Analiza dynamicznego rozpraszania światła w celu określenia wielkości cząstek kompleksów żelazo-węglowodan
7 lipca 2023
Dynamiczne rozpraszanie światła (DLS) okazało się odpowiednim testem do oceny wielkości i rozkładu cząstek podawanych dożylnie kompleksów żelazowo-węglowodanowych. Jednak protokoły nie są ustandaryzowane i muszą być modyfikowane dla każdego analizowanego kompleksu żelaza i węglowodanów. Niniejszy protokół opisuje zastosowanie i szczególne uwagi dotyczące analizy żelaza i sacharozy.
Dynamiczne rozpraszanie światła (DLS) jest podstawową metodą oceny wielkości i rozkładu nienaruszonych cząstek. Jednak analiza nanocząsteczek węglowodanów żelaza wiąże się z pewnymi wyzwaniami. Zaletą DLS jest szeroka dostępność oprzyrządowania, łatwość przeprowadzania analizy oraz ustanowienie protokołów analizy nanomateriałów.
Jednym z celów DLS jest ocena profilu polidyspersyjności nanocząstek, co ostatecznie może wpłynąć na interakcję ze środowiskiem biologicznym. W demonstracji procedury weźmie udział Cintia Batista Marques, doktorantka z Uniwersytetu Genewskiego. Po uruchomieniu maszyny w oprogramowaniu przyrządu należy w otwartym oknie wybrać miejsce zapisu, nazwać plik pomiarowy i potwierdzić szczegóły, klikając przycisk Zapisz.
Z listy rozwijanej w interfejsie przyrządu należy wybrać wymaganą standardową procedurę obsługi. Jeśli potrzebna jest starsza procedura SOP, wybierz z listy opcję Wyszukaj SOP i potwierdź wybór, klikając zieloną strzałkę. Aby rozpocząć proces pomiaru, kliknij zielony przycisk start u dołu ekranu interfejsu przyrządu.
Następnie wlej jeden mililitr wzorca nierozcieńczonych cząstek do kuwety polistyrenowej i zamknij ją pokrywką. Po napełnieniu upewnij się, że nie ma pęcherzyków powietrza. Jeśli obecne są pęcherzyki powietrza, usuń je, lekko stukając w kuwetę.
Umieść kuwetę w uchwycie kuwety przyrządu ze strzałką skierowaną do przodu i zamknij pokrywę komory pomiarowej. Załaduj parametr jednostki SOP i wprowadź nazwę próbki SST 20 nanometrowy wzorzec cząstek w oknie startowym. Dodatkowo dodaj notatkę, która zawiera numer identyfikacyjny i datę wygaśnięcia normy.
Aby odmierzyć roztwór żelaza i sacharozy, należy odpipetować 0,5 mililitra roztworu żelaza i sacharozy o zawartości żelaza 2% objętościowo do kolby miarowej o pojemności 25 mililitrów i napełnić do kreski wodą o niskiej zawartości cząstek, otrzymując roztwór zawierający 0,4 miligrama żelaza na mililitr. Teraz umieść plastikową kuwetę zawierającą roztwór miarowy w urządzeniu ze strzałką skierowaną do przodu i zamknij pokrywę. Załaduj ponownie parametr SOP i wprowadź nazwę próbki numer partii w oknie uruchamiania.
Rozpocznij pomiar, a po jego zakończeniu, sygnalizowanym sygnałem dźwiękowym, zamknij okienko pomiaru. Oblicz średnią wartość z sześciu pojedynczych pomiarów. Zaznacz poszczególne pomiary w widoku rekordów pliku pomiarowego i kliknij prawym przyciskiem myszy na utwórz średni wynik.
Dodaj nazwę wartości średniej w polu Nazwa próbki. Następnie potwierdź, klikając OK. Poczekaj, aż oprogramowanie utworzy nowy rekord na końcu listy i poszukaj wprowadzonej nazwy, a także średniego wyniku w tym rekordzie.
Pokazane są wykresy rozkładu wielkości według intensywności, objętości i liczby. Rozkład wielkości według intensywności, na którą ma wpływ drugi pik, jest podany jako przykład złego wyniku. Słabej jakości dane pokazały dodatkowy sygnał o długości 5 000 nanometrów.
Rozkład wielkości według liczby różnił się nawet dwukrotnie od proponowanej średniej Z opartej na intensywności. Tylko nieznacznie niższe wartości zostały obliczone na podstawie rozkładu wielkości według objętości. Podczas stosowania DLS do charakteryzowania nanocząstek węglowodanów żelaza ważne jest, aby zapewnić prawidłowy SOP, rozcieńczenie próbki, a także napełnienie kuwety.
Asymetryczne przepływy, przepływ, frakcjonowanie i wykluczanie wielkości, chromatografia oraz rozpraszanie promieniowania rentgenowskiego pod małym kątem mogą być wykonywane jako dodatkowe ortogonalne metody fizykochemiczne. Zatwierdzone protokoły DLS znacznie poprawiają niezawodność wstępnej i porównawczej charakterystyki nanocząstek węglowodanów żelaza. Jednak przygotowanie próbki i ukierunkowanie techniki na cząstki o dużych rozmiarach należy rozpatrywać w kontekście metodologii ortogonalnej.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Ten protokół opisuje zastosowanie dynamicznego rozpraszania światła (DLS) do analizy wielkości cząstek i dystrybucji kompleksów żelaza z sacharozą. Dotyczy on wyzwań standaryzacji w protokołach DLS dla różnych kompleksów żelazo-węglowodanowych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauki
- Biofizyka
- Nanotechnologia
Tło
- Dynamiczne rozpraszanie światła (DLS) to technika oceny wielkości cząstek.
- Nanocząstki żelazo-węglowodanowe stanowią unikalne wyzwanie analityczne.
- DLS oferuje zalety, takie jak szeroka dostępność instrumentacji.
- Zrozumienie wielkości cząstek jest kluczowe dla interakcji biologicznych.
Cel badania
- Standardyzacja protokołów DLS dla analizy żelazo-sacharyzy.
- Ocena profilu polidyspersyjności kompleksów żelazo-węglowodanowy.
- Ułatwienie lepszego zrozumienia interakcji z systemami biologicznymi.
Stosowane metody
- Dynamiczne rozpraszanie światła (DLS) do pomiaru wielkości cząstek.
- Przygotowanie próbek żelazo-sacharyzy do analizy.
- Użycie specyficznego oprogramowania do obsługi instrumentu.
- Zbieranie i analiza danych w celu określenia dystrybucji cząstek.
Główne wyniki
- Udane pomiary wielkości i dystrybucji cząstek żelazo-sacharyzy.
- Identyfikacja wyzwań w analizie nanocząstek żelazo-węglowodanowych.
- Demonstracja DLS jako skutecznej metody tej analizy.
- Wgląd w implikacje wielkości cząstek na interakcje biologiczne.
Wnioski
- DLS jest cennym narzędziem do analizy kompleksów żelazo-sacharyzy.
- Standardyzacja protokołów jest niezbędna dla uzyskania spójnych wyników.
- Potrzebne są dalsze badania w celu optymalizacji DLS dla różnych kompleksów żelazo-węglowodanowych.
Często zadawane pytania
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.
