Анализ динамического рассеяния света для определения размера частиц железо-углеводных комплексов
7 июля 2023 г.
Динамическое рассеяние света (DLS) стало подходящим анализом для оценки размера частиц и распределения внутривенно вводимых железо-углеводных комплексов. Однако протоколы не имеют стандартизации и должны быть изменены для каждого анализируемого железо-углеводного комплекса. В настоящем протоколе описывается применение и особенности анализа сахарозы железа.
Динамическое рассеяние света, или DLS, является фундаментальным методом оценки размера и распределения неповрежденных частиц. Тем не менее, анализ наночастиц углеводов железа создает некоторые проблемы. К преимуществам DLS можно отнести широкий доступ к приборам, простоту выполнения анализа, а также создание протоколов для анализа наноматериалов.
Одной из целей DLS является оценка профиля полидисперсности наночастиц, который в конечном итоге может повлиять на взаимодействие с биологической средой. Для демонстрации процедуры будет Синтия Батиста Маркес, кандидат наук из Женевского университета. После запуска машины в программном обеспечении прибора выберите место хранения в открывшемся окне, назовите файл измерения и подтвердите детали, нажав «Сохранить».
Выберите необходимый стандартный порядок работы из выпадающего списка в интерфейсе прибора. Если требуется более старая СОП, выберите «Обзор СОП» из списка и подтвердите выбор, щелкнув зеленую стрелку. Чтобы начать процесс измерения, нажмите зеленую кнопку запуска в нижней части экрана интерфейса прибора.
Затем залейте один миллилитр неразбавленной стандартной частицы в кювету из полистирола и закройте ее крышкой. После заполнения убедитесь, что на нем нет пузырьков воздуха. Если присутствуют пузырьки воздуха, удалите их, слегка постучав по кювете.
Поместите кювету в держатель ячейки прибора так, чтобы стрелка была направлена вперед, и закройте крышку измерительной камеры. Загрузите СОП с параметрами единицы измерения и введите имя образца SST 20 нанометровый стандарт частиц в стартовом окне. Кроме того, добавьте примечание, включающее идентификационный номер и дату истечения срока действия стандарта.
Чтобы измерить раствор сахарозы железа, пипеткой поместите 0,5 миллилитра раствора сахарозы железа с содержанием железа 2% по массе по объему в мерную колбу объемом 25 миллилитров и заполните до метки водой с низким содержанием частиц, в результате чего получается раствор, содержащий 0,4 миллиграмма железа на миллилитр. Теперь поместите пластиковую кювету с измерительным раствором в прибор стрелкой вперед и закройте крышку. Снова загрузите параметр СОП и введите имя образца, номер партии в стартовом окне.
Начните измерение и, когда оно закончится, о чем свидетельствует звуковой сигнал, закройте окно измерения. Рассчитайте среднее значение шести отдельных измерений. Отметьте отдельные измерения в представлении записей файла измерения и щелкните правой кнопкой мыши «Создать средний результат».
Добавьте имя среднего значения под именем примера. Затем подтвердите, нажав «ОК». Подождите, пока программа создаст новую запись в конце списка, и найдите введенное имя, а также средний результат в этой записи.
Показаны графики распределения размеров по интенсивности, объему и количеству. Распределение размеров по интенсивности, на которую повлиял второй пик, приведено в качестве примера плохого результата. Данные низкого качества показали дополнительный сигнал на расстоянии 5 000 нанометров.
Распределение размеров по количеству отличалось в два раза от предложенного среднего значения Z, основанного на интенсивности. Лишь несколько меньшие значения были рассчитаны по размерному распределению по объему. При использовании DLS для характеристики наночастиц углеводов железа важно обеспечить правильную СОП, разбавление образца, а также заполнение кюветы.
В качестве дополнительных ортогональных физико-химических методов могут быть выполнены фракционирование и эксклюзионная хроматография с асимметричным полем потока, эксклюзионная хроматография и малоугловое рентгеновское рассеяние. Валидированные протоколы для DLS значительно повышают надежность исходных и сравнительных характеристик наночастиц углеводов железа. Однако пробоподготовку и смещение метода в сторону крупных размеров частиц необходимо рассматривать в контексте ортогональных методологий.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном протоколе описывается использование метода динамического рассеяния света (DLS) для анализа размера и распределения частиц комплексов сукрозата железа. В работе рассматриваются проблемы стандартизации протоколов DLS для различных железо-углеводных комплексов.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Биофизика
- Нанотехнологии
Теоретические основы
- Динамическое рассеяние света (DLS) — это метод оценки размера частиц.
- Наночастицы на основе железа и углеводов создают определенные сложности при анализе.
- DLS обладает такими преимуществами, как широкая доступность приборов.
- Понимание размера частиц имеет решающее значение для биологических взаимодействий.
Цель исследования
- Стандартизировать протоколы DLS для анализа сахарозо-железового комплекса.
- Оценить профиль полидисперсности железо-углеводных комплексов.
- Способствовать лучшему пониманию взаимодействий с биологическими системами.
Используемые методы
- Динамическое рассеяние света (DLS) для измерения размера частиц.
- Подготовка образцов сукрозата железа для анализа.
- Использование специализированного программного обеспечения для работы с прибором.
- Сбор и анализ данных для определения распределения частиц по размерам.
Основные результаты
- Успешное измерение размера и распределения частиц сукрозата железа.
- Выявление проблем при анализе железо-углеводных наночастиц.
- Демонстрация DLS как эффективного метода для данного анализа.
- Представление данных о влиянии размера частиц на биологические взаимодействия.
Выводы
- DLS является ценным инструментом для анализа комплексов сукрозата железа.
- Стандартизация протоколов необходима для получения воспроизводимых результатов.
- Требуются дальнейшие исследования для оптимизации DLS для различных железо-углеводных комплексов.
Часто задаваемые вопросы
Значимость для промышленности
Динамическое рассеяние света (DLS) является критически важным аналитическим инструментом для характеристики размера и распределения частиц железо-углеводных комплексов, которые широко применяются при внутривенной терапии препаратами железа. Стандартизированные протоколы DLS позволяют проводить надежную оценку характеристик наночастиц, что способствует контролю качества на ранних этапах и обеспечению сравнимости различных продуктов. Достоверные данные о размере частиц служат основой для оценки рисков и принятия решений по портфелю новых лекарственных форм железа в биофармацевтических исследованиях и разработках (R&D).
Стратегические приложения в биофармацевтических исследованиях и разработках&D
Первичный поиск и валидация мишени
- Позволяет проводить физико-химическую характеристику гетерогенности наночастиц, имеющую значение для их биологических свойств.
- Способствует определению критических показателей качества железо-углеводных комплексов.
- Облегчает снижение механистических рисков за счет уточнения зависимых от размера взаимодействий с биологическими системами.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает стандартизированное измерение размера частиц для воспроизводимости и сопоставимости анализа.
- Позволяет количественно оценить полидисперсность, что необходимо для определения готовности к скринингу.
- Способствует повторному использованию платформы за счет разработки валидированных протоколов анализа наночастиц.
Трансляционные и доклинические исследования
- Обеспечивает согласованность характеристик наночастиц со стратегиями трансляционных биомаркеров в случаях, когда размер влияет на биологическую судьбу частиц.
- Гарантирует непрерывность оценки качества на всех этапах: от открытия до доклинической разработки.
- Снижает риск неудач на поздних стадиях из-за неизученной гетерогенности частиц.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Определение размера частиц методом DLS находится на стыке этапов ранних открытий и доклинических исследований, предоставляя данные как для первичной оценки качества, так и для текущих исследований сопоставимости.
- Открывательная биология: Позволяет уточнить распределение наночастиц по размеру, что способствует проверке гипотез о биологических взаимодействиях.
- Скрининг: Обеспечивает воспроизводимые количественные результаты для оценки различных партий и продуктов.
- Аналитика: Предоставляет Z-среднее и индекс полидисперсности в качестве стандартизированных показателей для принятия решений.
- Трансляционные исследования: Способствует согласованию физико-химических свойств с показателями эффективности in vivo, где это применимо.
- Корпоративное повторное использование: Устанавливает надежный, переносимый протокол характеристики наночастиц для использования в различных программах.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает достоверность прогнозов качества наночастиц и их биологической эффективности.
- Операционная ценность: улучшает стандартизацию, воспроизводимость и масштабируемость аналитических рабочих процессов.
- Стратегическая ценность: оптимизирует принятие решений о продолжении или прекращении разработок и снижает риск неудач на поздних стадиях из-за невыявленной неоднородности.
- Влияние на портфель: позволяет проводить приоритезацию кандидатов на основе железо-углеводных соединений с учетом рисков, опираясь на достоверные данные о качестве.
Особенности реализации
- Требуются экспертные знания в области анализа наночастиц и работы с оборудованием для DLS.
- Необходимы валидированные протоколы подготовки проб, разведения и соблюдение СОП.
- Требуется согласование стандартов представления и интерпретации данных между командами.
- Необходимо учитывать систематическую погрешность метода в отношении более крупных частиц и, при необходимости, дополнять его ортогональными методами.
- Практические ограничения включают чувствительность к способам обращения с образцами и калибровке прибора.
