Physikalisch-chemische Analyselösungen zur Unterstützung der Formulierung von Nanopharmazeutika
Zuverlässige Charakterisierungsverfahren sind eine Grundvoraussetzung für den Einsatz von nanogroßen Materialien in pharmazeutischen Produkten. Die intensive Untersuchung von Nanopartikeln (Partikel im Größenbereich von 10 nm bis 1000 nm) und ihre zunehmende Verwendung als Vehikel zur Verabreichung von Medikamenten erfordert eine Vielzahl von physikalisch-chemischen Charakterisierungsverfahren, um ein vollständiges Verständnis und die Kontrolle kritischer Parameter zu erhalten.
In der Formulierungsentwicklung und Medikamentenverabreichung bezieht sich der Begriff „Nanopartikel“ auf eine Vielzahl von Partikeln, die nach der Verabreichung ein Medikament oder Protein an ihren Zielort bringen . Dazu gehören Liposome, Mizellen aus festen Lipid-Nanopartikeln (SLNs) und polymere Nanopartikel. Der physikalisch-chemische Zustand des Nanomaterial-Wirkstoff-Komplexes ist oft kritisch und beeinflusst die Pharmakokinetik, Freisetzung und Funktion des Arzneimittels in vivo. Während der Entwicklung und Herstellung ist die vollständige Charakterisierung einer Reihe von Parametern erforderlich, um eine effektive Prozesssteuerung und die Bereitstellung sicherer Arzneimittel zu gewährleisten. Bei Vehikeln zur Wirkstoffabgabe im Nanobereich sind Größe und Größenverteilung, Form und Zusammensetzung oft entscheidend für seine erfolgreiche Funktion sein Ziel zu erreichen und den Wirkstoff effektiv abzugeben.
Malvern Panalytical bietet eine breite Palette an ergänzenden Technologien zur Partikelcharakterisierung im Nanobereich.. Sie werden von der grundlegenden Forschung und Entwicklung bis hin zur Herstellung und Qualitätskontrolle verwendet, um kritische Merkmale von Materialien im Nanobereich in pharmazeutischen Formulierungen und Arzneimitteln zu charakterisieren, zu überwachen und zu kontrollieren.
Stabilität ist für jedes Arzneimittel von entscheidender Bedeutung, um dessen Haltbarkeit, Wirksamkeit und Sicherheit zu optimieren. Die Bestimmung der Stabilität von Nanopartikel-Formulierungen ist sehr komplex, da die Formulierung als Ganzes betrachtet werden muss, einschließlich des Partikels, des oder der API(s) und der Hilfsstoffe. Die Gewährleistung der Stabilität dieser Formulierungen ist von wesentlicher Bedeutung, um das Risiko zu minimieren, dass z. B. ein wirkstoffloses Abbau- oder aggregiertes Produkt verabreicht wird, welches ein immunogenes Risiko darstellen kann.
Bei der Entwicklung von nanopartikulären Arzneistoffträgern wird die Hauptkomponente der Partikel oft durch andere Komponenten ergänzt. Beispielsweise kann den Liposomen Cholesterin zugesetzt werden, um ihre Stabilität zu verbessern, oder Partikeloberflächen können mit PEG oder anderen Polymeren funktionalisiert werden, um die Zirkulationszeiten im Körper zu verlängern.
Solche Partikelmodifikationen sollen die Eigenschaften eines Arzneistoffträgers verbessern, müssen jedoch sorgfältig kontrolliert werden. Die Überwachung und Optimierung der Zugabe von modifizierenden Materialien ist unerlässlich, um Kosten einzudämmen und, was noch wichtiger ist, um sicherzustellen, dass die Partikelstabilität nicht negativ beeinflusst wird.
Die etablierten Lösungen von Malvern Panalytical zur Messung der Nanopartikelgröße, des Zetapotenzials und der Konzentration sind äußerst effektive Hilfsmittel bei der Formulierungsentwicklung. Durch die Bestimmung der Wirkbereiche und Parameter ermöglichen diese Hilfsmittel die Überwachung und Optimierung von Formulierungen sowie die Verbesserung ihrer Qualität und Funktionalität.
Die thermische Stabilität und das Phasenverhalten von Liposomen und anderen Nanopartikeln spiegeln häufig ihre In-vivo-Stabilität und ihre Wirkstofffreisetzungseigenschaften wider. All diese Eigenschaften können von den hinzugefügten Komponenten, einschließlich des Arzneimittels selbst, beeinflusst werden, weshalb es wichtig ist, die Struktur und Dynamik des Systems als Ganzes zu verstehen.
Die Systeme zur dynamischen Differenzkalorimetrie (DSC) und Röntgendiffraktometrie (XRD) von Malvern Panalytical liefern wichtige Informationen zur Darstellung des Phasenverhaltens von Liposomen und zum Verständnis der lamellaren Zusammensetzung.
Die innere Struktur vieler Arzneimittelträger kann ihre Wirkstofffreisetzungseigenschaften und/oder ihre physikalische Stabilität beeinflussen. Das Verständnis und die Kontrolle der maßgeblichen Faktoren ist wichtig bei der Auswahl geeigneter Vehikel zur Verabreichung von Arzneimitteln und für das Erreichen wirksamer, stabiler Arzneimittelformulierungen.
Malvern Panalytical bietet Analyseverfahren zur Charakterisierung von Arzneimittel-Träger-Kompositionen. Die Anwendungen reichen von der Untersuchung der lamellaren Struktur von Liposomen bis zum Verständnis der Copolymerstruktur von Polymerpartikeln.
Eine erfolgreiche Verabreichung von Arzneimitteln mithilfe eines Trägers erfordert nicht nur eine effektive Beladung mit dem Wirkstoff, sondern auch ein detailliertes Verständnis darüber, wie sich die beladenen Träger bei unterschiedlichen Bedingungen verhalten. Die Auswirkungen der Verarbeitung, Lagerung und des Transports sowie das Verhalten des Wirkstoff-Träger-Komplexes unter physiologischen Bedingungen müssen untersucht werden.
Die Nanopartikel-Tracking-Analyse (NTA) wird häufig angewendet, um die Effizienz von Einkapselungsprotokollen für Arzneimittel und die daraus resultierende Stabilität von Wirkstoff-Träger-Komplexen zu untersuchen. Mithilfe der Fluoreszenzmarkierung kann bei der NTA die Größe des Wirkstoff-Träger-Komplexes überwacht werden. Diese Messungen können zur Verwendung in physiologischen Flüssigkeiten erweitert werden, um die Stabilität des Wirkstoff-Träger-Komplexes unter diesen Bedingungen zu untersuchen.
Die Gewährleistung der Stabilität und Funktionalität von Nanopartikel-Formulierungen durch Skalierung und Prozessoptimierung, Herstellung und Endanwendung des Produkts erfordert eine kontinuierliche Überwachung von kritischen Parameter.
Die Größe von Liposomen und anderen nanogroßen Vehikeln zur Verabreichung von Arzneimitteln ist entscheidend für ihre Funktion. Die Nanopartikelgröße ist ein wichtiges Qualitätsmerkmal, das häufig ausgenutzt oder verändert wird, um die gewünschte biologische Reaktion zu erreichen. Sie ist ein wichtiger Prozessparameter, der von der Entwicklung bis zum Einsatz in der Nanomedizin konstant bleiben muss. Unabhängig vom Fertigungsprozess ist die Überwachung der Größe und möglicher Größenänderungen während der gesamten Lebensdauer der Formulierung von entscheidender Bedeutung.
Die dynamische Mehrwinkellichtstreuung (Multi-Angle Dynamic Light Scattering, MADLS), die klassische dynamische Lichtstreuung (Dynamic Light Scattering, DLS) und die Nanopartikel-Tracking-Analyse (NTA) werden verwendet, um alle Änderungen in der Partikelgröße und -konzentration aufzuklären, die während der Standard-Verarbeitungsschritte wie Gefrieren/Auftauen, Homogenisierung und Rekonstitution nach der Gefriertrocknung auftreten können.
Ein weiteres wichtiges Qualitätsmerkmal, das die Funktionalität einer Nanopartikel-Formulierung beeinflusst, ist die Nanopartikelladung. Diese beeinflusst oft die Stärke der Immunantwort, weshalb dieser Parameter bei der Verwendung geladener Lipide überwacht werden muss.
Die Technologie der dynamischen Lichtstreuung ermöglicht die Messung des Zetapotenzials, welches die Gesamtladung einer Formulierung darstellt. Änderungen der Gesamtladung der Formulierung erfordern zu jedem Zeitpunkt eine sorgfältige Überwachung, da sich diese Änderungen während der Lebensdauer des Produkts in der F&E, der Herstellung und der Endnutzung auf die Wirksamkeit der Nanomedizin auswirken können.
