Efficient Profiling of Lipid Nanoparticle Formulations Using Waters GTxResolve 2000 Å SEC Column, MaxPeak Premier 3 μm

Význam tématu

Lipidové nanopartikuly (LNP) se staly klíčovou platformou pro doručování mRNA léčiv a vakcín. Jejich velikost a polydisperzita ovlivňují biodistribuci, účinnost i cílení na tkáně. Pro zajištění kvality, stability a reprodukovatelnosti výroby LNP je nezbytné rychle a spolehlivě měřit jejich velikostní profil pod podmínkami, které zachovávají nativní strukturu částic.

Cíle a přehled studie / článku

Studie představuje použití kolony Waters GTxResolve 2000 Å SEC, MaxPeak Premier 3 µm pro rychlou a přesnou analýzu velikostních distribucí LNP. Cílem bylo:

• Ověřit kompatibilitu SEC-UV metodiky s nízkým ionickým mobilem (0,1× DPBS).
• Srovnat výkon GTxResolve kolony s konvenčními širokopórovými SEC kolonami.
• Porovnat SEC výsledky s dynamickým rozptylem světla (DLS) a literárními daty z FFF.

Použitá metodika a instrumentace

Pro chromatografii byla použita soustava ACQUITY Premier System (BSM, SM-FTN, CM-A) s detektorem PDA eLambda (5 mm titanová kyveta). Mobilní fáze: 0,1× DPBS (0,1 mM fosfát), průtok 0,1 mL/min, kolona Waters GTxResolve 2000 Å SEC, MaxPeak Premier 3 µm (4,6×150 mm). Jako referenční standardy sloužily vakcíny Comirnaty (Pfizer) a Spikevax (Moderna). Pro doplňující biophysické údaje byla využita metoda DLS (ZetaStar™) a srovnání s literárními FFF-MALS výsledky.

Hlavní výsledky a diskuse

SEC-UV analýza prokázala vysoké rozlišení i reprodukovatelnost:

• Kolona GTxResolve vykázala vyšší celkové recovery LNP než srovnatelné širokopórové kolony.
• Opakovatelnost retenčních časů (%RSD 3,18) a ploch píků (%RSD 5,84) mezi šaržemi a kolony byla vynikající.
• Po 50 injekcích zůstaly výsledky stabilní (plocha %RSD 0,9) bez nutnosti pasivace.

Porovnání s DLS potvrdilo menší průměr (~94 nm) a záporný zeta potenciál pro Comirnaty, větší (~156 nm) a téměř neutrální potenciál pro Spikevax, což koresponduje s posunem eluce v SEC. Doplnění mobilní fáze o 0,006 % PS80 a 10 mM arginin na koloně 7,8×150 mm zvýšilo recovery Spikevax z 59,8 % na 88,4 %, což naznačuje možnosti optimalizace mobilem.

Přínosy a praktické využití metody

SEC s kolona GTxResolve přináší:

• Rychlé profilování velikostních distribucí LNP v rámci 30 min.
• Vysokou inertnost proti sekundárním interakcím díky MaxPeak HPS povrchu.
• Kompatibilitu s UV, MALS, dRI a fluorescenční detekcí pro integrovanou charakterizaci.
• Možnost provozu při nízké ionické síle zachovávající stavbu LNP.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozšiřování SEC metod pro větší a komplexnější nanoplatformy. Možnosti:

• Rozvoj multi-detektorových SEC metod kombinujících UV, MALS a LC-MS pro absolutní kvantifikaci mRNA nálože.
• Integrace SEC jako QC testu ve výrobních linkách LNP vakcín a léčiv.
• Další vývoj povrchových modifikací kolony a mobilních fází cílených na specifické formulace.

Závěr

Waters GTxResolve 2000 Å SEC Column, MaxPeak Premier 3 µm představuje fit-for-purpose řešení pro nativní SEC analýzu LNP. Nabízí vyšší recovery, rozlišení a reprodukovatelnost v porovnání s konvenčními kolonami i při nízké ionické síle mobilního fáze. SEC-UV doplňuje DLS a FFF metody a poskytuje rychlou cestu k profilování a QC hodnocení LNP formulací.

Reference

1. Cullis P.R., Hope M.J. Lipid Nanoparticle Systems for Enabling Gene Therapies. Mol. Ther. 2017;25(7):1467–1475.
2. Schoenmaker L. et al. mRNA-lipid nanoparticle COVID-19 vaccines: Structure and stability. Int. J. Pharm. 2021;601:120586.
3. D’Atri V. et al. Size exclusion chromatography of biopharmaceutical products… J. Chromatogr. A. 2024;1722:464862.
4. Börjesdotter A.M. et al. Lipid nanoparticle properties explored using… Int. J. Pharm. 2025;668:124940.
5. Tang S. et al. Influence of salt solution on the physicochemical properties… J. Nanobiotechnology. 2025;23:1–18.
6. Zhang L. et al. Effect of mRNA-LNP components of two globally-marketed COVID-19 vaccines… npj Vaccines. 2023;8:1–14.
7. Szebeni J. et al. Insights into the Structure of Comirnaty Covid-19 Vaccine… ACS Nano. 2023;17(14):13147–13157.
8. Albertsen C.H. et al. The role of lipid components in lipid nanoparticles for vaccines and gene therapy. Adv. Drug Deliv. Rev. 2022;188:114416.
9. Kurnik M. Multi-attribute quantification of LNP-mRNA therapeutics by FFF-MALS and DLS. Wyatt Application Note AN2615; 2025.