Development and optimization of LNP formulations – using the KNAUER NanoScaler
Aplikace | 2022 | KNAUERInstrumentace
Aplikace lipidových nanočástic (LNP) jako nosičů nukleových kyselin se stala klíčovou technologií v preklinickém i klinickém výzkumu. LNP nabízejí biokompatibilitu, biodegradabilitu, vysokou účinnost enkapsulace a možnost rychlé, reprodukovatelné a škálovatelné výroby, jak ukázaly vakcíny proti SARS-CoV-2.
Cílem studie bylo optimalizovat proces formulace LNP s různými nukleovými kyselinami (mRNA, pDNA) pomocí nové laboratorní jednotky NanoScaler založené na technologii Impingement Jets Mixing (IJM). Autoři hodnotili vliv parametrů jako celková rychlost toku, poměr fází, počáteční koncentrace lipidů a možnost in-line ředění na velikost, polydisperzitu a účinnost enkapsulace.
Pro přípravu LNP byly použity:
Formulace pDNA-LNP vedla k větším částicím (110–130 nm) než u mRNA-LNP (80–100 nm) s PdI <0,2 a účinností enkapsulace >90 %. Optimální rozmezí celkové rychlosti toku (TFR) bylo identifikováno mezi 2 a 4 ml/min pro cílovou velikost 70–90 nm. Porovnání s Herringbone mikromixerem prokázalo obdobné charakteristiky, přičemž NanoScaler produkoval menší mRNA-LNP. Zvýšení počáteční koncentrace lipidů nad 2,9 mg/ml neovlivnilo negativně vlastnosti LNP. In-line ředění neprokázalo zásadní změnu v parametrech LNP. Škálování z 1 ml na 50 ml a dále na objemy řádu litrů při použití různých IJM mixerů potvrdilo reprodukovatelnost a robustnost technologie. Čištění systému vodou, ethanolem a NaOH odstranilo zbytky lipidů a nukleových kyselin. Transfekční studie ukázaly vysokou účinnost mRNA-LNP, zejména v buněčných liniích HepG2.
LNP formulované s NanoScalerem lze vyrábět s vysokou rychlostí a reprodukovatelností od malých objemů v R&D až po komerční dávky. Modulární IJM mixer umožňuje flexibilní škálování, in-line ředění zvyšuje automatizaci a čištění zkracuje prostoje mezi výrobními cykly.
Očekává se rozšíření kontinuální výroby LNP, integrace inline analytik pro sledování kvality a vývoj cílených nosičů s novými chemickými modifikacemi lipidů. Technologie může podporovat personalizované vakcíny a genové terapie s různými payloady.
NanoScaler představuje univerzální platformu pro vývoj a průmyslovou výrobu lipidových nanočástic s vysokou kontrolou kvality a možností rychlého škálování. Prokázané vlastnosti usnadňují přechod od preklinického výzkumu do komerční výroby.
HPLC
ZaměřeníFarmaceutická analýza
VýrobceKNAUER
Souhrn
Význam tématu
Aplikace lipidových nanočástic (LNP) jako nosičů nukleových kyselin se stala klíčovou technologií v preklinickém i klinickém výzkumu. LNP nabízejí biokompatibilitu, biodegradabilitu, vysokou účinnost enkapsulace a možnost rychlé, reprodukovatelné a škálovatelné výroby, jak ukázaly vakcíny proti SARS-CoV-2.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem studie bylo optimalizovat proces formulace LNP s různými nukleovými kyselinami (mRNA, pDNA) pomocí nové laboratorní jednotky NanoScaler založené na technologii Impingement Jets Mixing (IJM). Autoři hodnotili vliv parametrů jako celková rychlost toku, poměr fází, počáteční koncentrace lipidů a možnost in-line ředění na velikost, polydisperzitu a účinnost enkapsulace.
Použitá metodika a instrumentace
Pro přípravu LNP byly použity:
- NanoScaler (KNAUER) s pěti velikostmi IJM
- Herringbone mikrofluidický mixer (Darwin Microfluidics) pro srovnání
- Pumpy pro organickou a vodnou fázi
- Vivaspin 500 (Sigma) a TFF hollow fiber 50 kDa pro odstranění etanolu
- DLS (Stunner, Unchained Labs) pro měření velikosti a PdI
- Quant-iT RiboGreen pro stanovení účinnosti enkapsulace
- In vitro transfuze HepG2, HeLa, HEK293 s luciferázovým testem (Bright-Glo, Promega)
- HPLC-CAD pro kontrolu čistoty po čištění
Hlavní výsledky a diskuse
Formulace pDNA-LNP vedla k větším částicím (110–130 nm) než u mRNA-LNP (80–100 nm) s PdI <0,2 a účinností enkapsulace >90 %. Optimální rozmezí celkové rychlosti toku (TFR) bylo identifikováno mezi 2 a 4 ml/min pro cílovou velikost 70–90 nm. Porovnání s Herringbone mikromixerem prokázalo obdobné charakteristiky, přičemž NanoScaler produkoval menší mRNA-LNP. Zvýšení počáteční koncentrace lipidů nad 2,9 mg/ml neovlivnilo negativně vlastnosti LNP. In-line ředění neprokázalo zásadní změnu v parametrech LNP. Škálování z 1 ml na 50 ml a dále na objemy řádu litrů při použití různých IJM mixerů potvrdilo reprodukovatelnost a robustnost technologie. Čištění systému vodou, ethanolem a NaOH odstranilo zbytky lipidů a nukleových kyselin. Transfekční studie ukázaly vysokou účinnost mRNA-LNP, zejména v buněčných liniích HepG2.
Přínosy a praktické využití metody
LNP formulované s NanoScalerem lze vyrábět s vysokou rychlostí a reprodukovatelností od malých objemů v R&D až po komerční dávky. Modulární IJM mixer umožňuje flexibilní škálování, in-line ředění zvyšuje automatizaci a čištění zkracuje prostoje mezi výrobními cykly.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se rozšíření kontinuální výroby LNP, integrace inline analytik pro sledování kvality a vývoj cílených nosičů s novými chemickými modifikacemi lipidů. Technologie může podporovat personalizované vakcíny a genové terapie s různými payloady.
Závěr
NanoScaler představuje univerzální platformu pro vývoj a průmyslovou výrobu lipidových nanočástic s vysokou kontrolou kvality a možností rychlého škálování. Prokázané vlastnosti usnadňují přechod od preklinického výzkumu do komerční výroby.
Reference
- Anderson EJ et al. Safety and immunogenicity of SARS-CoV-2 mRNA-1273 vaccine in older adults. N Engl J Med. 2020;383(25):2427–2438.
- Polack FP et al. Safety and efficacy of the BNT162b2 mRNA Covid-19 vaccine. N Engl J Med. 2020.
- Hou X et al. Lipid nanoparticles for mRNA delivery. Nat Rev Mater. 2021;6(12):1078–1094.
- KNAUER. KNAUER is expanding its business activities into the field of lipid nanoparticle production equipment. n39517.
- BioNTech Investors. COVID-19 vaccine partners.
- CNN. Pfizer vaccine manufacturing. 2021.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Systems for lipid nanoparticle (LNP) production
2023|KNAUER|Brožury a specifikace
Science with Passion Systems for lipid nanoparticle (LNP) production Printed on recycled paper Impingement Jets Mixing units for high flow production of nanoparticles (LNP, microemulsions, etc.) think LNP. think KNAUER. [PANDEMIC PROVEN] Process overview PRODUCE Bioreactor PURIF Filtration Chromatography Systems…
Klíčová slova
nanoscaler, nanoscalerijm, ijmlipid, lipidknauer, knauerimpingement, impingementlnp, lnpapi, apijets, jetsnanoparticle, nanoparticleformulation, formulationlnps, lnpsmixing, mixingyes, yesprocess, processnanoproducer
IJM NanoScaler Pro
|KNAUER|Brožury a specifikace
IJM NanoScaler Pro Automated screening system for lipid nanoparticle formulation • Create your optimal formulation with automated screening for • early-stage API candidates • perfect lipid mixtures • optimal API/lipid ratio • precise flow rates • Formulation Discovery:…
Klíčová slova
nanoscaler, nanoscalerijm, ijmlipid, lipidformulation, formulationlnp, lnppdl, pdlapi, apipro, pronanoparticle, nanoparticleautomated, automatednanoparticles, nanoparticlescandidates, candidatesproduction, productionnanoproducer, nanoproducerscreening
Science with Passion Targeted LC-MS/MS detection of lipid impurities in lipid nanoparticles M. Prüfer, G. Greco; [email protected] KNAUER Wissenschaftliche Geräte GmbH, Hegauer Weg 38, 14163 Berlin; www.knauer.net SUMMARY Lipid nanoparticles (LNPs) became famous for the rapid development and largescale production…
Klíčová slova
lipid, lipidimpurities, impuritiespolya, polyalnps, lnpslnp, lnpdspc, dspclipids, lipidsnanoparticles, nanoparticlespassion, passionhydrolysis, hydrolysisparent, parenttargeted, targetedwere, wereempty, emptydetection
Lipid nanoparticle R&D system
|KNAUER|Brožury a specifikace
Lipid nanoparticle R&D system • Flexible system with choice of Impingement Jets Mixers • Determine the best conditions for your therapy formulation • Produce LNP formulations from 1ml to hundreds of milliliters Printed on recycled paper • Perfect for proof-of-concept…
Klíčová slova
nanoscaler, nanoscalerijm, ijmimpingement, impingementlipid, lipidjets, jetslnp, lnpknauer, knauerapi, apinanoparticle, nanoparticleclinical, clinicalproof, prooftesting, testingconcept, conceptmixers, mixersformulation