带电气溶胶探测器:在脂质纳米颗粒开发和质量控制过程中优越的脂质成分分析

脂质纳米颗粒(LNPs)自用于COVID-19疫苗以来一直备受关注。这些LNPs成功地将核酸及其货物SARS-CoV-2刺突蛋白决定因子封装并运送到靶细胞中。现在，许多研究人员正致力于确定其他方法可以使用lnp包封的核酸。

COVID-19 mRNA疫苗的广泛应用带来了严格的监管措施。2021年发布的评估报告规定，疫苗开发人员必须使用可靠的分析方法来测试疫苗配方中每种成分的质量和安全性，从脂质亚型到pH缓冲成分。因此，所有正在研发的mRNA疫苗都必须满足这些要求才能获得监管部门的批准。

LNP疫苗开发人员使用的分析方法必须足够灵敏，能够可靠地检测和量化LNP的所有成分。高效液相色谱(HPLC)与紫外检测相结合，被广泛应用于药物表征。然而，由于缺乏发色团，大多数LNP成分无法被紫外线检测到。

为了彻底表征LNP成分，实验室需要一种替代检测技术，可以在一次运行中捕获所有分析物和杂质。

LNP配方组分的表征

LNP制剂含有许多赋形化合物，每一种都有助于疫苗的稳定性和结构完整性。其组成部分包括:

• 缓冲区维持pH值平衡
• 强壮剂防止渗透休克，减少局部刺激
• 脂质特别是在mRNA疫苗中，以保护mRNA并促进其传递到细胞

最终配方中的个别成分需要质量控制(QC)和纯度检查。因此，分析方法用于监测降解，捕获和评估潜在杂质，并跟踪批次之间的可变性。然而，在这个阶段，研究团队经常面临一个共同的挑战——由于LNP的化学多样性，需要优化多种方法和使用不同的仪器来分析单个LNP成分。将来自多种方法和仪器的数据拼凑在一起很快就会耗费大量时间和资源。无意的错误和无意的监管也会增加，从长远来看，疫苗的监管地位会受到威胁。

实验室受益于使用一种可靠的“首选”分析技术，可以在一次测试中测量尽可能多的成分。使用通用检测器作为LNP组分表征的一刀切方法正在兴起，一些监管机构也推荐了一种更精简的方法。

紫外线探测器的效果不佳，原因如下

高效液相色谱法一直是分离LNP单体组分的重要方法。然而，UV探测器有一个固有的局限性，这意味着关键的LNP成分不能被检测到:它们只能检测含有发色团的UV活性化合物。不幸的是，大多数用于LNPs的赋形剂缺乏双键和芳香环。因此，在使用HPLC-UV进行组件表征时，它们很容易被遗漏。

此外，LNPs中最重要的组成部分之一——脂质——也缺乏发色团，因此，使用UV方法仍然无法检测到。在绕过所有脂类时，维持mRNA结构、功能和稳定性的脂类亚型的描述也被省略了。

为了更好地理解这一点，用于SARS-CoV-2 mRNA疫苗的LNPs需要四种脂质(图1)。对于这些脂质亚型，可靠的鉴定，纯度评估和比例定量强制性法规要求-并且超出了紫外线探测器的范围。

图1:基于lnp的mRNA疫苗使用不同的脂质成分。在这里，重点介绍了用于COVID-19 mRNA疫苗的四种脂类。资料来源:赛默飞世尔科学公司。

为了测量LNP疫苗的所有关键质量属性，可以识别包括脂类在内的广泛化合物并提供更高水平的灵敏度以捕捉杂质的检测器，如蒸发气溶胶，是更好的选择。

破坏性探测器:改进LNP特性

破坏性检测器，与HPLC结合使用，准确检测LNP逃避紫外线的属性，包括脂质成分。两种类型的破坏性探测器是常见的:蒸发光散射探测器(ELSDs)和带电气溶胶探测器(CADs)。

虽然这两种检测器都使用蒸发气溶胶技术将干燥的洗脱液喷射到干燥的颗粒中，但下游气溶胶残留检测的方法各不相同。ELSD使用散射光和光敏倍增器进行分析物检测。在CAD中，粒子被电离氮气流充电，并由灵敏的静电计检测。这些检测方法导致了不同的性能-但哪一个更适合LNP分析?

实验室可能会转向ELSD作为检测和量化脂质的替代方法，以及其他非色度分析物。不过，值得注意的是，ELSD提供的灵敏度通常是色谱师担心的一个问题，它不足以可靠地量化痕量杂质。

CAD具有较高的灵敏度和精度，是鲁棒LNP表征的最佳选择。它在一系列应用中提供了改进的性能，包括活性药物成分，杂质和辅料的分析。¹脂质分析也不例外。与ELSD相比，cad提供了更好的动态范围、灵敏度、线性度、精度和精度。²因此，许多实验室已经采用HPLC-CAD作为mRNA-LNP疫苗和相关LNP配方的脂质分析方法也就不足为奇了。^3.

评价CAD在脂质分析中的应用

为了评估CAD和LC是否可以检测脂质并区分其亚型，我们注入了几种脂质成分通常用于LNP配方进入高效液相色谱柱，并通过CAD检测器。10分钟内，HPLC-CAD系统分离- - - - - -和检测- - - - - -不同的脂质为高分辨率峰，并伴有微量杂质，证明了该方法的高灵敏度(图2)。

所有四种脂类均可定量，检测下限为10 μg/mL，范围超过两个数量级。达到这种水平的敏感性对于监测和控制LNP制剂中的杂质水平是必要的，而杂质水平反过来又决定了疫苗的安全性和有效性。

总的来说,CAD在表征脂质成分方面表现出优异的结果，使其成为检测低含量杂质的完美选择。

图2:用HPLC-CAD系统分离LNP配方。利用HPLC-CAD技术，我们实现了四种脂类及微量杂质的高分辨率分离和检测。各脂质组分的校正曲线呈线性，动态范围大。资料来源:赛默飞世尔科学公司。

转向HPLC-CAD的原因

为了可靠地捕获所有LNP成分而不担心分析物遗漏，疫苗开发人员和配方科学家受益于将HPLC与CAD检测器耦合。

切换到CAD可以:

• 近乎普遍的检测方法:CAD从各种化学结构和成分(例如，蛋白质，小分子，脂质，聚合物)中检测半挥发性和非挥发性分析物，使其成为多分析物检测的“一站式商店”。
• 无个别标准估计未知杂质数量:无论分析物的类型是什么，如果它是非挥发性的，CAD提供统一的响应。在评估未知杂质时，可以通过简单地外推另一种已知化合物的校准曲线，在没有可用标准的情况下对分析物进行量化。
• “一体机”LNP组件表征:精简LNP组件表征和杂质检测在单个系统上加快了内部时间表，并为团队提供了效率收益。疏忽和遗漏也被最小化，从而提高了对表征结果的信心。
• 法规遵从性:欧洲药品管理局(EMA)提供的两种COVID-19 mRNA疫苗的产品规格要求使用HPLC-CAD对脂质成分进行识别和定量。未来使用LNPs的疫苗或药物也可能需要基于hplc - cad的脂质分析。

负责疫苗开发的药物开发团队通常表现出两个独特的特征:他们行动迅速，转向迅速。正如在设计药物输送系统时鼓励迅速行动和细致的微调一样，用于表征它们的分析方法也同样如此。从事LNP组分描述的实验室应该考虑放弃熟悉的检测协议，升级到CAD检测器，这样他们就不会漏掉关键组分或无意中违反监管要求。

引用:

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