Des techniques de caractérisation fiables sont fondamentales pour permettre et faire progresser l'utilisation de nano-matériaux dans les produits pharmaceutiques. L'étude poussée des nanoparticules (particules de taille comprise entre 10 et 1 000 nm), ainsi que leur utilisation croissante comme vecteurs d'administration de médicaments nécessite l'application d'une série de techniques de caractérisation physicochimique pour favoriser une compréhension et un contrôle complets des paramètres essentiels.

Dans le développement de formulations et l'administration de médicaments, le terme « nanoparticules » fait référence à une variété de particules utilisées pour délivrer des médicaments ou des protéines vers leur zone cible. Il s'agit notamment des liposomes, des micelles de nanoparticules lipidiques solides (SLN) et de nanoparticules polymériques. L'état physicochimique du complexe de médicaments nano-matériaux est souvent crucial, ce qui influence la pharmacocinétique in vivo, la libération et le fonctionnement du médicament. La caractérisation complète d'un éventail de paramètres est nécessaire lors du développement et de la fabrication afin d'assurer un contrôle efficace de procédé et l'administration de médicaments sûrs. Pour les vecteurs d'administration de médicaments de taille nano, la taille et la distribution granulométrique, la forme et la composition font souvent partie intégrante du bon fonctionnement, ces caractéristiques pouvant influencer la capacité d'un vecteur à atteindre sa cible et à délivrer la substance médicamenteuse de manière efficace.  

La gamme de technologies complémentaires de Malvern Panalytical pour la caractérisation à l'échelle nanométrique est largement utilisée. Ces technologies s'appuient sur des applications allant de la R&D fondamentale à la fabrication et au contrôle qualité (CQ) afin de caractériser, surveiller et contrôler les caractéristiques essentielles des nano-matériaux, des formulations pharmaceutiques et des médicaments.

Stabilité de la formulation

La stabilité est essentielle pour tout médicament afin d'optimiser sa durée de conservation, son efficacité et sa sécurité. La détermination de la stabilité des formulations de nanoparticules complexifie le procédé puisque la formulation dans son ensemble doit être envisagée, y compris la particule, le ou les API et les excipients. Il est essentiel d'assurer la stabilité de ces formulations pour limiter le risque, par exemple de délivrer un produit dégradé ayant perdu son principe actif ou un produit s'étant agrégé et présentant un risque immunogène.


Stabilité colloïdale 

Le développement de vecteurs de médicaments à base de nanoparticules implique souvent des ajouts au composant principal des particules. Par exemple, du cholestérol peut être ajouté aux liposomes pour améliorer leur stabilité ou les surfaces de particules peuvent être fonctionnalisées à l'aide de PEG ou d'autres polymères afin de prolonger les temps de circulation dans le corps. 

De telles modifications des particules sont destinées à améliorer les caractéristiques d'un vecteur pharmaceutique, mais doivent être soigneusement contrôlées. La surveillance et l'optimisation de l'ajout de matériaux modifiants sont essentielles pour limiter les coûts, mais surtout garantir que la stabilité des particules n'est pas altérée.

Les solutions bien établies de Malvern Panalytical pour les mesures de la taille des nanoparticules, du potentiel zêta et de la concentration constituent une boîte à outils très efficace pour développer des formulations. Cette boîte à outils permet de surveiller et d'optimiser les formulations afin de déterminer les plages de fonctionnement ainsi que les paramètres, mais aussi d'améliorer la qualité et la fonctionnalité de la formulation des nanoparticules.  

Solutions permettant de déterminer la stabilité colloïdale

Stabilité thermique et structurelle

La stabilité thermique et le comportement de phase des liposomes et d'autres nanoparticules reflètent souvent leur stabilité in vivo et les caractéristiques de libération de médicaments. Ces propriétés peuvent être altérées par les composants ajoutés, notamment le médicament en lui-même, ce qui rend la compréhension de la structure et de la dynamique du système dans son ensemble importante.

Les système de calorimétrie différentielle à balayage (DSC) et de diffraction des rayons X (XRD) de Malvern Panalytical fournissent des informations essentielles à la cartographie du comportement de phase du liposome et à la compréhension de la composition lamellaire.

Outils permettant de comprendre la stabilité thermique et structurelle

Caractérisation structurelle des vecteurs pharmaceutiques

La structure interne de nombreux vecteurs pharmaceutiques peut affecter leurs propriétés de libération de médicaments et/ou leur stabilité physique. Il est important de comprendre et de contrôler les facteurs d'influence pour sélectionner des vecteurs pharmaceutiques appropriés et parvenir à des formulations de médicaments efficaces et stables.

Malvern Panalytical propose des technologies analytiques permettant la caractérisation des compositions de vecteurs pharmaceutiques. Les applications vont de l'étude de la structure lamellaire des liposomes à la compréhension de la structure copolymère de particules de polymères.

Outils d'analyse favorisant l'optimisation de la structure des vecteurs pharmaceutiques

Encapsulation de médicaments

Une libération réussie de médicaments à l'aide d'un vecteur nécessite non seulement un chargement efficace de la substance médicamenteuse, mais également une compréhension détaillée du comportement des vecteurs chargés dans diverses conditions. Les effets du traitement, du stockage et du transport, ainsi que le comportement du complexe de vecteur pharmaceutique dans des conditions physiologiques doivent tous être étudiés.

L'analyse de suivi individuel de particules (NTA) est largement appliquée pour étudier l'efficacité des protocoles d'encapsulation des médicaments et la stabilité qui en résulte des complexes de vecteurs pharmaceutiques. Grâce au marquage fluorescent, la NTA permet de surveiller la taille du complexe de vecteur pharmaceutique. Ces mesures peuvent être étendues à l'utilisation de liquides physiologiques afin de sonder la stabilité du complexe de vecteur pharmaceutique dans ces conditions.

Outils de surveillance de l'encapsulation des médicaments à nanoparticules

Optimisation et surveillance des procédés

Pour garantir la stabilité et la fonctionnalité des formulations de nanoparticules par le biais de l'intensification de l'optimisation des procédés, de la fabrication et de l'utilisation finale du produit, il est nécessaire de surveiller en permanence les paramètres critiques. 

Taille des nanoparticules

La taille des liposomes et des autres vecteurs de libération de médicaments de taille nano est essentielle à leur fonction. La taille des nanoparticules est un attribut de qualité essentiel souvent exploité ou manipulé pour obtenir la réponse biologique souhaitée. Il s'agit d'un paramètre important du procédé qui doit rester constant du développement à l'utilisation du nanomédicament. La surveillance de la taille et des changements éventuels de taille tout au long de la durée de vie de la formulation est essentielle, quel que soit le procédé de fabrication. 

La diffusion dynamique de la lumière multi-angle (MADLS), la diffusion dynamique de la lumière (DLS) classique et l'analyse de suivi individuel des nanoparticules (NTA) sont utilisées pour déceler tout changement de la taille et de la concentration des particules pouvant survenir lors des étapes habituelles de traitement, telles que la congélation-décongélation, l'homogénéisation et la reconstitution après la lyophilisation.

Charge des nanoparticules

La charge de nanoparticules constitue un autre attribut de qualité essentiel influençant la fonctionnalité d'une formulation de nanoparticules. Ce paramètre est souvent associé à la force de la réaction immunitaire et doit être surveillé lors de l'utilisation de lipides chargés. 

La technologie de diffusion dynamique de la lumière permet de mesurer le potentiel zêta pour indiquer la charge globale d'une formulation, ce qui est pertinent tout au long de la R&D, de la fabrication et de l'utilisation finale de la formulation. Les changements apportés à la charge de formulation à n'importe quel stade de la durée de vie du produit peuvent avoir un impact sur l'efficacité du nanomédicament et doivent donc être surveillés attentivement.

Solutions pour l'optimisation et la surveillance des procédés

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