Advanced SEC with Online LS/DLS Detection for the Analysis of Lipid Nanoparticles CQAs

Význam tématu

Lipidové nanopartikule LNP se staly klíčovými nosiči pro moderní mRNA terapeutika. Velikost těchto částic patří mezi zásadní kritické parametry kvality CQA, protože přímo ovlivňuje stabilitu, biodistribuci a účinnost dodávky mRNA do cílových buněk. Spolehlivá a přesná charakterizace velikosti a agregace LNP je nezbytná pro zajištění bezpečnosti a konzistence biotechnologických výrobků.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikované studie bylo implementovat kombinaci gelové chromatografie SEC s online statickým a dynamickým rozptylem světla LS a DLS pro detailní analýzu velikosti, stability a agregace různých vzorků LNP, včetně plně naložených i prázdných formací. Dále byla ověřena shoda výsledků s dávkovými DLS metodami a testovány různé SEC kolony s různou velikostí pórů.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu byly vzorky LNP naředěny v pufrovaném fyziologickém roztoku PBS a separovány izokraticky na SEC kolonu s objemovým průtokem 0,6 mL/min a teplotou 30 °C. Online detekce LS a DLS umožnila současné měření intenzity směrovaného rozptylu a hydrodynamického poloměru Rh během eluce. Pro stabilitu byly provedeny tři cykly rozmrazování a zamrazování s okamžitou analýzou po každém cyklu.

Použitá instrumentace

• Bio LC systém Agilent 1290 Infinity III Flexibilní pumpa a multisampler s termostatem
• Multicolumn termostat Agilent 1290 Infinity III pro kolony s rychlým ohřevem
• Refrakční indexový detektor Agilent 1260 Infinity III RI Detector
• Bio SEC Multidetektorový systém Agilent 1260 Infinity II s detekcí LS a DLS
• SEC kolony Agilent AdvanceBio SEC 300 Å 7,8 x 300 mm, Bio SEC 5 2000 Å a PL aquagel OH MIXED H
• Software Agilent GPC SEC verze 2.2 nebo vyšší

Hlavní výsledky a diskuse

Krona kolona 300 Å prokázala nejlepší rozlišení mezi monomery BSA a agregáty a poskytla srovnatelné Rh hodnoty s dávkovými DLS s odchylkou pod 15 procent. Širokopórové kolony vykázaly nižší rozlišení, slabší RI signál a vyšší nároky na koncentraci vzorku. Shape faktor Rg/Rh potvrdil tvar blízký husté kouli s hodnotami kolem 0,6 až 0,75. Při analýze stability LNP se pomocí online DLS zaznamenal nárůst rozptylu a hodnoty RSD hydrodynamického poloměru, který koreloval s nárůstem PDI při dávkovém DLS.

Přínosy a praktické využití metody

• Spolehlivé stanovení velikosti a distribuce LNP v jednom analytickém běhu
• Možnost detekce agregátů i volných proteinových komponent
• Vysoká přesnost a reprodukovatelnost hydrodynamického poloměru Rh s RSD pod 5 procent
• Panelová analýza stability po stresových testech
• Využití pro kontrolu kvality a optimalizaci výrobních procesů LNP

Budoucí trendy a možnosti využití

Metoda může být rozšířena o prvky hydrodynamické chromatografie pro lepší separaci velkých komplexů. Integrace se systémovou automatizací a pokročilou analýzou dat umožní rutinní QC vysoce složitých nanoterapeutik a více parametrů CQA v jediném rámci. Možné využití v lékových formulacích s vícenásobnými ligandy nebo cílenou vazbou molekul.

Závěr

Kombinace SEC s online LS a DLS představuje účinnou platformu pro komplexní charakterizaci velikosti, tvaru, agregace a stability lipidových nanopartiklí. Kolona s póry 300 Å prokázala optimální poměr rozlišení a citlivosti. Metoda nabízí cenné nástroje pro kontrolu kvality a vývoj nových nanoterapeutických systémů.

Reference

• Schneider S Analýza složení lipidových nanočástic Agilent Technologies application note 5994-4709EN 2022
• United States Pharmacopeia Analytical Procedures for Quality of mRNA Vaccines and Therapeutics Draft Guidelines 3rd Edition 2024
• Rodriguez-Loya et al Dynamic Light Scattering and Its Application to Control Nanoparticle Aggregation in Colloidal Systems A Review Micromachines 2024 15 24
• Mehta M et al Lipid-Based Nanoparticles for Drug Gene Delivery An Overview of the Production Techniques and Difficulties Encountered in Their Industrial Development ACS Mater Au 2023 3 600 619
• Xiujuan J et al Enabling Online Determination of the Size-Dependent RNA Content of Lipid Nanoparticle-Based RNA Formulations Journal of Chromatography B 2021 1186 123015
• Schneider S Determination of Protein Molecular Weight and Size Using the Agilent 1260 Infinity Multidetector Bio SEC Solution with Advanced Light Scattering Detection Agilent Technologies application note 5991-3955EN 2014
• Williams A Characterisation of nanoparticulate systems by hydrodynamic chromatography International Journal of Pharmaceutics 2002 242 295 299
• Malvern Panalytical Dynamic Light Scattering Common Terms Defined Whitepaper