Análisis dinámico de dispersión de luz para la determinación del tamaño de partícula de complejos hierro-carbohidratos
7 de julio de 2023
La dispersión dinámica de la luz (DLS) se ha convertido en un ensayo adecuado para evaluar el tamaño de partícula y la distribución de los complejos hierro-carbohidratos administrados por vía intravenosa. Sin embargo, los protocolos carecen de estandarización y necesitan ser modificados para cada complejo hierro-carbohidratos analizado. El presente protocolo describe la aplicación y las consideraciones especiales para el análisis de la sacarosa de hierro.
La dispersión dinámica de la luz, o DLS, es un método fundamental para evaluar el tamaño y la distribución de partículas intactas. Sin embargo, el análisis de nanopartículas de carbohidratos de hierro plantea algunos desafíos. Una ventaja de DLS es la amplia instrumentación disponible, la facilidad para realizar el análisis y el establecimiento de protocolos para el análisis de nanomateriales.
Uno de los objetivos de DLS es evaluar el perfil de polidispersión de las nanopartículas, que en última instancia puede afectar la interacción con el medio biológico. Para la demostración del procedimiento, estará Cintia Batista Marques, candidata a doctorado de la Universidad de Ginebra. Después de encender la máquina en el software del instrumento, seleccione la ubicación de almacenamiento en la ventana abierta, asigne un nombre al archivo de medición y confirme los detalles haciendo clic en guardar.
Seleccione el procedimiento operativo estándar requerido en la lista desplegable de la interfaz del instrumento. Si se necesita un POE anterior, seleccione buscar SOP de la lista y confirme la selección haciendo clic en la flecha verde. Para comenzar el proceso de medición, haga clic en el botón verde de inicio en la parte inferior de la pantalla de la interfaz del instrumento.
Luego, llene un mililitro del estándar de partículas sin diluir en una cubeta de poliestireno y ciérrela con la tapa. Una vez lleno, asegúrese de que no haya burbujas de aire. Si hay burbujas de aire, retírelas golpeando ligeramente la cubeta.
Coloque la cubeta en el soporte de la celda del instrumento con la marca de flecha hacia adelante y cierre la cubierta de la cámara de medición. Cargue el parámetro de unidad SOP e introduzca el nombre de muestra SST 20 nanometer particle standard en la ventana de inicio. Además, agregue una nota que incluya un número de identificador y la fecha de caducidad de la norma.
Para medir la solución de sacarosa de hierro, pipetear 0,5 mililitros de una solución de sacarosa de hierro con contenido de hierro al 2% de masa por volumen en un matraz aforado de 25 mililitros y llenar hasta la marca con agua de partículas bajas, dando como resultado una solución que contiene 0,4 miligramos de hierro por mililitro. Ahora coloque la cubeta de plástico que contiene la solución de medición en el dispositivo con la marca de flecha hacia adelante y cierre la tapa. Cargue de nuevo el parámetro SOP e introduzca el número de lote del nombre de muestra en la ventana de inicio.
Inicie la medición y cuando termine, indicada por una señal acústica, cierre la ventana de medición. Calcular el valor medio de seis mediciones individuales. Marque las mediciones individuales en la vista de registros del archivo de medición y haga clic derecho en crear resultado promedio.
Agregue el nombre del valor medio debajo del nombre de la muestra. Luego confirme haciendo clic en Aceptar. Espere a que el software cree un nuevo registro al final de la lista y busque un nombre ingresado, así como el resultado promedio en ese registro.
Se muestran los gráficos de distribución de tamaño por intensidad, volumen y número. La distribución del tamaño por intensidad afectada por un segundo pico se proporciona como un ejemplo de un mal resultado. Los datos de mala calidad mostraron una señal adicional a 5.000 nanómetros.
La distribución del tamaño por número difirió hasta en un factor de dos del promedio Z basado en la intensidad propuesto. Solo se calcularon valores ligeramente más bajos por la distribución de tamaños por volumen. Cuando se utiliza DLS para caracterizar nanopartículas de carbohidratos de hierro, es importante garantizar un POE correcto, dilución de la muestra y también el llenado de la cubeta.
El fraccionamiento de flujo asimétrico del campo de flujo y la cromatografía de exclusión de tamaño y la dispersión de rayos X de ángulo pequeño se pueden realizar como métodos fisicoquímicos ortogonales adicionales. Los protocolos validados para DLS mejoran en gran medida la robustez de la caracterización inicial y comparativa de nanopartículas de carbohidratos de hierro. Sin embargo, la preparación de la muestra y el sesgo de la técnica hacia grandes tamaños de partículas deben considerarse en el contexto de metodologías ortogonales.
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Descripción general
Este protocolo describe el uso de dispersión dinámica de luz (DLS, por sus siglas en inglés) para analizar el tamaño de partícula y la distribución de complejos de hierro sacarosa. Aborda los desafíos de la estandarización en los protocolos de DLS para varios complejos de hierro-carbohidrato.
Componentes clave del estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Biofísica
- Nanotecnología
Antecedentes
- La dispersión dinámica de luz (DLS, por sus siglas en inglés) es una técnica para evaluar el tamaño de partícula.
- Las nanopartículas de hierro-carbohidrato presentan desafíos de análisis únicos.
- La DLS ofrece ventajas como equipos ampliamente disponibles.
- Comprender el tamaño de partícula es crucial para las interacciones biológicas.
Propósito del estudio
- Estandarizar los protocolos de DLS para el análisis de hierro sacarosa.
- Evaluar el perfil de polidispersidad de los complejos de hierro-carbohidrato.
- Facilitar una mejor comprensión de las interacciones con los sistemas biológicos.
Métodos utilizados
- Dispersión dinámica de luz (DLS, por sus siglas en inglés) para la medición del tamaño de partícula.
- Preparación de muestras de hierro sacarosa para análisis.
- Uso de software específico para el funcionamiento del instrumento.
- Recopilación y análisis de datos para determinar la distribución de partículas.
Resultados principales
- Medición exitosa del tamaño de partícula y la distribución del hierro sacarosa.
- Identificación de desafíos en el análisis de nanopartículas de hierro-carbohidrato.
- Demostración de la DLS como un método eficaz para este análisis.
- Conocimientos sobre las implicaciones del tamaño de partícula en las interacciones biológicas.
Conclusiones
- La DLS es una herramienta valiosa para analizar los complejos de hierro sacarosa.
- La estandarización de los protocolos es esencial para obtener resultados consistentes.
- Se necesita más investigación para optimizar la DLS para varios complejos de hierro-carbohidrato.
Preguntas frecuentes
Executive Industry Relevance
Dynamic light scattering (DLS) is a critical analytical tool for characterizing the particle size and distribution of iron-carbohydrate complexes, which are widely used in intravenous iron therapies. Standardized DLS protocols enable robust assessment of nanoparticle attributes, supporting early-stage quality evaluation and cross-product comparability. Reliable particle size data informs risk assessment and portfolio decisions for novel iron formulations in biopharma R&D.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables physicochemical characterization of nanoparticle heterogeneity relevant to biological performance.
- Supports identification of critical quality attributes for iron-carbohydrate complexes.
- Facilitates mechanistic de-risking by clarifying size-dependent interactions with biological systems.
Screening & Assay Development
- Provides standardized particle size measurements for assay reproducibility and comparability.
- Enables quantitative assessment of polydispersity, informing screening readiness.
- Supports platform reuse by establishing validated protocols for nanoparticle analysis.
Translational & Preclinical Research
- Aligns nanoparticle characterization with translational biomarker strategies when size impacts biological fate.
- Ensures continuity of quality assessment from discovery through preclinical development.
- Reduces risk of late-stage failure due to uncharacterized particle heterogeneity.
Pipeline & Workflow Integration
DLS-based particle sizing is positioned at the interface of early discovery and preclinical development, informing both initial quality assessment and ongoing comparability studies.
- Discovery Biology: Clarifies nanoparticle size distribution, supporting hypothesis testing on biological interactions.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative outputs for cross-batch and cross-product evaluation.
- Analytics: Provides Z-average and polydispersity index as standardized readouts for decision-making.
- Translational Research: Supports alignment of physicochemical properties with in vivo performance when relevant.
- Enterprise Reuse: Establishes a robust, transferable protocol for nanoparticle characterization across programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in nanoparticle quality and biological performance.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and scalability of analytical workflows.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and reduces risk of late-stage attrition due to undetected heterogeneity.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of iron-carbohydrate candidates based on robust quality data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in nanoparticle analytics and DLS instrumentation.
- Demands validated protocols for sample preparation, dilution, and SOP adherence.
- Needs cross-team agreement on data reporting standards and interpretation.
- Must consider technique bias toward larger particles and complement with orthogonal methods as needed.
- Practical limitations include sensitivity to sample handling and instrument calibration.
