Analisi dinamica della diffusione della luce per la determinazione della dimensione delle particelle dei complessi ferro-carboidrati
7 luglio 2023
La diffusione dinamica della luce (DLS) è emersa come un test adatto per valutare la dimensione delle particelle e la distribuzione dei complessi ferro-carboidrati somministrati per via endovenosa. Tuttavia, i protocolli mancano di standardizzazione e devono essere modificati per ogni complesso ferro-carboidrati analizzato. Il presente protocollo descrive l'applicazione e le considerazioni speciali per l'analisi del saccarosio di ferro.
La diffusione dinamica della luce, o DLS, è un metodo fondamentale per valutare la dimensione e la distribuzione delle particelle intatte. Tuttavia, l'analisi delle nanoparticelle di carboidrati di ferro pone alcune sfide. Un vantaggio del DLS include un'ampia strumentazione disponibile, facile da eseguire l'analisi e stabilire protocolli per l'analisi dei nanomateriali.
Uno degli obiettivi del DLS è quello di valutare il profilo di polidispersione delle nanoparticelle, che può in definitiva influenzare l'interazione con l'ambiente biologico. Per la dimostrazione della procedura, sarà Cintia Batista Marques, dottoranda dell'Università di Ginevra. Dopo aver avviato la macchina nel software dello strumento, selezionare la posizione di memorizzazione nella finestra aperta, assegnare un nome al file di misurazione e confermare i dettagli facendo clic su Salva.
Selezionare la procedura operativa standard richiesta dall'elenco a discesa nell'interfaccia dello strumento. Se è necessaria una SOP precedente, selezionare Cerca SOP dall'elenco e confermare la selezione facendo clic sulla freccia verde. Per iniziare il processo di misurazione, fare clic sul pulsante verde di avvio nella parte inferiore della schermata dell'interfaccia dello strumento.
Quindi, riempire un millilitro dello standard di particelle non diluite in una cuvetta di polistirolo e chiuderlo con il coperchio. Una volta riempito, assicurarsi che non ci siano bolle d'aria. Se sono presenti bolle d'aria, rimuoverle picchiettando leggermente sulla cuvetta.
Posizionare la cuvetta nel supporto della cella dello strumento con il segno della freccia rivolto in avanti e chiudere il coperchio della camera di misura. Caricare il parametro SOP dell'unità e immettere il nome del campione SST 20 nanometer particle standard nella finestra iniziale. Inoltre, aggiungere una nota che includa un numero identificativo e la data di scadenza dello standard.
Per misurare la soluzione di saccarosio di ferro, pipettare 0,5 millilitri di una soluzione di saccarosio di ferro con contenuto di ferro al 2% in massa in volume in un matraccio tarato da 25 millilitri e riempire fino al segno con acqua a basso contenuto di particelle, ottenendo una soluzione contenente 0,4 milligrammi di ferro per millilitro. Ora posizionare la cuvetta di plastica contenente la soluzione di misurazione nel dispositivo con il segno di freccia rivolto in avanti e chiudere il coperchio. Caricare nuovamente la SOP dei parametri e immettere il numero di batch del nome del campione nella finestra iniziale.
Avviare la misurazione e al termine, indicata da un segnale acustico, chiudere la finestra di misurazione. Calcola il valore medio di sei singole misurazioni. Contrassegnare le singole misurazioni nella visualizzazione dei record del file di misurazione e fare clic con il pulsante destro del mouse su Crea risultato medio.
Aggiungere il nome del valore medio in Nome campione. Quindi confermare facendo clic su OK. Attendi che il software crei un nuovo record alla fine dell'elenco e cerca un nome inserito e il risultato medio in quel record.
Vengono visualizzati i grafici di distribuzione delle dimensioni per intensità, volume e numero. La distribuzione delle dimensioni per intensità influenzata da un secondo picco è fornita come esempio di un risultato negativo. Dati di scarsa qualità hanno mostrato un segnale aggiuntivo a 5.000 nanometri.
La distribuzione dimensionale per numero differiva fino a un fattore due dalla media Z basata sull'intensità proposta. Solo valori leggermente inferiori sono stati calcolati dalla distribuzione dimensionale per volume. Quando si utilizza DLS per caratterizzare le nanoparticelle di carboidrati di ferro, è importante garantire la corretta SOP, la diluizione del campione e anche il riempimento della cuvetta.
Il frazionamento asimmetrico del flusso del campo di flusso e la cromatografia di esclusione dimensionale e la diffusione a raggi X a piccolo angolo possono essere eseguiti come metodi fisico-chimici ortogonali aggiuntivi. I protocolli validati per DLS migliorano notevolmente la robustezza della caratterizzazione iniziale e comparativa delle nanoparticelle di carboidrati di ferro. Tuttavia, la preparazione del campione e la propensione della tecnica verso grandi dimensioni delle particelle devono essere considerate nel contesto delle metodologie ortogonali.
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Panoramica
Questo protocollo descrive l'uso della scattering dinamica della luce (DLS) per analizzare la dimensione delle particelle e la distribuzione dei complessi di ferro e saccarosio. Affronta le sfide della standardizzazione nei protocolli DLS per vari complessi ferro-carboidrati.
Componenti chiave dello studio
Area della scienza
- Neuroscienze
- Biofisica
- Nanotecnologia
Contesto
- La scattering dinamica della luce (DLS) è una tecnica per valutare la dimensione delle particelle.
- I nanoparticelli ferro-carboidrati presentano sfide di analisi uniche.
- La DLS offre vantaggi come la strumentazione ampiamente disponibile.
- Comprendere la dimensione delle particelle è cruciale per le interazioni biologiche.
Obiettivo dello studio
- Standardizzare i protocolli DLS per l'analisi del ferro e del saccarosio.
- Valutare il profilo di polidispersità dei complessi ferro-carboidrati.
- Facilitare una migliore comprensione delle interazioni con i sistemi biologici.
Metodi utilizzati
- Scattering dinamica della luce (DLS) per la misurazione della dimensione delle particelle.
- Preparazione di campioni di ferro e saccarosio per l'analisi.
- Uso di software specifico per il funzionamento dello strumento.
- Raccolta e analisi dei dati per determinare la distribuzione delle particelle.
Risultati principali
- Misurazione riuscita della dimensione delle particelle e della distribuzione del ferro e del saccarosio.
- Identificazione delle sfide nell'analisi dei nanoparticelli ferro-carboidrati.
- Dimostrazione della DLS come metodo efficace per questa analisi.
- Approfondimenti sulle implicazioni della dimensione delle particelle sulle interazioni biologiche.
Conclusioni
- La DLS è uno strumento prezioso per analizzare i complessi ferro-saccarosio.
- La standardizzazione dei protocolli è essenziale per risultati coerenti.
- Sono necessarie ulteriori ricerche per ottimizzare la DLS per vari complessi ferro-carboidrati.
Domande frequenti
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.
