Characterization of Subvisible Particulate Matter in Biopharmaceuticals by Flow Imaging Method
Aplikace | 2020 | ShimadzuInstrumentace
Biologické léčivé přípravky vykazují vysokou účinnost, ale jsou citlivé na fyzikálně-chemické stresy, které mohou vést k tvorbě subvidibilních částic a agregátů. Tyto částice mohou snižovat účinnost léčiva a vyvolávat nežádoucí imunitní reakce. Metoda průtokové zobrazovací analýzy (flow imaging) je doporučena ve farmakopejích USP a JP jako doplňková technika k tradičnímu zakrývacímu měření (LO), neboť umožňuje lepší detekci vysoce průhledných částic a jejich morfologickou klasifikaci.
Cílem studie bylo demonstrovat schopnost systému iSpect DIA-10 charakterizovat subvidibilní částice v proteinových roztocích vystavených různým stresovým podmínkám (teplotní a mechanický stres). Studie sleduje rozdíly ve velikostní distribuci, koncentraci a tvarových parametrech částic po aplikaci zvolených stresů.
Vzorek tvořil lyofilizovaný imunoglobulin rozpuštěný v citrát-fosfátovém pufru (pH 5,0) na koncentraci 1 mg/mL, sterilně filtrovaný přes 100 nm filtr. Agregace byla indukována dvěma způsoby:
Flow imaging odhalila výrazné rozdíly mezi teplotním a mechanickým stresem. Při teplotním stresu dominovaly částice <2 µm, zatímco mechanický stres zvýšil podíl částic v rozmezí 2–10 µm. Dosazena byla vysoká obrazová účinnost (>90 %), což minimalizovalo ztráty částic. Morfologické parametry (poměr stran, kruhovitost) ukázaly odlišné tvary agregátů – od vláknitých po kulovité. Metodu rovněž validovala detekce 2 µm polystyrenových latexových kuliček po úpravě prahu.
Metoda vyžaduje malé množství vzorku (min. 50 µL) a poskytuje kvantitativní i kvalitativní informace o subvidibilních částicích. Umožňuje detekci vysoce průhledných částic, jejich velikostní frakcionaci a morfologickou klasifikaci, což je klíčové pro QA/QC biotechnologických produktů podle požadavků USP a JP.
Očekává se rozšíření využití pokročilých algoritmů strojového učení pro automatickou klasifikaci částic, integrace real-time monitoringu přímo ve výrobních linkách a další standardizace metody FI v mezinárodních farmakopejích.
Analytický systém iSpect DIA-10 pro flow imaging prokázal vysokou senzitivitou a spolehlivostí při charakterizaci subvidibilních částic v bioléčivech s minimálním odebraným objemem. Metoda nabízí komplexní pohled na velikost, koncentraci i morfologii částic, což přispívá k bezpečnější a efektivnější výrobě a kontrole biopharmaceutik.
Analýza velikosti částic
ZaměřeníFarmaceutická analýza
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Biologické léčivé přípravky vykazují vysokou účinnost, ale jsou citlivé na fyzikálně-chemické stresy, které mohou vést k tvorbě subvidibilních částic a agregátů. Tyto částice mohou snižovat účinnost léčiva a vyvolávat nežádoucí imunitní reakce. Metoda průtokové zobrazovací analýzy (flow imaging) je doporučena ve farmakopejích USP a JP jako doplňková technika k tradičnímu zakrývacímu měření (LO), neboť umožňuje lepší detekci vysoce průhledných částic a jejich morfologickou klasifikaci.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo demonstrovat schopnost systému iSpect DIA-10 charakterizovat subvidibilní částice v proteinových roztocích vystavených různým stresovým podmínkám (teplotní a mechanický stres). Studie sleduje rozdíly ve velikostní distribuci, koncentraci a tvarových parametrech částic po aplikaci zvolených stresů.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorek tvořil lyofilizovaný imunoglobulin rozpuštěný v citrát-fosfátovém pufru (pH 5,0) na koncentraci 1 mg/mL, sterilně filtrovaný přes 100 nm filtr. Agregace byla indukována dvěma způsoby:
- Teplotní stres: zahřátí na 80 °C po dobu 3 minut
- Mechanický stres: míchání pomocí PEEK míchací destičky po dobu 10 minut
Použitá instrumentace
- iSpect DIA-10 Dynamic Particle Image Analysis System (Shimadzu)
Hlavní výsledky a diskuse
Flow imaging odhalila výrazné rozdíly mezi teplotním a mechanickým stresem. Při teplotním stresu dominovaly částice <2 µm, zatímco mechanický stres zvýšil podíl částic v rozmezí 2–10 µm. Dosazena byla vysoká obrazová účinnost (>90 %), což minimalizovalo ztráty částic. Morfologické parametry (poměr stran, kruhovitost) ukázaly odlišné tvary agregátů – od vláknitých po kulovité. Metodu rovněž validovala detekce 2 µm polystyrenových latexových kuliček po úpravě prahu.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda vyžaduje malé množství vzorku (min. 50 µL) a poskytuje kvantitativní i kvalitativní informace o subvidibilních částicích. Umožňuje detekci vysoce průhledných částic, jejich velikostní frakcionaci a morfologickou klasifikaci, což je klíčové pro QA/QC biotechnologických produktů podle požadavků USP a JP.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se rozšíření využití pokročilých algoritmů strojového učení pro automatickou klasifikaci částic, integrace real-time monitoringu přímo ve výrobních linkách a další standardizace metody FI v mezinárodních farmakopejích.
Závěr
Analytický systém iSpect DIA-10 pro flow imaging prokázal vysokou senzitivitou a spolehlivostí při charakterizaci subvidibilních částic v bioléčivech s minimálním odebraným objemem. Metoda nabízí komplexní pohled na velikost, koncentraci i morfologii částic, což přispívá k bezpečnější a efektivnější výrobě a kontrole biopharmaceutik.
Reference
- Susumu Uchiyama, Toward the Proper Biophysical Characterization of Aggregates in Biopharmaceuticals, Yakugaku Zasshi 138:1503–1507 (2018)
- Kiyoshi M. et al., Collaborative study for analysis of subvisible particles using flow imaging and light obscuration: experiences in Japanese biopharmaceutical consortium, Journal of Pharmaceutical Sciences 108:832–841 (2019)
- United States Pharmacopeia, 1788.3 Flow Imaging Method for the Determination of Subvisible Particulate Matter
- Supplement II to the Japanese Pharmacopoeia 18th edition, G3-17-182 Evaluation Method of Insoluble Particulate Matter in Biotechnological Products (Biopharmaceuticals) Drug Substances/Drug Products by Flow Imaging Method
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Evaluation of Concentration of Coarse Particles in Paints
2022|Shimadzu|Aplikace
iSpect™ DIA-10 Dynamic Particle Image Analysis System Application News Evaluation of Concentration of Coarse Particles in Paints - Foreign Matter Detection Using Dynamic Image Analysis Method H. Maeda User Benefits Foreign matter detection with little oversight using telecentric optical…
Klíčová slova
black, blackcount, countcoarse, coarsecum, cuminquiry, inquiryimage, imagedilution, dilutionconcentration, concentrationparticles, particlesparticle, particlediff, diffinks, inksink, inkforeign, foreignblue
Evaluation of Microscopic Foreign Matter in Recycled Plastics Using Dynamic Image Analysis, Infrared Microscopy, and SEM-EDS
2025|Shimadzu|Aplikace
Application News Dynamic Particle Image Analysis System Fourier Transform Infrared Spectrophotometer Infrared Microscope Evaluation of Microscopic Foreign Matter in Recycled Plastics Using Dynamic Image Analysis, Infrared Microscopy, and SEM-EDS Hiroki Maeda1, Masahiro Homma2, Hiroyasu Ono2, Karen Maruyama1, Xu Yan1, Zen…
Klíčová slova
foreign, foreignrecycled, recycledmicroscopic, microscopicmatter, mattervirgin, virginmicroscope, microscopeinfrared, infraredparticle, particleimage, imagepellets, pelletseds, edssem, sempet, petobservation, observationsuspensions
Guide to Biopharmaceutical Solutions —From Cell Line Optimization to Pharmacokinetics—
2021|Shimadzu|Brožury a specifikace
C10G-E089 Guide to Biopharmaceutical Solutions —From Cell Line Optimization to Pharmacokinetics— Solutions Designed for Biopharmaceutical Workflows Optimization DNA/RNA Analysis P. 8–9 P. 4–7 Analysis of Metal Elements in Culture Solutions P. 12–13 Colony Picking Analysis of Chemical Components in Culture…
Klíčová slova
culture, culturepharmacokinetics, pharmacokineticsindex, indexcell, cellmouse, mousecharacterization, characterizationothers, otherspurification, purificationcontrol, controlquality, qualityoptimization, optimizationmeasurement, measurementanalysis, analysisprinciple, principleoperating
Guide to Biopharmaceutical Solutions — From Cell Line Optimization to Pharmacokinetics —
2021|Shimadzu|Příručky
C10G-E089 Guide to Biopharmaceutical Solutions —From Cell Line Optimization to Pharmacokinetics— Solutions Designed for Biopharmaceutical Workflows Optimization DNA/RNA Analysis P. 8–9 P. 4–7 Analysis of Metal Elements in Culture Solutions P. 12–13 Colony Picking Analysis of Chemical Components in Culture…
Klíčová slova
culture, culturepharmacokinetics, pharmacokineticsindex, indexcell, cellmouse, mousecharacterization, characterizationothers, otherspurification, purificationcontrol, controlquality, qualityoptimization, optimizationmeasurement, measurementanalysis, analysisprinciple, principleoperating