철-탄수화물 복합체의 입자 크기 측정을 위한 동적 광산란 분석

요약

동적 광 산란(DLS)은 정맥내 투여된 철-탄수화물 복합체의 입자 크기 및 분포를 평가하기 위한 적절한 분석법으로 등장했습니다. 그러나 프로토콜은 표준화가 부족하고 분석된 각 철-탄수화물 복합체에 대해 수정해야 합니다. 본 프로토콜은 철 슈크로스의 분석을 위한 적용 및 특별한 고려사항을 기술한다.

초록

정맥 내 투여되는 철-탄수화물 나노 입자 복합체는 철 결핍을 치료하는 데 널리 사용됩니다. 이 부류는 구조적으로 이질적인 여러 나노 입자 복합체를 포함하며, 이는 이러한 제제를 물리 화학적으로 특성화하는 데 사용할 수있는 방법론에 필요한 조건에 대해 다양한 감도를 나타냅니다. 현재, 철 - 탄수화물 복합체의 중요한 품질 특성은 완전히 확립되지 않았다. 동적 광 산란(DLS)은 온전한 입자 크기와 분포를 결정하는 기본적인 방법으로 부상했습니다. 그러나 실험실 전반에 걸친 방법론의 표준화, 개별 철-탄수화물 제품에 필요한 특정 수정 및 크기 분포를 가장 잘 설명할 수 있는 방법에 관한 과제는 여전히 남아 있습니다. 중요한 것은 사용되는 희석제와 연속 희석액이 표준화되어야 한다는 것입니다. 시료 전처리 및 데이터 보고에 대한 접근 방식의 큰 차이로 인해 철-탄수화물 제제 비교를 위한 DLS의 사용이 제한됩니다. 여기에서 우리는 Z-평균 및 다분산 지수를 사용하여 철-탄수화물 복합체인 철 자당의 크기와 크기 분포를 측정하기 위한 강력하고 쉽게 재현할 수 있는 프로토콜을 자세히 설명합니다.

서문

철 자당(IS)은 다핵 철-옥시수산화물 코어와 자당의 복합체로 구성된 나노입자로 구성된 콜로이드 용액입니다. IS는 경구용 철분 보충을 용납하지 않거나 경구용 철분이 효과적이지 않은 다양한 기저 질환 상태의 환자에서 철분 결핍을 치료하는 데 널리 사용됩니다¹. IS는 미국 식품의약국(FDA)에서 정의한 복합 약물의 약물 등급에 속하며, 생물학적 제제에 상응하는 복잡한 화학적 성질을 가진 약물 등급입니다². 복합 의약품의 규제 평가는 후속 복합 약물을 정확하게 비교하기 위해 추가적인 직교 물리화학적 방법 및/또는 전임상 또는 임상 연구가 필요할 수 있습니다 ^3,4. 여러 연구에서 IS와 후속 IS 제품의 사용이 동일한 임상 결과를 나타내지 않는다고 보고했기 때문에 이는 중요합니다. 이는 IS 생성물 ^5,6 사이의 물리 화학적 특성의 차이를 검출하는 데 적합한 새로운 직교 특성화 기술의 사용의 중요성을 강조한다.

입자 크기가 옵소닌화의 속도와 정도에 중요한 영향을 미치는 요소이기 때문에 IS의 크기 및 크기 분포의 정확한 설명은 임상적으로 중요하며, 이는 이러한 복합 약물의 생체 분포에서 첫 번째 중요한 단계입니다 ^7,8. 입자 크기 및 입자 크기 분포의 약간의 변화조차도 산화철 나노 입자 복합체 ^9,10의 약동학 프로파일의 변화와 관련이있다. Brandis et al.의 최근 연구에 따르면 DLS로 측정한 입자 크기는 참조 목록에 있는 약물과 일반 글루콘산제2철 나트륨 제품을 비교할 때 유의하게 달랐습니다(14.9nm ± 0.1nm 대 10.1nm ± 0.1nm, p < 0.001^). 철-탄수화물 제품의 일관된 배치 간 품질, 안전성 및 효능은 전적으로 제조 공정 스케일 업에 달려 있으며 잠재적인 제조 드리프트를 신중하게 고려해야 합니다⁹. 제조 과정에서 잔류 슈크로스가 발생할 수 있으며, 이는 제조사에 따라 달라질 것이다⁽¹²). 제조 공정 변수의 변형은 구조, 복합 안정성 및 생체 내 배치와 관련하여 최종 복합 의약품에 상당한 변화를 가져올 수 있다⁹.

약물 일관성을 평가하고 약물의 생체 내 거동을 예측하기 위해서는 복잡한 나노 의약품의 물리 화학적 특성을 결정하기 위해 현대적인 직교 분석 방법론이 필요합니다. 그러나 방법론의 표준화가 부족하여 결과 보고에서 실험실 간 편차가 심할 수 있다¹³. 글로벌 규제 당국과 과학계가 이러한 문제를 인식하고 있음에도 불구하고¹⁴, IS의 물리화학적 특성의 대부분은 제대로 정의되지 않은 상태로 남아 있으며, 사용 가능한 규제 지침 문서의 맥락에서 중요한 품질 속성의 완전한 보완은 정의되지 않았습니다¹⁵. 철-탄수화물 복합체에 대해 FDA가 발행한 제품별 지침 문서 초안은 후속 제품의 크기 및 크기 분포를 평가하기 위한 절차로 DLS를 제안합니다^16,17.

몇몇 간행물은 IS 나노입자 치수를 결정하기 위해 확립된 DLS 프로토콜을 상세히 설명하였다^13,18. 그러나, 샘플 준비, 절차 조건, 계장 및 계장 설정 파라미터가 공개된 분석법 간에 다르기 때문에, 결과를 해석할 수 있는 표준화된 분석법이 없는 경우 DLS 결과를 직접 비교할 수 없다^13,18. 방법론 및 데이터 보고 접근법의 다양성은 비교 목적을 위한 이러한 특성의 적절한 평가를 제한한다¹⁹. 중요하게도, IS를 평가하기 위해 이전에 발표된 많은 DLS 프로토콜은 유리 수크로스의 존재로 인해 현탁액에서 수크로스의 확산 효과를 설명하지 않으며, 이는 콜로이드 용액^13,18에서 나노입자의 Z-평균 계산된 유체역학적 반경을 가짜로 상승시키는 것으로 나타났습니다. 본 프로토콜은 IS의 입자 크기 및 분포 측정 방법론을 표준화하는 것을 목표로 한다. 이 방법은 이러한 목적으로 개발되고 검증되었습니다.

프로토콜

1. 기계 작동

1. 기계 및 소프트웨어 시작
   참고: 보충 그림 S1A-D 는 기계 및 소프트웨어 시작 단계를 설명합니다.
   1. 측정을 시작하기 최소 30분 전에 기기를 켠 다음 PC를 시작하십시오.
   2. 기기 소프트웨어 아이콘을 두 번 클릭하여 프로그램을 시작합니다.
   3. 로그인 창에 사용자 이름과 비밀번호를 입력합니다. 각 사용자에게 고유한 계정이 있는지 확인합니다.
   4. 오른쪽 하단 모서리에 있는 세 개의 검은색 막대가 모두 녹색으로 켜져 장치가 작동할 준비가 되었음을 나타낼 때까지 기다립니다.
   5. 장기간 사용하지 않는 경우 사용자가 자동으로 로그아웃되면 보안에서 로그인을 클릭하고 암호를 다시 입력합니다.
2. 측정 파일 만들기
   알림: 새 측정 file 각 측정일이 시작될 때 생성됩니다. 모든 측정값이 나열되고 측정 파일에 저장됩니다. 이 절차에 대한 자세한 내용은 보충 그림 S2A-B를 참조하십시오.
   1. File(파일) | 새로 만들기 | 측정 파일. 열린 창에서 저장 위치를 선택하고 측정 파일의 이름을 지정합니다. 저장을 클릭하여 세부 정보를 확인합니다.
   2. 파일을 열려면 파일 | 열기 | 측정 파일. 열린 창에서 측정 파일을 선택하고 열기를 클릭하여 세부 정보를 확인하고 파일 이름을 선택한 다음 저장을 클릭합니다.
3. 결과 인쇄
   1. 시스템 적합성 테스트(SST)의 결과(단계 1.5 참조)와 샘플의 평균값을 보충 그림 S3에 따라 인쇄하거나 저장합니다.
   2. 측정 파일의 레코드 보기에서 측정값을 표시합니다.
   3. Batch Print를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 다른 작은 창이 열릴 때까지 기다립니다.
   4. 선택 항목에서 PSD 강도 보고서를 선택하고 확인을 클릭하여 확인합니다.
4. 측정을 시작하는 일반 절차
   알림: 측정을 시작하는 절차는 보충 그림 S4A-D에 설명되어 있습니다. 필요한 단위 매개변수 파일(SOP라고 함)에 대해 아래에 설명된 경로를 따르십시오.
   1. 드롭다운 목록에서 필요한 SOP 를 선택합니다. 가장 최근에 사용한 SOP가 목록에 표시되므로 이전 SOP가 필요한 경우 SOP 찾아보기를 선택하고 녹색 화살표를 클릭하여 확인합니다. SOP의 스토리지 위치가 열리면 1.4.2단계를 진행합니다.
      알림: 철 자당과 관련된 중요한 시스템 매개변수(예: 감쇠기의 평형 시간)에 대한 자세한 내용은 표 1을 참조하십시오.
   2. 창이 열리면 Sample Name 및 Notes에서 필요한 항목을 입력합니다. 확인을 클릭하여 확인하고 측정 창이 자동으로 열릴 때까지 기다립니다.
   3. 녹색 시작 버튼을 클릭하여 측정을 시작합니다.
   4. 측정이 끝날 때 음향 신호가 울리면 측정 창을 닫습니다.
5. 시스템 적합성 테스트(SST) 측정
   알림: 큐벳(측정 영역)의 아래쪽 부분을 만지지 마십시오. 시퀀스의 시작과 끝에서 20nm 입자 표준을 측정합니다.
   1. 희석되지 않은 입자 표준물질의 ~1mL를 폴리스티렌 큐벳에 채우고 뚜껑으로 닫습니다.
      참고: 1.5.1단계에서 제조한 희석 표준물질은 1개월 동안 사용할 수 있습니다.
   2. 충전 후 큐벳을 닫고 기포가 있는지 확인하십시오. 큐벳을 가볍게 두드려 기포를 제거합니다.
   3. 화살표 표시가 앞쪽을 향하도록 큐벳을 기기의 셀 홀더에 놓고 측정 챔버 덮개를 닫습니다.
   4. 단위 매개변수 SOP를 로드하고 시작 창에 다음 데이터를 입력합니다.
      샘플 이름: SST 20 nm 입자 표준
      그런 다음 표준의 식별자 번호 및 만료 날짜라는 메모를 추가합니다.
   5. 측정을 시작합니다.
   6. 측정이 끝난 후 음향 신호가 울리면 측정 창을 닫으십시오.
   7. 보고서를 인쇄하십시오 (1.1.3 참조).
      참고: 입자 크기 Z-평균 이 분석 인증서 ± 10%에 해당하는 경우 SST가 통과됩니다.
6. 철 자당 용액의 측정
   1. 철 함량이 2% m/V인 IS 용액 0.5mL를 25mL 부피 플라스크에 피펫으로 넣고 표시선까지 저입자 물(예: 갓 탈이온화되고 여과된 [공극 크기 0.2μm])으로 채웁니다. 이 용액에는 0.4mg Fe/mL가 포함되어 있습니다.
      참고: 1.6.1 단계의 샘플 준비. 이 특정 희석은 방법 개발 중에 확립되었으며, 이는이 목적을위한 최적의 희석으로 결정되었습니다.
   2. 예비 청소를 위해 폴리스티렌 큐벳을 준비된 측정 용액으로 약 3/4 정도 채우고 부드럽게 휘젓고 가능한 한 완전히 비우십시오.
      알림: 큐벳의 아래쪽 부분(측정 영역)을 만지지 말고 큐벳을 흔들지 않도록 하여 기포를 피하십시오.
   3. 측정을 위해, 1 mL의 측정 용액을 큐벳에 피펫팅하고, 뚜껑을 덮는다.
   4. 큐벳의 측정 용액에 기포가 있는지 확인하십시오. 기포가 있으면 큐벳을 가볍게 두드려 제거하십시오.
7. 측정 수행
   1. 측정 용액이 담긴 플라스틱 큐벳을 화살표 표시 가 앞쪽을 향하도록 장치에 놓고 뚜껑을 닫습니다.
   2. 매개변수 SOP를 로드하고(1.4.1단계 참조) 시작 창에 다음 데이터를 입력합니다.
      샘플 이름: 배치 번호
   3. 측정을 시작합니다.
   4. 측정이 끝난 후 음향 신호가 울리면 측정 창을 닫으십시오.
   5. 보충 그림 S5에 따라 6개의 개별 측정값의 평균값을 계산합니다. 측정 파일의 레코드 보기에서 개별 측정값을 표시하고, 평균 결과 만들기를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고, 샘플 이름 아래에 평균값의 이름을 추가하고, 확인을 클릭하여 확인합니다.
   6. 소프트웨어가 목록 끝에 새 레코드를 만들 때까지 기다렸다가 입력한 이름과 해당 레코드의 평균 결과를 찾습니다.
   7. 보고서를 인쇄합니다(1.1.3단계 참조).

결과

설명된 방법은 다양한 조건에서 테스트 용액을 측정하는 ICH Q2(R1)²⁰에 따라 검증되었습니다. 정밀도는 Z-평균 크기에 대해 0.5% RSD에 불과한 반면, PDI에 대해 최대 3.5% RSD가 계산되었습니다. 다른 분석가와 일의 평균 결과는 Z-평균 크기의 경우 0.4%, PDI의 경우 1.5%만 차이가 났습니다. 통계는 두 명의 분석가가 다양한 날짜에 수행한 12개의 측정에서 계산되었습니다. 50%-200% 범위의 테?...

토론

DLS는 약물 개발 및 규제 평가에 응용하기 위해 나노 입자의 크기와 크기 분포를 결정하기 위한 기본적인 분석법이 되었습니다. DLS 기술의 발전에도 불구하고, 특히 콜로이드 용액의 철-탄수화물 복합체와 관련된 희석제 선택 및 샘플 준비와 관련하여 방법론적 문제가 여전히 존재합니다. 중요하게도, 철-탄수화물 나노 의약품에 대한 DLS 방법은 생물학적 환경 (예 : 혈장)에서 아직 광범위하게 연구...

자료

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