Demir-karbonhidrat komplekslerinin partikül boyutunun belirlenmesi için dinamik ışık saçılımı analizi
Summary
Dinamik ışık saçılması (DLS), intravenöz olarak uygulanan demir-karbonhidrat komplekslerinin partikül boyutunu ve dağılımını değerlendirmek için uygun bir test olarak ortaya çıkmıştır. Bununla birlikte, protokoller standardizasyondan yoksundur ve analiz edilen her demir-karbonhidrat kompleksi için değiştirilmesi gerekir. Bu protokol, demir sakarozun analizi için uygulamayı ve özel hususları açıklamaktadır.
Abstract
İntravenöz olarak uygulanan demir-karbonhidrat nanopartikül kompleksleri, demir eksikliğini tedavi etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu sınıf, bu ajanları fizikokimyasal olarak karakterize etmek için mevcut metodolojiler için gerekli koşullara değişen duyarlılık sergileyen yapısal olarak heterojen birkaç nanopartikül kompleksi içerir. Şu anda, demir-karbonhidrat komplekslerinin kritik kalite özellikleri tam olarak belirlenmemiştir. Dinamik ışık saçılması (DLS), bozulmamış parçacık boyutunu ve dağılımını belirlemek için temel bir yöntem olarak ortaya çıkmıştır. Bununla birlikte, laboratuvarlar arasında metodolojilerin standardizasyonu, bireysel demir-karbonhidrat ürünleri için gerekli spesifik modifikasyonlar ve boyut dağılımının en iyi şekilde nasıl tanımlanabileceği konusunda zorluklar hala devam etmektedir. Önemli olarak, kullanılan seyreltici ve seri seyreltmeler standartlaştırılmalıdır. Numune hazırlama ve veri raporlama yaklaşımlarındaki geniş farklılıklar, demir-karbonhidrat ajanlarının karşılaştırılmasında DLS kullanımını sınırlandırmaktadır. Burada, Z-ortalaması ve polidispersite indeksini kullanarak demir-karbonhidrat kompleksi, demir sakarozun boyut ve boyut dağılımını ölçmek için sağlam ve kolayca tekrarlanabilir bir protokolü detaylandırıyoruz.
Introduction
Demir sakkaroz (IS), bir polinükleer demir-oksihidroksit çekirdeği ve sakkaroz kompleksinden oluşan nanopartiküllerden oluşan kolloidal bir çözeltidir. İD, oral demir takviyesini tolere etmeyen veya oral demirin etkili olmadığı çok çeşitli altta yatan hastalık durumları olan hastalar arasında demir eksikliğini tedavi etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır1. IS, biyolojiklerle orantılı karmaşık kimyaya sahip bir ilaç sınıfı olan Gıda ve İlaç İdaresi (FDA) tarafından tanımlanan karmaşık ilaçların ilaç sınıfına aittir2. Kompleks ilaç ürünlerinin düzenleyici değerlendirmesi, takip eden kompleks ilaçları doğru bir şekilde karşılaştırmak için ek ortogonal fizikokimyasal yöntemler ve / veya klinik öncesi veya klinik çalışmalar gerektirebilir 3,4. Bu önemlidir, çünkü birkaç çalışma, takip eden bir IS ürününe karşı IS’nin kullanımının aynı klinik sonuçları üretmediğini bildirmiştir. Bu, IS ürünleri arasındaki fizikokimyasal özelliklerdeki farklılıkları tespit etmek için uygun olan yeni ve ortogonal karakterizasyon tekniklerinin kullanımının kritikliğini vurgulamaktadır 5,6.
IS’nin boyut ve boyut dağılımının doğru bir şekilde aydınlatılması klinik öneme sahiptir, çünkü partikül büyüklüğü opsonizasyonun hızında ve derecesinde önemli bir etkili faktördür – bu karmaşık ilaçların biyodağılımında ilk kritik adım 7,8. Partikül boyutundaki ve partikül boyutu dağılımındaki küçük değişiklikler bile, demir-oksit nanopartikül komplekslerinin farmakokinetik profilindeki değişikliklerle ilişkilendirilmiştir 9,10. Brandis ve ark. tarafından yapılan yeni bir çalışma, DLS tarafından ölçülen partikül boyutunun, referans olarak listelenen bir ilacı ve jenerik bir sodyum ferrik glukonat ürününü karşılaştırırken sırasıyla 14.9 nm ± 0.1 nm ve10.1 nm ± 0.1 nm, p < 0.001) anlamlı derecede farklı olduğunu göstermiştir. Demir-karbonhidrat ürünlerinin tutarlı partiden partiye kalitesi, güvenliği ve etkinliği tamamen üretim sürecinin ölçeklendirilmesine bağlıdır ve potansiyel üretim sapması dikkatlice düşünülmelidir9. Üretim süreci artık sakkaroz ile sonuçlanabilir ve bu, üreticiye bağlı olarak değişecektir12. Üretim süreci değişkenlerindeki herhangi bir değişiklik, nihai karmaşık ilaç ürününde yapı, karmaşık stabilite ve in vivo eğilim9 açısından önemli değişikliklere yol açabilir.
İlaç tutarlılığını değerlendirmek ve ilacın in vivo davranışını tahmin etmek için, karmaşık nanoilaçların fizikokimyasal özelliklerini belirlemek için çağdaş ortogonal analitik metodolojilere ihtiyaç vardır. Bununla birlikte, metodolojilerin standardizasyonunda bir eksiklik vardır, bu da sonuç raporlamasında yüksek derecede laboratuvarlar arası çeşitliliğe neden olabilir13. Bu zorlukların küresel düzenleyici otoriteler ve bilimsel topluluk tarafından tanınmasınarağmen14, İD’nin fizikokimyasal özelliklerinin çoğu yeterince tanımlanmamıştır ve mevcut düzenleyici rehberlik belgeleri bağlamında kritik kalite özelliklerinin tam olarak tamamlanması tanımlanmamıştır15. FDA tarafından demir-karbonhidrat kompleksleri için yayınlanan ürüne özgü kılavuz belgeler taslağı, DLS’yi takip eden ürünlerin boyut ve boyut dağılımını değerlendirmek için bir prosedür olarak önermektedir16,17.
Birçok yayın, IS nanopartikül boyutlarını belirlemek için DLS protokollerini ayrıntılı olarak belirlemiştir13,18. Bununla birlikte, numune hazırlama, prosedür koşulları, enstrümantasyon ve enstrümantasyon ayar parametreleri yayınlanan yöntemler arasında farklı olduğundan, sonuçları yorumlamak için standartlaştırılmış bir yöntemin yokluğunda DLS sonuçları doğrudan karşılaştırılamaz13,18. Metodolojilerdeki ve veri raporlama yaklaşımlarındaki çeşitlilik, bu özelliklerin karşılaştırmalı amaçlar için uygun şekilde değerlendirilmesini sınırlamaktadır19. Önemli olarak, IS’yi değerlendirmek için daha önce yayınlanan DLS protokollerinin çoğu, kolloidal çözeltilerdeki nanopartiküllerin Z-ortalaması hesaplanmış hidrodinamik yarıçapını13,18 oranında yükselttiği gösterilen serbest sakarozun varlığından dolayı süspansiyondaki sakkarozun difüzyonunun etkisini hesaba katmamaktadır. Bu protokol, IS’nin partikül boyutunun ve dağılımının ölçülmesi için metodolojiyi standartlaştırmayı amaçlamaktadır. Yöntem bu amaçla geliştirilmiş ve doğrulanmıştır.
Protocol
Representative Results
Discussion
DLS, ilaç geliştirme ve düzenleyici değerlendirmedeki uygulamalar için nanopartiküllerin boyut ve boyut dağılımının belirlenmesinde temel bir tahlil haline gelmiştir. DLS tekniklerindeki ilerlemelere rağmen, özellikle kolloidal çözeltilerdeki demir-karbonhidrat kompleksleri için geçerli olan seyreltici seçimi ve numune hazırlama ile ilgili metodolojik zorluklar hala mevcuttur. Daha da önemlisi, demir-karbonhidrat nanoilaçları için DLS yöntemleri biyolojik ortamda (örneğin, plazma<sup class="xre…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Hiç kimse
Materials
| 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 |
Riferimenti
- 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).
- 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)
- 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).
- Astier, A., et al. How to select a nanosimilar. Annals of the New York Academy of Sciences. 1407 (1), 50-62 (2017).
- 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).
- Aguera, M. L., et al. Efficiency of original versus generic intravenous iron formulations in patients on haemodialysis. PLoS One. 10 (8), e0135967 (2015).
- Alphandery, E. Iron oxide nanoparticles for therapeutic applications. Drug Discovery Today. 25 (1), 141-149 (2020).
- 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).
- Nikravesh, N., et al. Factors influencing safety and efficacy of intravenous iron-carbohydrate nanomedicines: From production to clinical practice. Nanomedicine. 26, 102178 (2020).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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)
- 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)
- US Food and Drug Administration. Draft guidance on ferric oxyhydroxide. US Food and Drug Administration. , (2021).
- Zou, P., Tyner, K., Raw, A., Lee, S. Physicochemical characterization of iron carbohydrate colloid drug products. The AAPS Journal. 19 (5), 1359-1376 (2017).
- 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).
- 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)
- 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)
- Fischer, K., Schmidt, M. Pitfalls and novel applications of particle sizing by dynamic light scattering. Biomaterials. 98, 79-91 (2016).
- 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).
- Yusa, S., Narain, R. Chapter 6 – Polymer characterization. Polymer Science and Nanotechnology. , 105-124 (2020).
