Efficient Method Development of Lipid Nanoparticle Components Using ELSD

Význam tématu

Metoda vývoje chromatografických analýz na základě přístupu Analytical Quality by Design (AQbD) pomáhá včas identifikovat kritické parametry, optimalizovat separační podmínky a zajistit opakovatelnost výsledků. U lipidových nanočástic slouží přesné stanovení jednotlivých složek (cholesterol, ionizovatelné lipidy, PEG-lipidy, fosfolipidy) k ověření kvality a bezpečnosti mRNA léčiv.

Cíle a přehled studie / článku

Studie představuje využití softwaru LabSolutions MD k automatizaci vývoje LC metody pro rozdělení a kvantifikaci čtyř lipidových komponent lipidových nanočástic (LNP). Cílem bylo zautomatizovat screening různých mobilních fází a sloup­ců, vyhodnotit optimální složení organického rozpouštědla s přidáním IPA, a následně navrhnout robustní analytické podmínky pomocí designu prostorů (design space).

Použitá metodika

Automatizovaný workflow zahrnoval:

• Screening 30 kombinací mobilních fází (0,1 % kyselina mravenčí ve vodě + směsi acetonitrilu/methanolu s 0–90 % methanolu) a tří typů kolonek (Phenyl-120, C8-120, C4-300).
• Optimalizaci přidání isopropanolu (IPA) v rozmezí 0–50 % k organické složce.
• Vyhodnocení výkonu pomocí výpočtu „evaluation value“ = P × součet Rs.
• Detailní optimalizaci gradientu (počáteční koncentrace B, čas gradientu) a teploty kolony (30–50 °C).
• Vizualizaci design space pro rozlišení klíčových párů lipidů a překrytí kritérií (resolution ≥1,5; výška SM-102 ≥80 000; doba analýzy ≤6 min).

Použitá instrumentace

• LC systém: Shimadzu Nexera X3 s přepínacími ventily pro automatické přepínání kolonek a mobilních fází.
• Detektor: Evaporative Light Scattering Detector (ELSD-LTIII) pro analyty bez UV absorbance.
• Kolonky: Shim-pack Scepter Phenyl-120 (100 × 3,0 mm, 1,9 μm), C8-120 a C4-300.

Hlavní výsledky a diskuse

Screening odhalil, že kolona Phenyl-120 se směsí acetonitrilu/methanolu v poměru 40–60 % MeOH poskytuje nejlepší separaci. Přidání IPA v poměru 10 % (AcN:MeOH:IPA = 27:63:10) dalo nejvyšší evaluation value a současně dobrou výšku signálu SM-102. Optimalizace gradientu ukázala, že počátek 70 % fáze B, gradient 4 min a teplota 50 °C poskytují požadované rozlišení a kratší dobu analýzy. Následná analýza reálného vzorku LNP potvrdila linearitu (r² > 0,998) a vysokou přesnost (%RSD do 3,8) pro všechny složky.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizace vývoje metody:

• Snižuje pracovní náročnost a riziko chyb při přípravě mobilních fází.
• Umožňuje rychlé vyhodnocení desítek podmínek bez nutnosti chromato­grafické expertízy.
• Zkracuje dobu vývoje a validace metody, a to zejména pro analyty bez UV absorbance díky ELSD.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření AQbD přístupu do dalších oblastí biofarmacie, jako jsou proteiny, peptidy nebo komplexní lipidové směsi. Další vývoj softwaru může zahrnovat strojové učení pro predikci chování látek, plně automatizované rozhodovací algoritmy a integraci s online kvalitou dat pro kontinuální monitoring výrobních procesů.

Závěr

LabSolutions MD představuje efektivní nástroj pro automatizovaný vývoj chromatografických metod podle principu AQbD, zejména pro komplexní analýzy lipidových nanočástic. Systém výrazně zrychluje a zpřesňuje volbu parametrů separace a zajišťuje reprodukovatelné výsledky bez nutnosti rozsáhlé chromatografické expertízy.