Las técnicas de caracterización confiables son fundamentales para permitir y mejorar el uso de materiales de tamaño nano en productos farmacéuticos. La intensa investigación de nanopartículas (partículas en el rango de tamaño de 10 nm a 1000 nm) y su creciente uso como formas de administración de medicamentos requiere la aplicación de una variedad de técnicas de caracterización fisicoquímicas para permitir una completa comprensión y control de parámetros críticos.

En el desarrollo de la formulación y la administración de medicamentos, el término "nanopartículas" se refiere a una variedad de partículas utilizadas para administrar productos farmacéuticos o proteínas al sitio objetivo. Estos incluyen liposomas, micelas de nanopartículas lipídicas sólidas (SLN, del inglés solid lipid nanoparticle) y nanopartículas poliméricas. El estado fisicoquímico del complejo de medicamento y nanomaterial, a menudo, es crítico, lo que afecta la farmacocinética in vivo, la distribución y el funcionamiento del medicamento. Durante el desarrollo y la fabricación, se requiere una caracterización completa de una gama de parámetros para garantizar un control eficaz del proceso y la administración de medicamentos seguros. En el caso de los vehículos nanodimensionados para la administración de medicamentos, el tamaño y la distribución, la forma y la composición son, a menudo, fundamentales para un funcionamiento exitoso, ya que estas características pueden influir en la capacidad del transportador de alcanzar su objetivo y entregar eficazmente la sustancia farmacéutica.  

La gama de tecnologías complementarias de Malvern Panalytical para la caracterización en nanoescala se utiliza ampliamente. Tienen aplicaciones que van desde I+D fundamental, hasta fabricación y control de calidad, para caracterizar, monitorear y controlar las características críticas de nanomateriales, formulaciones farmacéuticas y productos farmacéuticos.

Estabilidad de la formulación

La estabilidad es fundamental para cualquier producto farmacéutico, para optimizar su vida útil, eficacia y seguridad. Determinar la estabilidad de las formulaciones de nanopartículas posee complejidades adicionales, ya que se debe considerar la formulación como conjunto, incluida la partícula, los API y los excipientes. Garantizar la estabilidad de estas formulaciones es esencial para limitar el riesgo de, por ejemplo, suministrar un producto degradado que ha perdido la sustancia farmacéutica activa, o uno que se ha agregado y presenta un riesgo inmunogénico.


Estabilidad coloidal 

El desarrollo de portadores de fármacos de nanopartículas, a menudo, implica realizar adiciones al componente de partículas principal. Por ejemplo, se puede agregar colesterol a los liposomas para mejorar su estabilidad, o se puede activar la función de las superficies de las partículas con PEG u otros polímeros para extender los tiempos de circulación en el cuerpo. 

Estas modificaciones de partículas tienen como objetivo mejorar las características del portador de fármacos, pero se deben controlar cuidadosamente. Es fundamental monitorear y optimizar la incorporación de materiales de modificación para contener los costos y, lo que es más importante, garantizar que la estabilidad de las partículas no se vea afectada negativamente.

Las soluciones consolidadas de Malvern Panalytical para la medición del tamaño de las nanopartículas, el potencial zeta y las concentraciones ofrecen un equipo de herramientas altamente eficaz para el desarrollo de la formulación. Este equipo de herramientas permite monitorear y optimizar las formulaciones para determinar los rangos y parámetros de funcionamiento, así como para mejorar la calidad y la funcionalidad de la formulación de nanopartículas.  

Soluciones para determinar la estabilidad coloidal

Estabilidad térmica y estructural

La estabilidad térmica y el comportamiento de fases de los liposomas y otras nanopartículas, a menudo reflejan, sus características de estabilidad in vivo y de liberación del fármaco. Estas propiedades pueden verse afectadas por los componentes agregados, incluido el fármaco en sí, lo que hace importante comprender la estructura y la dinámica del sistema como un conjunto.

Los sistemas de calorimetría de barrido diferencial (DSC) y difracción de rayos X (XRD) de Malvern Panalytical proporcionan información fundamental para el rastreo del comportamiento de fase de los liposomas y la comprensión de la composición laminar.

Herramientas para comprender la estabilidad térmica y estructural

Caracterización estructural de portadores de fármacos

La estructura interna de muchos portadores de fármacos puede afectar sus propiedades de liberación de fármacos o su estabilidad física. Es importante comprender y controlar los factores influyentes en la selección de los vehículos de administración de fármacos adecuados y el logro de formulaciones eficaces y estables de medicamentos.

Malvern Panalytical ofrece tecnologías analíticas que permiten la caracterización de las composiciones de los portadores de fármacos. Las aplicaciones varían desde la investigación de la estructura laminar de liposomas hasta la comprensión de la estructura de copolímeros de las partículas de polímero.

Herramientas analíticas para ayudar a optimizar la estructura del portador de fármacos

Encapsulación de fármacos

La administración exitosa de fármacos a través de un portador no solo requiere una carga eficaz de la sustancia farmacéutica, sino que también una comprensión detallada de cómo se comportan los portadores cargados en diversas condiciones diferentes. Se deben estudiar los efectos del procesamiento, el almacenamiento y el transporte, y el comportamiento del complejo de portador y fármaco en condiciones fisiológicas.

El análisis de rastreo de nanopartículas (NTA, del inglés nanoparticle tracking analysis) se utiliza ampliamente para investigar la eficiencia de los protocolos de encapsulado de medicamentos y la estabilidad consecuente de complejos de portadores y medicamentos. Mediante el etiquetado de fluorescencia, el NTA puede monitorear el tamaño del complejo de portador y medicamento. Estas mediciones se pueden extender para su uso en fluidos fisiológicos a fin de sondear la estabilidad del complejo de portador y medicamento en estas condiciones.

Herramientas para monitorear la encapsulación de fármacos de nanopartículas

Optimización de procesos y monitoreo

Se requiere un monitoreo continuo de los parámetros críticos para garantizar la estabilidad y la funcionalidad de las formulaciones de nanopartículas durante la optimización del escalado y de los procesos, la fabricación y el uso final del producto. 

Tamaño de nanopartícula

El tamaño de los liposomas y otros vehículos nanodimensionados para la administración del medicamento es fundamental para que funcione. El tamaño de nanopartícula es un atributo de calidad clave que, a menudo, se puede aprovechar o manipular para lograr la respuesta biológica deseada. Es un parámetro de proceso importante que debe permanecer constante desde el desarrollo hasta el uso de nanomedicina. Es fundamental monitorear el tamaño y los posibles cambios de tamaño durante toda la vida útil de la fórmula, independientemente del proceso de fabricación. 

La dispersión de luz dinámica de ángulo múltiple (MADLS, del inglés Multi-Angle Dynamic Light Scattering), la dispersión de luz dinámica (DLS, del inglés dynamic light scattering) clásica y el análisis de rastreo de nanopartículas (NTA, nanoparticle tracking analysis) se utilizan para esclarecer cualquier cambio en el tamaño y la concentración de las partículas que pueda ocurrir durante los pasos de procesamiento estándar, como el congelamiento y descongelamiento, la homogeneización y la reconstitución después de la liofilización.

Carga de nanopartículas

Otro atributo de calidad de clave que influye en la funcionalidad de una formulación de nanopartículas es la carga de nanopartículas. Esto, a menudo, se vincula con la fortaleza de la respuesta inmunitaria y es un parámetro que se debe monitorear cuando se utilizan lípidos cargados. 

La tecnología de dispersión dinámica de luz permite la medición del potencial de zeta para indicar la carga total de una formulación, lo que es pertinente en los procesos de I+D, fabricación y uso final de la formulación. Los cambios en la carga de la formulación en cualquier etapa durante la vida útil del producto tienen el potencial de afectar la eficacia de la nanomedicina y, por lo tanto, requieren un monitoreo minucioso.

Soluciones para respaldar la optimización y el monitoreo de procesos

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