Evaluating Degradation of Drug Delivery Polymers Using Advanced Polymer Chromatography (APC) with Light Scattering and Viscometry

Význam tématu

Polymery s řízeným uvolňováním léčiv představují klíčovou technologii pro cílenou a řízenou aplikaci terapeutických látek. Biokompatibilní a biologicky odbouratelné materiály jako PLA, PEO a PLC ovlivňují rychlost uvolňování léčiva prostřednictvím svých molekulárních vlastností, jako je molekulová hmotnost, disperzita a konformace. Precizní charakterizace těchto parametrů je zásadní pro návrh bezpečných a účinných dávkovacích systémů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo demonstrovat schopnost kombinace vysokorozlišovací chromatografie APC s vícedetektorovou technikou (světelná disperze a viskometrie) pro analýzu degradace block kopolymeru PLA-PEO-PLA. Srovnání mělo odhalit změny molekulárních vlastností mezi virginním materiálem a dvěma vzorky ozařovanými radiací, představujícími model degradace.

Použitá metodika a instrumentace

vzorek byl připraven v THF (1 mg/ml) a analyzován na systému Waters ACQUITY APC se sloupci APC XT (45 Å, 125 Å, 450 Å, 150 mm) při 40 °C. Detekce probíhala v ONMISEC REVEAL modulu (Malvern Panalytical), který obsahuje refraktometrický detektor, dva světelné dispersní detektory (RALS 90° a LALS 7°) a online viskometr. Kalibrace detektorů byla provedena NIST-traceovatelným polystyrenovým standardem.

Hlavní výsledky a diskuse

Pomocí APC se podařilo snížit čas analýzy a spotřebu mobilní fáze přibližně na třetinu oproti klasickému SEC. Vícedetektorová chromatografie odhalila výrazné snížení střední molární hmotnosti (Mn klesla ze 146 400 na 41 970 a 30 490 g/mol) a intrinsic viscosity (IV) i hydrodynamického poloměru u ozařovaných vzorků. Mark-Houwinkovy grafy všech tří vzorků se shodně protínají, což naznačuje, že degradace proběhla jednoduchým řetězcovým štěpením bez významných změn větvení nebo konformace.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a vysoce účinná separace polymerů s minimální ztrátou rozlišení při vícedetekci.
• Přímé měření absolutní molární hmotnosti a konformačních parametrů nezávisle na chemii makromolekuly.
• Snížení spotřeby organických rozpouštědel, zkrácení času analýzy, snížení provozních nákladů a ekologický přínos.
• Vhodné pro QA/QC analýzu degradace farmaceutických polymerů po sterilizačních postupech.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metodiky na složitější směsi kopolymerů a přírodní polymery.
• Integrace dalších detekčních technik (např. hmotnostní spektrometrie) pro doplňující strukturální informace.
• Automatizované a škálovatelné pracovní postupy pro vysokoprocesní prostředí průmyslových laboratoří.
• Další optimalizace zelených rozpouštědel a sloupcových materiálů pro udržitelnou analýzu.

Závěr

Kombinace APC a OMNISEC REVEAL umožňuje rychlou, šetrnou a detailní charakterizaci degradace polymerů určených k uvolňování léčiv. Studie potvrdila, že radiace indukuje převážně řetězcové štěpení s drastickým poklesem molární hmotnosti, zatímco konformační vlastnosti zůstávají zachovány. Tato metodika představuje cenný nástroj pro vývoj a kontrolu kvality biomedicínských polymerů.

Reference

• Meeker L., Pothecary M. Evaluating Degradation of Drug Delivery Polymers Using Advanced Polymer Chromatography (APC). Waters Corporation, 2019.
• Waters Corporation; Malvern Panalytical Inc. ACQUITY APC System; OMNISEC REVEAL Application Note.