Ontgrendels nauwkeurige samenstellingsanalyse van nanomedische

Nanomedicines, vooral die gebaseerd op nanodeeltjes, vormen een revolutie in de gezondheidszorg in termen van zowel diagnostiek als therapeutica. Deze deeltjes, die vaak metalen zoals ijzer of goud bevatten, kunnen dienen als contrastmiddelen in medische beeldvorming, fungeren als voedingssupplementen en fungeren zelfs als dragers voor medicijnafgifte.

Dankzij hun unieke eigenschappen plus zorgvuldige engineering kunnen nanomedicines zich bereiken en zich ophopen op plaatsen in het lichaam die conventionele geneesmiddelen niet kunnen, waardoor ze veelbelovend zijn voor kankerdetectie en behandeling. Dezelfde kenmerken die nanomedicines waardevol maken, vormen echter ook uitdagingen bij het waarborgen van hun veiligheid en kwaliteit.

Huidige farmaceutische richtlijnen, waaronder die van de International Council voor harmonisatie van technische vereisten voor farmaceutische producten voor menselijk gebruik (ICH), hebben een significante blinde vlek: ze evalueren alleen de totale hoeveelheid elementen die aanwezig zijn in een medicatie zonder onderscheid te maken tussen hun verschillende vormen, zoals ionen of verschillendeeltjes.

Dit onderscheid is cruciaal omdat deze verschillende vormen verschillende effecten op het lichaam kunnen hebben, waaronder variërende toxiciteitsprofielen.

Tegen deze achtergrond heeft een onderzoeksteam onder leiding van universitair docent Yu-Ki Tanaka van de Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Chiba University, Japan, een nieuwe analytische methode ontwikkeld om de bestaande regelgevende gap aan te pakken.

Hun studie, gepubliceerd in het tijdschrift Talantaintroduceert een techniek om ionen, nanodeeltjes en geaggregeerde deeltjes in nanomedicines afzonderlijk te kwantificeren.

Co-auteur van Yasumitsu Ogra en Sana Hasegawa, ook van de Chiba University, laat de studie zien hoe deze methode de kwaliteitscontrole voor deze geavanceerde farmaceutische producten kan verbeteren.

“Door een nieuwe evaluatiemethode op te nemen die een eerder over het hoofd gezien probleem in de huidige evaluatierichtlijnen aanpakt, kunnen we zorgen voor het veilige gebruik van metaalgebaseerde nanomedicines zoals Resovist en Ferineject,” legt Dr. Tanaka uit.

De onderzoekers combineerden twee bestaande technologieën-ASYMMetric Flow Field Flow-fractionering (AF4) en inductief gekoppelde plasma-massaspectrometrie (ICP-MS). Ze gebruikten de AF4 -methode op een nieuwe manier en profiteerden van de initiële ‘focusstap’.

Tijdens deze stap worden deeltjes in het AF4 -kanaal gehouden door twee tegengestelde stromen. Met behulp van een speciaal permeabel membraan filteren cross-flows de kleinste opgeloste deeltjes (ionen) uit, waardoor kwantificering mogelijk is op basis van de verschillen in ICP-MS-signalen tussen monsters met en zonder ionenverwijdering, met en zonder de focusstap. Zodra de ionen zijn gescheiden, gebruikt het systeem vervolgens het standaardscheidingsproces van AF4 om de ingehouden nanodeeltjes op grootte te sorteren.

Ten slotte kan het ICP-MS-apparaat dat aan de uitgang is bevestigd, het geschatte aantal nanodeeltjes van elke maat bepalen. Deze combinatie stelde het team in staat om onderscheid te maken tussen vrije metaalionen, kleine hydroxide colloïden en nanodeeltjes van verschillende grootte, die allemaal hetzelfde metaalelement bevatten.

Ze testten hun aanpak op Resovist, een nanomedicine dat werd gebruikt als contrastmiddel in levermagnetische resonantie beeldvormingsscans. Uit de analyse bleek dat slechts 0,022% van het ijzer in resovist aanwezig was in ionische vorm. Bij ongeveer 6,3 microgram per milliliter daalt dit verwaarloosbare bedrag ver onder de niveaus van bezorgdheid.

Bovendien bevestigde het team dat de actieve nanodeeltjes kleiner waren dan 30 nanometer in diameter, met enkele aggregaten rond 50 nanometers. Belangrijk is dat er geen grote aggregaten werden gedetecteerd, wat de effectiviteit van het contrastmiddel kon verminderen. Deze resultaten bevestigen zowel de veiligheid als de stabiliteit van Resovist als een nanomedicine.

De voorgestelde techniek is met name relevant voor opkomende kankerbehandelingen die gouden nanodeeltjes gebruiken als medicijnafgiftesystemen of metalen deeltjes voor fotothermische therapie. Deze geavanceerde behandelingen zijn afhankelijk van het “verbeterde permeabiliteit en retentie (EPR) -effect”, waardoor nanodeeltjes lekken uit bloedvaten rond tumoren en zich ophopen in kankerachtig weefsel.

“Aangezien veel nieuwe nanomedicines bestaan ​​uit metaalgebaseerde nanodeeltjes als hun actieve ingrediënten, zullen ze betrouwbare methoden bieden voor het evalueren van hun veiligheids- en kwaliteitscontrole hun ontwikkeling en klinisch gebruik,” merkt Dr. Tanaka op.

Bovendien reikt deze nieuwe analytische benadering verder dan farmaceutische producten. Het kan ook de veiligheid van metalen nanodeeltjes in voedseladditieven, cosmetica en milieumonsters beoordelen – om de volksgezondheid in meerdere sectoren te waarborgen.

De onderzoekers toonden zijn veelzijdigheid door met succes zowel negatief geladen ionen (silicium) als positief geladen ionen (ijzer) te analyseren, wat duidt op het potentieel voor een breed scala aan nanomaterialen.

Over het algemeen, door een meer uitgebreide beoordeling van de samenstelling, kwaliteit en stabiliteit van nanodeeltjes te bieden, maakt dit onderzoek de weg vrij voor veiliger en effectievere nanomedicines en op nanodeeltjes gebaseerde technologieën.