Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

تحليل تشتت الضوء الديناميكي لتحديد حجم الجسيمات لمجمعات الحديد والكربوهيدرات

Published: July 7, 2023 doi: 10.3791/63820
Automatic Translation
1, 2, 2, 1, 1, 1, 1
1Vifor Pharma Group, Vifor Pharma Management Ltd, 2Section of Pharmaceutical Sciences, School of Pharmaceutical Sciences of Western Switzerland (ISPSO), University of Geneva

Summary

برز تشتت الضوء الديناميكي (DLS) كاختبار مناسب لتقييم حجم الجسيمات وتوزيع مجمعات الكربوهيدرات الحديدية التي يتم إعطاؤها عن طريق الوريد. ومع ذلك ، تفتقر البروتوكولات إلى التوحيد وتحتاج إلى تعديل لكل مركب من الحديد والكربوهيدرات يتم تحليله. يصف هذا البروتوكول التطبيق والاعتبارات الخاصة لتحليل سكروز الحديد.

Abstract

تستخدم مجمعات الجسيمات النانوية التي تدار عن طريق الوريد من الحديد والكربوهيدرات على نطاق واسع لعلاج نقص الحديد. تشمل هذه الفئة العديد من معقدات الجسيمات النانوية غير المتجانسة هيكليا ، والتي تظهر حساسية متفاوتة للظروف المطلوبة للمنهجيات المتاحة لتوصيف هذه العوامل فيزيائيا وكيميائيا. حاليا ، لم يتم تحديد سمات الجودة الحرجة لمجمعات الحديد والكربوهيدرات بشكل كامل. برز تشتت الضوء الديناميكي (DLS) كطريقة أساسية لتحديد حجم الجسيمات السليمة وتوزيعها. ومع ذلك ، لا تزال هناك تحديات فيما يتعلق بتوحيد المنهجيات عبر المختبرات ، والتعديلات المحددة المطلوبة لمنتجات الحديد والكربوهيدرات الفردية ، وكيف يمكن وصف توزيع الحجم على أفضل وجه. الأهم من ذلك ، يجب توحيد التخفيفات المخففة والتسلسلية المستخدمة. يحد التباين الواسع في مناهج إعداد العينات والإبلاغ عن البيانات من استخدام DLS لمقارنة عوامل الحديد والكربوهيدرات. هنا ، نقوم بتفصيل بروتوكول قوي وسهل التكرار لقياس حجم وتوزيع حجم مركب الحديد والكربوهيدرات ، سكروز الحديد ، باستخدام مؤشر Z-average و polydispersity.

Introduction

سكروز الحديد (IS) هو محلول غرواني يتكون من جسيمات نانوية تتكون من مركب من نواة الحديد أوكسي هيدروكسيد متعدد النوى والسكروز. يستخدم IS على نطاق واسع لعلاج نقص الحديد بين المرضى الذين يعانون من مجموعة واسعة من حالات المرض الكامنة الذين لا يتحملون مكملات الحديد عن طريق الفم أو الذين لا يكون الحديد الفموي فعالالهم 1. ينتمي IS إلى فئة الأدوية من الأدوية المعقدة على النحو المحدد من قبل إدارة الغذاء والدواء (FDA) ، وهي فئة من الأدوية ذات الكيمياء المعقدة تتناسب مع البيولوجيا2. قد يتطلب التقييم التنظيمي لمنتجات الأدوية المعقدة طرقا فيزيائية كيميائية متعامدة إضافية و / أو دراسات قبل السريرية أو السريرية لمقارنة الأدوية المعقدة اللاحقة بدقة 3,4. هذا مهم لأن العديد من الدراسات أفادت بأن استخدام IS مقابل منتج IS للمتابعة لا ينتج عنه نفس النتائج السريرية. وهذا يؤكد أهمية استخدام تقنيات التوصيف الجديدة والمتعامدة المناسبة للكشف عن الاختلافات في الخصائص الفيزيائية والكيميائية بين منتجات نظم المعلومات 5,6.

إن التوضيح الدقيق لحجم وحجم توزيع IS له أهمية سريرية ، حيث أن حجم الجسيمات هو عامل مؤثر رئيسي في معدل ومدى opsonization - الخطوة الحاسمة الأولى في التوزيع الحيوي لهذه الأدوية المعقدة 7,8. حتى الاختلافات الطفيفة في حجم الجسيمات وتوزيع حجم الجسيمات كانت مرتبطة بالتغيرات في الملف الدوائي لمجمعات جسيمات أكسيد الحديدالنانوية 9,10. أظهرت دراسة حديثة أجراها Brandis et al. أن حجم الجسيمات المقاسة بواسطة DLS كان مختلفا بشكل كبير (14.9 نانومتر ± 0.1 نانومتر مقابل 10.1 نانومتر ± 0.1 نانومتر ، p < 0.001) عند مقارنة دواء مرجعي مدرج ومنتج غلوكونات حديدي الصوديوم العام ،على التوالي 11. تعتمد الجودة المتسقة من دفعة إلى أخرى وسلامة وفعالية منتجات كربوهيدرات الحديد كليا على توسيع نطاق عملية التصنيع ، ويجب مراعاة انحراف التصنيع المحتمل بعناية9. قد تؤدي عملية التصنيع إلى السكروز المتبقي ، وسيختلف ذلك بناء على الشركة المصنعة12. يمكن أن تؤدي أي تعديلات في متغيرات عملية التصنيع إلى تغييرات كبيرة في المنتج الدوائي المعقد النهائي فيما يتعلق بالهيكل والاستقرار المعقد والتخلص في الجسم الحي 9.

لتقييم اتساق الدواء والتنبؤ بسلوك الدواء في الجسم الحي ، هناك حاجة إلى منهجيات تحليلية متعامدة معاصرة لتحديد الخصائص الفيزيائية والكيميائية للأدوية النانوية المعقدة. ومع ذلك، هناك نقص في توحيد المنهجيات، مما قد يؤدي إلى درجة عالية من التباين بين المختبرات في الإبلاغ عن النتائج13. وعلى الرغم من اعتراف السلطات التنظيمية العالمية والمجتمع العلمي بهذهالتحديات14، فإن معظم الخصائص الفيزيائية والكيميائية لنظم المعلومات لا تزال غير محددة بشكل جيد، ولم يتم تحديد المجموعة الكاملة من سمات الجودة الحرجة في سياق وثائق التوجيه التنظيمي المتاحة15. تقترح مسودة وثائق التوجيه الخاصة بالمنتج الصادرة عن إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) لمجمعات الحديد والكربوهيدرات DLS كإجراء لتقييم توزيع حجم وحجم منتجات المتابعة16,17.

قامت العديد من المنشورات بتفصيل بروتوكولات DLS المعمول بها لتحديد أبعاد الجسيمات النانوية IS13,18. ومع ذلك ، نظرا لأن إعداد العينة وظروف الإجراء والأجهزة ومعلمات إعداد الأجهزة تختلف بين الطرق المنشورة ، لا يمكن مقارنة نتائج DLS مباشرة في حالة عدم وجود طريقة موحدة لتفسير النتائج13,18. ويحد التنوع في المنهجيات ونهج الإبلاغ عن البيانات من التقييم المناسب لهذه الخصائص لأغراض المقارنة19. الأهم من ذلك ، أن العديد من بروتوكولات DLS المنشورة سابقا لتقييم IS لا تأخذ في الاعتبار تأثير انتشار السكروز في التعليق بسبب وجود السكروز الحر ، والذي ثبت أنه يرفع بشكل زائف نصف قطر الهيدروديناميكي المحسوب Z للجسيمات النانوية في المحاليل الغروية13,18. يهدف هذا البروتوكول إلى توحيد منهجية قياس حجم الجسيمات وتوزيع IS. تم تطوير الطريقة والتحقق من صحتها لهذا الغرض.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. تشغيل الجهاز

  1. بدء تشغيل الجهاز والبرامج
    ملاحظة: يوضح الشكل التكميلي S1A-D خطوات بدء تشغيل الجهاز والبرنامج.
    1. قم بتشغيل الجهاز قبل 30 دقيقة على الأقل من بدء القياسات ، ثم ابدأ تشغيل الكمبيوتر.
    2. انقر نقرا مزدوجا فوق رمز برنامج الجهاز لبدء البرنامج.
    3. أدخل اسم المستخدم وكلمة المرور في نافذة تسجيل الدخول. تأكد من أن كل مستخدم لديه حسابه الخاص.
    4. انتظر حتى تضيء الأشرطة السوداء الثلاثة في الزاوية اليمنى السفلية باللون الأخضر ، مما يشير إلى أن الوحدة جاهزة للتشغيل.
    5. في حالة فترات عدم النشاط الطويلة ، عندما يتم تسجيل خروج المستخدم تلقائيا ، ضمن الأمان ، انقر فوق تسجيل الدخول ، وأعد إدخال كلمة المرور.
  2. إنشاء ملف قياس
    ملاحظة: يتم إنشاء ملف قياس جديد في بداية كل يوم قياس. يتم سرد جميع القياسات وتخزينها في ملف القياس. للحصول على تفاصيل حول هذا الإجراء ، انظر الشكل التكميلي S2A-B.
    1. قم بإنشاء ملف قياس جديد بالنقر فوق ملف | جديد | ملف القياس. في النافذة المفتوحة ، حدد موقع التخزين ، وقم بتسمية ملف القياس. قم بتأكيد التفاصيل بالنقر فوق حفظ.
    2. لفتح ملف ، انقر فوق ملف | مفتوح | ملف القياس. حدد ملف القياس في النافذة المفتوحة ، وقم بتأكيد التفاصيل بالنقر فوق فتح ، وحدد اسم الملف ، وانقر فوق حفظ.
  3. طباعة النتائج
    1. اطبع أو احفظ نتائج اختبار ملاءمة النظام (SST) (انظر الخطوة 1.5) والقيمة المتوسطة لقياس العينة وفقا للشكل التكميلي S3.
    2. حدد القياس (القياسات) في عرض السجلات لملف القياس.
    3. انقر بزر الماوس الأيمن فوق Batch Print ، وانتظر حتى تفتح نافذة صغيرة أخرى.
    4. حدد تقرير كثافة PSD من الاختيارات ، وقم بتأكيده بالنقر فوق موافق.
  4. الإجراء العام لبدء القياس
    ملاحظة: يرد وصف الإجراء الخاص ببدء القياس في الشكل التكميلي S4A-D. اتبع المسار الموضح أدناه لملف معلمة الوحدة المطلوب (المشار إليه باسم SOP):
    1. حدد الإجراء التشغيلي الموحد المطلوب من القائمة المنسدلة. وبما أن أحدث الإجراءات التشغيلية الموحدة المستخدمة معروضة في القائمة، إذا كانت هناك حاجة إلى إجراء تشغيلي موحد أقدم، فحدد تصفح بحثا عن الإجراء التشغيلي الموحد، وقم بالتأكيد بالنقر على السهم الأخضر. بمجرد فتح موقع تخزين الإجراءات التشغيلية الموحدة، تابع الخطوة 1-4-2.
      ملاحظة: للحصول على تفاصيل عن معلمات النظام الهامة الخاصة بسكروز الحديد (على سبيل المثال ، وقت التوازن للمخفف) ، انظر الجدول 1.
    2. في النافذة المفتوحة ، قم بإجراء الإدخالات المطلوبة ضمن اسم العينة والملاحظات. قم بالتأكيد بالنقر فوق "موافق" ، وانتظر حتى تفتح نافذة القياس تلقائيا.
    3. ابدأ القياس بالنقر فوق الزر "ابدأ " الأخضر.
    4. بمجرد صدور إشارة صوتية في نهاية القياس ، أغلق نافذة القياس .
  5. قياس اختبار ملاءمة النظام (SST)
    ملاحظة: لا تلمس الجزء السفلي من كوفيت (منطقة القياس). في بداية ونهاية التسلسل ، قم بقياس معيار الجسيمات 20 نانومتر.
    1. املأ ~ 1 مل من معيار الجسيمات غير المخفف في كوفيت البوليسترين ، وأغلقه بالغطاء.
      ملاحظة: يمكن استخدام المعيار المخفف المعد في الخطوة 1.5.1 لمدة شهر واحد.
    2. بعد التعبئة ، أغلق الكفيت وتحقق من وجود فقاعات هواء. قم بإزالة فقاعات الهواء عن طريق النقر على الكوفيت برفق.
    3. ضع الكوفيت في حامل الخلية الخاص بالجهاز مع توجيه علامة السهم للأمام ، وأغلق غطاء غرفة القياس.
    4. قم بتحميل معلمة الوحدة SOP ، وأدخل البيانات التالية في نافذة البدء:
      اسم العينة: SST 20 نانومتر معيار الجسيمات
      ثم أضف ملاحظة: رقم المعرف وتاريخ انتهاء صلاحية المعيار
    5. ابدأ القياس.
    6. بعد انتهاء القياس عندما تصدر الإشارة الصوتية صوتا ، أغلق نافذة القياس.
    7. اطبع التقرير (انظر النقطة 1.1.3).
      ملاحظة: يتم تمرير SST إذا كان حجم الجسيمات Z-average يتوافق مع قيمة شهادة التحليل ± 10٪.
  6. قياس محلول السكروز الحديدي
    1. ماصة 0.5 مل من محلول IS مع محتوى حديد 2٪ m / V في دورق حجمي 25 مل ، وملء العلامة بماء منخفض الجسيمات (على سبيل المثال ، منزوع الأيونات حديثا ومصفى [حجم المسام 0.2 ميكرومتر]) ؛ يحتوي هذا المحلول على 0.4 ملغ من الحديد / مل.
      ملاحظة: إعداد العينة في الخطوة 1.6.1. مع هذا التخفيف المحدد تم إنشاؤه أثناء تطوير الطريقة ، وتم تحديد ذلك على أنه التخفيف الأمثل لهذا الغرض.
    2. للتنظيف الأولي ، املأ كوفيت البوليسترين بالكامل تقريبا بمحلول القياس المحضر ، وقم بتدويره برفق ، ثم أفرغه تماما قدر الإمكان.
      ملاحظة: لا تلمس الجزء السفلي من كوفيت (منطقة القياس) ، وتجنب فقاعات الهواء عن طريق عدم هز كوفيت.
    3. للقياس ، ماصة 1 مل من محلول القياس في كوفيت ، ووضعها على غطاء.
    4. تحقق من محلول القياس في كوفيت بحثا عن فقاعات الهواء. إذا كانت هناك فقاعات هواء ، فقم بإزالتها عن طريق النقر برفق على الكوفيت.
  7. إجراء القياس
    1. ضع الكوفيت البلاستيكي مع محلول القياس في الجهاز مع توجيه علامة السهم للأمام ، وأغلق الغطاء.
    2. حمل الإجراء التشغيلي الموحد للمعلمة (انظر الخطوة 1-4-1)، وأدخل البيانات التالية في نافذة البدء:
      اسم العينة: رقم الدفعة
    3. ابدأ القياس.
    4. بعد نهاية القياس ، عندما تصدر الإشارة الصوتية صوتا ، أغلق نافذة القياس .
    5. احسب القيمة المتوسطة للقياسات الفردية الستة وفقا للشكل التكميلي S5. حدد القياسات الفردية في عرض السجلات لملف القياس ، وانقر بزر الماوس الأيمن فوق إنشاء متوسط النتيجة ، وأضف اسم القيمة المتوسطة ضمن اسم العينة ، وقم بالتأكيد بالنقر فوق موافق.
    6. انتظر حتى يقوم البرنامج بإنشاء سجل جديد في نهاية القائمة ، وابحث عن الاسم الذي تم إدخاله والنتيجة المتوسطة في هذا السجل.
    7. اطبع التقرير (راجع الخطوة 1.1.3).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

تم التحقق من صحة الطريقة الموصوفة وفقا ل ICH Q2 (R1) 20 ، والتي تضمنت قياس حلول الاختبار في ظل ظروف مختلفة. كانت الدقة 0.5٪ RSD فقط لحجم Z المتوسط ، بينما تم حساب 3.5٪ RSD كحد أقصى ل PDI. اختلف متوسط النتائج من المحللين المختلفين والأيام بنسبة 0.4٪ فقط لحجم Z-average و 1.5٪ ل PDI. تم حساب الإحصاءات من 12 قياسا أجراها محللان في أيام مختلفة. لم يكن للتغيرات في تركيز الاختبار في حدود 50٪ -200٪ ولا تخزين حلول الاختبار لمدة تصل إلى 5 أيام في ظروف مبردة تأثير على النتيجة النهائية.

المعلمات التي تم تحليلها
حجم Z متوسط
يتم إعطاء القطر الهيدروديناميكي كمتوسط حجم الجسيمات Z ، ويتم تحديد طريقة تحديد ذلك في ISO 22412: 201717. حجم Z-average هو معلمة تعرف أيضا باسم المتوسط التراكمي. المتوسط Z هو معلمة حجم DLS المفضلة ، حيث أن حساب Z-average مستقر رياضيا ، والنتيجة Z-average غير حساسة للضوضاء. وفقا ل EMA و FDA ، فإن حجم Z-average مع PDI هما القيم الموصى بها لتوصيف الأدوية النانوية15،16،21. لا يمكن مقارنة حجم جسيم Z-average إلا بالحجم المقاس بواسطة تقنيات أخرى إذا كانت العينة أحادية النمط أو كروية أو شبه كروية الشكل ، وكانت أحادية التشتت ، وتم تحضيرها في مشتت مناسب. وذلك لأن متوسط حجم الجسيمات Z حساس حتى للتغيرات الصغيرة في تحضير العينة. حجم الجسيمات Z المتوسط هو معلمة هيدروديناميكية ، وبالتالي ، فهو صالح فقط للجسيمات في التشتت أو للجزيئات في المحلول.

مؤشر تعدد التشتت
هذا المؤشر هو رقم محسوب من معلمتين بسيطتين مناسبتين لبيانات الارتباط (التحليل التراكمي). مؤشر تعدد التشتت بلا أبعاد ومقياس بحيث نادرا ما ترى قيم أصغر من 0.05 ، باستثناء المعايير أحادية التشتت للغاية. تشير القيم الأكبر من 0.7 إلى أن العينة لها توزيع واسع جدا لحجم الجسيمات ومن المحتمل ألا تكون مناسبة لتقنية DLS. يمكن أن تعمل خوارزميات توزيع الأحجام المختلفة مع البيانات التي تقع بين هذين النقيضين. يتم تحديد حسابات هذه المعلمات في وثيقة معيار ISO 22412: 201717.

توزيع الحجم حسب الكثافة / الحجم / الرقم
يتم تصوير مخططات توزيع الحجم النموذجية (الكثافة والحجم والعدد) في الشكل 1. تظهر مخططات النتائج ست عينات معدة بشكل مستقل من 605211 دفعة IS بتركيز 0.4 مجم من الحديد / مل. بالنسبة للتصور في الشكل 1 ، تم رسم البيانات الأولية المأخوذة من برنامج DLS باستخدام برنامج إحصائي دون مزيد من التعديل9. يتم توفير توزيع الحجم حسب الكثافة المتأثرة بقمة ثانية كمثال على نتيجة سيئة في الشكل 1 أ. يعرض الشكل 2 بيانات رديئة الجودة تظهر إشارة إضافية عند 5,000 نانومتر.

Figure 1
الشكل 1: توزيع الحجم. أ: الشدة، ب: الحجم، ج: العدد13. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: بيانات تمثيلية رديئة الجودة. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

أظهر محلول اختبار دفعة IS 0371022A (0.4 مجم Fe / mL) ، والذي تم تخزينه لمدة 5 أيام في درجة حرارة الغرفة ، إشارة إضافية عند ~ 5000 نانومتر ، مما يدل على بعض الجسيمات الإضافية (على سبيل المثال ، إما الغبار أو هطول الأمطار). وبناء على ذلك ، تم تحويل PDI المحدد أصلا عند 0.130 إلى 0.184 ، بينما كان متوسط Z لا يزال قريبا من القيمة الأصلية (أي 11.33) عند 11.99 نانومتر (بيانات غير منشورة).

تم اختبار الدقة من قبل اثنين من فنيي المختبر في أيام منفصلة. كان متوسط قيمة 12 مكررا 11.32 نانومتر مع RSD بنسبة 0.4٪ و 0.125 مع RSD بنسبة 1.5٪ لمتوسط Z و PDI ، على التوالي ، للفنيين. تم استيفاء معايير القبول (NMT 5٪ لمتوسط Z ، NMT 20٪ ل PDI) (بيانات غير منشورة).

مقارنة المعلمات القابلة للتحليل
بالإضافة إلى حساب المعلمات الأساسية - متوسط Z وتعدد التشتت - يسمح برنامج جهاز DLS أيضا بحساب توزيعات الحجم التي يمكن ترجيحها وفقا لشدة إشارة الكاشف أو حجم (أو عدد) جزيئات التشتت. وتتضح أهمية مقارنة هذه البارامترات في النتائج المبينة في الجدول 2. في حين أن توزيع الحجم حسب العدد يختلف بما يصل إلى عامل 2 عن المتوسط Z المقترح القائم على الكثافة ، تم حساب قيم أقل قليلا فقط من خلال توزيع الحجم حسب الحجم. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن الإبلاغ عن النتائج على أساس الكثافة قد يكون غير دقيق إذا كانت المحاليل المعقدة لكربوهيدرات الحديد تحتوي على جزيئات أو مجاميع أكبر13.

الجدول 1: معلمات النظام لنظام DLS. الاختصارات: RI = معامل الانكسار. DLS = تشتت الضوء الديناميكي13. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الجدول.

الجدول 2: أمثلة على كيفية تأثر تحديد حجم الجسيمات بواسطة IS بنهج الإبلاغ عن البيانات. هذا الجدول مقتبس من دي فرانشيسكو وبورشارد13. الاختصارات: SD = الانحراف المعياري ؛ RSD = الانحراف المعياري النسبي ؛ PDI = مؤشر تعدد التشتت ؛ IS = الحديد والسكروز. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الجدول.

الشكل التكميلي S1: خطوات تشغيل النظام. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي S2: إنشاء ملف قياس. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي S3: اختبار ملاءمة النظام. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي S4: بدء قياس جديد. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي S5: حساب القياسات. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

أصبح DLS مقايسة أساسية لتحديد حجم وحجم توزيع الجسيمات النانوية للتطبيقات في تطوير الأدوية والتقييم التنظيمي. على الرغم من التقدم في تقنيات DLS ، لا تزال هناك تحديات منهجية فيما يتعلق باختيار المواد المخففة وإعداد العينات ، والتي تعتبر ذات صلة خاصة بمجمعات الحديد والكربوهيدرات في المحاليل الغروية. الأهم من ذلك ، أن طرق DLS للأدوية النانوية لكربوهيدرات الحديد لم تتم دراستها على نطاق واسع في الوسط البيولوجي (على سبيل المثال ، البلازما)22. ولذلك، لا تزال هناك حاجة ماسة إلى مواءمة بروتوكولات أفضل الممارسات اعتمادا على اختيار المواد المخففة. يعد اختيار المادة المخففة أمرا مهما ، لأن استخدام الماء النقي مقابل المحاليل الملحية متساوية التوتر قد يؤثر على استقرار المعلق الغروي16.

وتجدر الإشارة أيضا إلى أنه لا ينبغي تخفيف مجمعات الحديد والكربوهيدرات إلى ما دون توصيات المعلومات الموصوفة في محاولة للتخفيف من تحديات وجود محلول مظلم وغير شفاف. التخفيفات المفرطة ليست ذات صلة بيولوجية ويمكن أن تؤثر على استقرار التعليق الغروي من خلال التغيرات في التدريع الأيوني ، مما قد يؤدي إلى هطول الأمطار المحتمل والإبلاغ عن النتائج غير الدقيقة. تم اختبار التخفيفات والمواد المخففة المختلفة (البيانات غير المنشورة) أثناء تطوير هذه الطريقة ، وتم تحديد تحضير العينة الموصوف في الخطوة 1.6.1 من البروتوكول والتحقق من صحته باعتباره التخفيف الأمثل ل IS. يجب النظر في العديد من التعديلات لتحليل DLS لمجمعات الحديد والكربوهيدرات. على سبيل المثال ، يجب إجراء إعداد حلول الاختبار في حالة عدم وجود أي نوع من التحريض عالي السرعة. يجب تجنب استخدام خلاطات الدوامة ، لأن هذا يؤدي إلى إنشاء مجاميع الحديد والسكروز. لإعداد حلول الاختبار ، يتم خلط محاليل IS بلطف في الماء باستخدام ماصة أوتوماتيكية. بالإضافة إلى ذلك ، عند تشغيل العينات لتحليل DLS ، يجب إيقاف تشغيل ميزة المعايرة التلقائية.

هناك العديد من القيود المتأصلة في تحليل DLS للجسيمات النانوية من الحديد والكربوهيدرات. نظرا لطبيعة زوايا تشتت الضوء وخرج المتوسط Z ، فإن الأقطار الهيدروديناميكية المبلغ عنها منحازة نحو الجسيمات الأكبر في محلول القياس. وبالتالي ، قد يتم المبالغة في تقدير حجم الجسيمات ، وقد يتم التقليل من التوزيع الحقيقي لحجم الجسيمات13. يجب النظر في تقنيات الإبلاغ عن النتائج في سياق حجم جزيئات الحديد والكربوهيدرات المعقدة وإمكانية التجميع في ظل الظروف التجريبية. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أيضا أن نتائج توزيعات الحجم المرجح بالشدة والحجم والعدد قد تختلف اختلافا كبيرا بين وحدات DLS المختلفة من نفس الشركات المصنعة أو الشركات المصنعة المختلفة ، حيث يستخدم المصنعون المختلفون خوارزميات مختلفة للحساب. لذلك ، توصي ISO22412 فقط باستخدام متوسط Z وتعدد التشتت ، حيث يتم توحيد خوارزمية حسابها. كما أوصت الوكالات التنظيمية بالإبلاغ عن متوسط حجم Z16. وتجدر الإشارة أيضا إلى أنه ستكون هناك حاجة إلى تعديلات طفيفة (على سبيل المثال ، التعامل مع البرنامج ، وإجراءات القياس ، وإعداد البيانات) عند تطبيق هذا البروتوكول على أدوات أخرى.

حتى في ضوء التحديات المرتبطة ب DLS ، تمثل هذه التقنية تقدما كبيرا في المنهجيات التحليلية السابقة وتضيف بيانات مقنعة لتوصيف مجمعات الحديد والكربوهيدرات. وقد تم اعتماده من قبل التعاونيات العلمية والوكالات التنظيمية16،18،19،21. وينبغي أن تركز الجهود المستقبلية في تطبيق تحليل DLS على مجمعات الحديد والكربوهيدرات بشكل أهم على التنسيق العالمي للبروتوكولات لتطبيقها على تطوير الأدوية والتقييم التنظيمي، بما في ذلك ضمان التكافؤ الحيوي. وعموما، يهدف البروتوكول التحليلي الموصوف هنا إلى توحيد منهجية قياس حجم الجسيمات وتوزيع المثبت ويمكن أن يكون أداة مفيدة لتقييم جودة نظم المعلومات.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

M.B. ، E.P. ، M.W. ، و A.B. هم موظفون في Vifor Pharma. G.B. هو مستشار لشركة Vifor Pharma.

Acknowledgments

اي

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Equipment
Zetasizer Nano ZS Malvern NA equipped with Zetasizer software 7.12, Helium Neon laser (633 nm, max. 4 mW) and 173° backscattering geometry
Materials
Disposable plastic cuvettes 
LLG-Disposable plastic cells LLG labware LLG-Küvetten, Makro, PS; Order number 9.406011
low-particle water  (The use of freshly deionized and filtered (pore size 0.2 μm) water is recommended).
Microlitre pipette
Venofer 100 mg/5 mL Vifor Pharma
Volumetric flask 25 mL
Nanosphere Thermo 3020A Particle Standard
Software
Origin Pro v.8.5  Origin Lab Corporation

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Auerbach, M., Gafter-Gvili, A., Macdougall, I. C. Intravenous iron: A framework for changing the management of iron deficiency. Lancet Haematology. 7 (4), e342-e350 (2020).
  2. Generic drugs: FDA should make public its plans to issue and revise guidance on nonbiological complex drugs. US Government Accountability Office. , Available from: https://www.gao.gov/products/gao-18-80 (2017).
  3. Klein, K., et al. The EU regulatory landscape of non-biological complex drugs (NBCDs) follow-on products: Observations and recommendations. European Journal of Pharmaceutical Sciences. 133, 228-235 (2019).
  4. Astier, A., et al. How to select a nanosimilar. Annals of the New York Academy of Sciences. 1407 (1), 50-62 (2017).
  5. Rottembourg, J., Kadri, A., Leonard, E., Dansaert, A., Lafuma, A. Do two intravenous iron sucrose preparations have the same efficacy. Nephrology Dialysis Transplantation. 26 (10), 3262-3267 (2011).
  6. Aguera, M. L., et al. Efficiency of original versus generic intravenous iron formulations in patients on haemodialysis. PLoS One. 10 (8), e0135967 (2015).
  7. Alphandery, E. Iron oxide nanoparticles for therapeutic applications. Drug Discovery Today. 25 (1), 141-149 (2020).
  8. Arami, H., Khandhar, A., Liggitt, D., Krishnan, K. M. In vivo delivery, pharmacokinetics, biodistribution and toxicity of iron oxide nanoparticles. Chemical Society Reviews. 44 (23), 8576-8607 (2015).
  9. Nikravesh, N., et al. Factors influencing safety and efficacy of intravenous iron-carbohydrate nanomedicines: From production to clinical practice. Nanomedicine. 26, 102178 (2020).
  10. Pai, A. B., et al. In vitro and in vivo DFO-chelatable labile iron release profiles among commercially available intravenous iron nanoparticle formulations. Regulatory Toxicology and Pharmacology. 97, 17-23 (2018).
  11. Brandis, J. E. P., et al. Evaluation of the physicochemical properties of the iron nanoparticle drug products: Brand and generic sodium ferric gluconate. Molecular Pharmaceutics. 18 (4), 1544-1557 (2021).
  12. Di Francesco, T., Sublet, E., Borchard, G. Nanomedicines in clinical practice: Are colloidal iron sucrose ready-to-use intravenous solutions interchangeable. European Journal of Pharmaceutical Sciences. 131, 69-74 (2019).
  13. Di Francesco, T., Borchard, G. A robust and easily reproducible protocol for the determination of size and size distribution of iron sucrose using dynamic light scattering. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 152, 89-93 (2018).
  14. The Center for Research on Complex Generics. US Food and Drug Administration. , Available from: https://www.fda.gov/drugs/guidance-compliance-regulatory-information/center-research-complex-generics (2021).
  15. Drug products, including biological products, that contain nanomaterials - Guidance for industry. Center for Drug Evaluation and Research. FDA-2017-D-0759. US Food and Drug Administration. , Available from: https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/drug-products-including-biological-products-contain-nanomaterials-guidance-industry (2022).
  16. US Food and Drug Administration. Draft guidance on ferric oxyhydroxide. US Food and Drug Administration. , (2021).
  17. ISO 22412:2017. Particle size analysis - Dynamic light scattering. International Organization for Standardization. , Available from: http://www.iso.org/standard/65410.html (2017).
  18. Zou, P., Tyner, K., Raw, A., Lee, S. Physicochemical characterization of iron carbohydrate colloid drug products. The AAPS Journal. 19 (5), 1359-1376 (2017).
  19. D'Mello, S. R., et al. The evolving landscape of drug products containing nanomaterials in the United States. Nature Nanotechnology. 12 (6), 523-529 (2017).
  20. Q2 (R1) Validation of analytical procedures: Text and methodology guidance for industry. FDA-2017-D-6821. US Food and Drug Administration. , Available from: https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/q2r1-validation-analytical-procedures-text-and-methodology-guidance-industry (2005).
  21. Committee for Medicinal Products for Human Use. Reflection paper on the data requirements for intravenous iron-based nano-colloidal products developed with reference to an innovator medicinal product. European Medicines Agency. , Available from: https://www.ema.europe.eu/en/documents/scientific-guideline/reflection-paper-data-requirements-intravenous-iron-based-nano-colloidal-products-developed_en.pdf (2015).
  22. Fischer, K., Schmidt, M. Pitfalls and novel applications of particle sizing by dynamic light scattering. Biomaterials. 98, 79-91 (2016).
  23. Caputo, F., et al. Asymmetric-flow field-flow fractionation for measuring particle size, drug loading and (in)stability of nanopharmaceuticals. The joint view of European Union Nanomedicine Characterization Laboratory and National Cancer Institute - Nanotechnology Characterization Laboratory. Journal of Chromatography A. 1635, 461767 (2021).
  24. Yusa, S. Chapter 6 - Polymer characterization. Polymer Science and Nanotechnology. Narain, R. , Elsevier. Amsterdam, the Netherlands. 105-124 (2020).

Tags

الطب، العدد 197،
تحليل تشتت الضوء الديناميكي لتحديد حجم الجسيمات لمجمعات الحديد والكربوهيدرات
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Burgert, M., Marques, C. B.,… More

Burgert, M., Marques, C. B., Borchard, G., Philipp, E., Wilhelm, M., Alston, A., Digigow, R. Dynamic Light Scattering Analysis for the Determination of the Particle Size of Iron-Carbohydrate Complexes. J. Vis. Exp. (197), e63820, doi:10.3791/63820 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter