical Characterization of Liposomes and Other Lipid Nanoparticles for Drug Delivery. J. Pharm. Biomed. Anal. 2021, 5.
7. A Sensitive Detection Technique for Analysis of Lipids in Liposomal Formulations Using an Agilent 1290 Infinity II ELSD. Agilent Technologies application note 5994-0965EN, 2019.