Dynamische lichtverstrooiingsanalyse voor de bepaling van de deeltjesgrootte van ijzer-koolhydraatcomplexen
7 juli 2023
Dynamische lichtverstrooiing (DLS) is naar voren gekomen als een geschikte test voor het evalueren van de deeltjesgrootte en verdeling van intraveneus toegediende ijzer-koolhydraatcomplexen. De protocollen missen echter standaardisatie en moeten worden aangepast voor elk geanalyseerd ijzer-koolhydraatcomplex. Dit protocol beschrijft de toepassing en speciale overwegingen voor de analyse van ijzersucrose.
Dynamische lichtverstrooiing, of DLS, is een fundamentele methode om de intacte deeltjesgrootte en -verdeling te evalueren. De analyse van nanodeeltjes uit ijzerkoolhydraten brengt echter enkele uitdagingen met zich mee. Een voordeel van DLS zijn breed beschikbare instrumentatie, eenvoudig uit te voeren analyse en het opstellen van protocollen voor de analyse van nanomaterialen.
Een van de doelen van DLS is het evalueren van het polydispersieprofiel van de nanodeeltjes, wat uiteindelijk de interactie met het biologische milieu kan beïnvloeden. Voor de demonstratie van de procedure is Cintia Batista Marques, een promovenda van de Universiteit van Genève. Na het starten van de machine in de instrumentsoftware, selecteert u de opslaglocatie in het geopende venster, geeft u het meetbestand een naam en bevestigt u de details door op opslaan te klikken.
Selecteer de vereiste standaardbedrijfsprocedure in de vervolgkeuzelijst in de instrumentinterface. Als een oudere SOP nodig is, selecteert u bladeren naar SOP in de lijst en bevestigt u de selectie door op de groene pijl te klikken. Om het meetproces te starten, klikt u op de groene startknop onderaan het scherm van de instrumentinterface.
Vul vervolgens een milliliter van het onverdunde deeltje standaard in een polystyreencuvet en sluit het met het deksel. Eenmaal gevuld, zorg ervoor dat er geen luchtbellen zijn. Als er luchtbellen aanwezig zijn, verwijder deze dan door lichtjes op de cuvette te tikken.
Plaats de cuvette in de celhouder van het instrument met de pijlmarkering naar voren gericht en sluit het deksel van de meetkamer. Laad de eenheidsparameter SOP en voer de voorbeeldnaam SST 20 nanometer deeltjesstandaard in het startvenster in. Voeg daarnaast een notitie toe met een id-nummer en de vervaldatum van de standaard.
Om ijzersucroseoplossing te meten, pipetteer 0,5 milliliter van een ijzersucroseoplossing met een ijzergehalte van 2 volumeprocent in een maatkolf van 25 milliliter en vul tot de streep met water met weinig deeltjes, wat resulteert in een oplossing met 0,4 milligram ijzer per milliliter. Plaats nu de plastic cuvette met de meetoplossing in het apparaat met de pijlmarkering naar voren gericht en sluit het deksel. Laad de parameter SOP opnieuw en voer de voorbeeldnaam batchnummer in het startvenster in.
Start de meting en wanneer deze is voltooid, aangegeven door een akoestisch signaal, sluit u het meetvenster. Bereken de gemiddelde waarde van zes afzonderlijke metingen. Markeer de afzonderlijke metingen in de recordweergave van het meetbestand en klik met de rechtermuisknop op gemiddeld resultaat maken.
Voeg de naam van de gemiddelde waarde toe onder de naam van de steekproef. Bevestig dan door op oké te klikken. Wacht tot de software een nieuwe record aan het einde van de lijst heeft gemaakt en zoek naar een ingevoerde naam en het gemiddelde resultaat in die record.
De grootteverdelingsplots naar intensiteit, volume en aantal worden weergegeven. De grootteverdeling naar intensiteit beïnvloed door een tweede piek wordt gegeven als een voorbeeld van een slecht resultaat. Gegevens van slechte kwaliteit toonden een extra signaal op 5.000 nanometer.
De grootteverdeling per getal verschilde tot een factor twee van het voorgestelde op intensiteit gebaseerde Z-gemiddelde. Slechts iets lagere waarden werden berekend door de grootteverdeling naar volume. Bij het gebruik van DLS om nanodeeltjes met ijzerkoolhydraten te karakteriseren, is het belangrijk om te zorgen voor de juiste SOP, monsterverdunning en ook cuvetvulling.
Asymmetrische stroming, veldstroomfractionering en grootte-uitsluitingschromatografie en röntgenverstrooiing met kleine hoek kunnen worden uitgevoerd als aanvullende orthogonale fysisch-chemische methoden. Gevalideerde protocollen voor DLS verbeteren de robuustheid van de initiële en vergelijkende karakterisering van ijzerkoolhydraatnanodeeltjes aanzienlijk. De monstervoorbereiding en de voorkeur van de techniek voor grote deeltjesgroottes moeten echter worden beschouwd in de context van orthogonale methodologieën.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit protocol beschrijft het gebruik van dynamische lichtverstrooiing (DLS) voor het analyseren van de deeltjesgrootte en distributie van ijzer-sucrosecomen. Het behandelt de uitdagingen van standaardisatie in DLS-protocollen voor verschillende ijzer-koolhydraatcomplexen.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Biofysica
- Nanotechnologie
Achtergrond
- Dynamische lichtverstrooiing (DLS) is een techniek voor het evalueren van deeltjesgrootte.
- IJzer-koolhydraatnanodeeltjes bieden unieke analyseuitdagingen.
- DLS biedt voordelen zoals algemeen beschikbare instrumentatie.
- Het begrijpen van deeltjesgrootte is cruciaal voor biologische interacties.
Doel van het onderzoek
- Om DLS-protocollen voor ijzer-sucrose-analyse te standaardiseren.
- Om het polydispersiteitsprofiel van ijzer-koolhydraatcomplexen te evalueren.
- Om een beter begrip te faciliteren van interacties met biologische systemen.
Gebruikte methoden
- Dynamische lichtverstrooiing (DLS) voor deeltjesgroottemeting.
- Bereiding van ijzer-sucrose-monsters voor analyse.
- Gebruik van specifieke software voor instrumentbediening.
- Gegevensverzameling en -analyse om de deeltjesdistributie te bepalen.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle meting van de deeltjesgrootte en distributie van ijzer-sucrose.
- Identificatie van uitdagingen bij het analyseren van ijzer-koolhydraatnanodeeltjes.
- Demonstratie van DLS als een effectieve methode voor deze analyse.
- Inzichten in de implicaties van deeltjesgrootte op biologische interacties.
Conclusies
- DLS is een waardevol hulpmiddel voor het analyseren van ijzer-sucrosecomen.
- Standaardisatie van protocollen is essentieel voor consistente resultaten.
- Verder onderzoek is nodig om DLS te optimaliseren voor verschillende ijzer-koolhydraatcomplexen.
Veelgestelde vragen
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.
