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Home Cerca prodotti per applicazione Applicazioni AutoChem Formulazione e Sviluppo di prodotto Le nanoparticelle lipidiche PEG nello sviluppo di vaccini a mRNA

Le nanoparticelle lipidiche PEG nello sviluppo di vaccini a mRNA

Soluzioni automatiche e PAT in situ a supporto della formulazione di LNP

<center>Struttura di una nanoparticella lipidica (LNP) contenente molecole di mRNA per la terapia vaccinale contro il COVID-19</center>
Struttura di una nanoparticella lipidica (LNP) contenente molecole di mRNA per la terapia vaccinale contro il COVID-19


1. Lipidi PEG
Maggiore stabilità e circolazione più lunga

 

2. Lipidi ausiliari
Supporto strutturale

 

3. mRNA
Codifica frammenti di proteina spike = API

 

4. Colesterolo
Supporto strutturale e rigidità

 

5. Lipidi cationici
Stabilizzazione dell'mRNA

La pandemia di COVID-19 ha messo al centro dell'attenzione l'importanza della ricerca scientifica poiché gli scienziati hanno lavorato (e lavorano tuttoramente) instancabilmente per sviluppare vaccini e trattamenti efficaci per combattere il virus e proteggere vite umane. Un promettente passo avanti in questa ricerca è stato lo sviluppo e l'sistema di pesatura-up di nanoparticelle lipidiche per fornire vaccini a mRNA nelle cellule. Il successo di questo approccio dipende dalla stabilità delle nanoparticelle lipidiche, sottolineando l'importanza di come vengono sviluppati i lipidi PEG.

Il PEG (polietilenglicole) è un polimero sintetico idrofilo che viene spesso utilizzato per favorire la solubilità e la mezza durata circolante di terapie o vaccini coniugando o modificando la superficie di motivi scarsamente solubili o molecole di trasporto come le nanoparticelle lipidiche. Prima del COVID-19, la maggior parte dei metodi di pegilazione venivano eseguiti a piccole sistema di pesatura senza una caratterizzazione o un controllo sufficienti dei parametri di processo che consentissero un rapido sistema di pesatura-up del processo.  

PAT automatica per la formulazione di nanoparticelle lipidiche PEG LNP per la produzione di mRNA

Le soluzioni AutoChem consentono lo sviluppo di prototipi alla produzione su larga scala

Con il progredire della pandemia di COVID-19, le aziende farmaceutiche, i CDMO e le CRO si sono affidate a soluzioni METTLER TOLEDO per accelerare lo sviluppo dei lipidi PEG. I nostri prodotti hanno fornito dati di alta qualità di cui i chimici avevano bisogno per comprendere meglio il loro processo, consentendo loro di completare le indagini più rapidamente. I reattori di bioprocesso e la tecnologia analitica di processo integrata (PAT) hanno aiutato scienziati e ingegneri a sistema di pesatura passare dalla ricerca e dalla sistema di pesatura clinica alla produzione di grandi sistema di pesatura, essenziale durante lo sviluppo urgente dei vaccini a mRNA. 

EasyMax™ stazioni di sintesi hanno aiutato a ottenere dati preziosi sulle reazioni chimiche, ottimizzare i processi e ridurre i tempi di sviluppo. L'uso della FTIR in situ ReactIR™ ha fornito analisi in tempo reale delle reazioni di lotto e flusso, mentre EasySampler™ ha consentito metodi in linea automatizzati e robusti per prelevare campioni di esperto dalle reazioni durante la sperimentazione notturna. ParticleTrack™ con tecnologia FBRM® e microscopia in linea EasyViewer™    sono stati utilizzati per ottenere informazioni sulla dimensione, la forma e il conteggio delle particelle. Oltre a queste soluzioni, METTLER TOLEDO iC Data Center è stato implementato da molti per semplificare ulteriormente il processo di ricerca attraverso una migliore acquisizione, gestione e analisi dei dati.

Il successo del progetto PEG-lipid è stato un passo avanti fondamentale nella lotta contro COVID-19 e l'implementazione di soluzioni di macchina e digitalizzazione all'avanguardia nei siti di ricerca e sviluppo ha posto le basi per ulteriori collaborazioni. Questa partnership tra l'industria e i fornitori di tecnologia evidenzia il ruolo cruciale che l'innovazione può svolgere nel far progredire la ricerca scientifica. Man mano che il più ampio settore sanitario affronta sfide nuove e in corso, gli investimenti in tecnologie simili saranno fondamentali per superarle. METTLER TOLEDO continua a impegnarsi a fornire prodotti e soluzioni che aiutino scienziati e ricercatori a fare davvero la differenza nel mondo.

Tecniche di trattamento a valle

Guida: Tecniche innovative per i bioprocessi a valle

Guidata dalle esigenze, dall'innovazione e dalle linee guida normative emergenti, l'industria biofarmaceutica sta adattando le nuove tecniche di bioprocesso a valle. Questa guida spiega come gli scienziati stanno utilizzando la tecnologia analitica di processo (PAT) per trasformare i workflow di tutti i giorni e apportare miglioramenti significativi ai processi a valle.  

Applicazioni

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Citazioni e riferimenti

  1. Hou, X., Zaks, T., Langer, R., & Dong, Y. (2021). Nanoparticelle lipidiche per la somministrazione di mRNA. Nature Reviews Materials, 6 (12), 1078-1094. https://doi.org/10.1038/s41578-021-00358-0
  2. Santonocito, D., Sarpietro, M. G., Carbone, C., Panico, A., Campisi, A., Siciliano, E. A., Sposito, G., Castelli, F., & Puglia, C. (2020). Curcumina contenente nanoparticelle lipidiche solide PEGillate per somministrazione sistemica: uno studio preliminare. Molecole, 25(13), 2991. https://doi.org/10.3390/molecules25132991
  3. Prabhu, S., Ortega, M. S., & Ma, C. (2005). Nuove formulazioni a base lipidica che migliorano le caratteristiche di dissoluzione e permeabilità in vitro di un farmaco modello scarsamente solubile in acqua, piroxicam. Giornale internazionale di farmaceutica, 301 (1-2), 209-216. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2005.05.032

 

Ulteriori informazioni

Che cos'è PEG?

PEG (polietilenglicole) è un polimero sintetico comunemente usato in vari settori, tra cui quello farmaceutico, cosmetico e alimentare. PEG è una sostanza idrofila, il che significa che è attratta dall'acqua e si dissolve facilmente in essa. Nei prodotti farmaceutici, PEG è spesso usato come agente solubilizzante per farmaci scarsamente solubili. Può anche essere usato per modificare le proprietà farmacocinetiche dei farmaci aumentando la loro metà durata, riducendo il loro tasso di clearance e migliorando la loro biodisponibilità.

Cos'è un lipide PEG? Cos'è un lipide pegilato?

PEG-lipid, chiamato anche lipide pegilato, è un tipo di lipide che viene modificato con una catena di polietilenglicole (PEG). Questa modifica aiuta a migliorare la stabilità delle nanoparticelle lipidiche, che vengono utilizzate per fornire vaccini a mRNA nelle cellule. Il PEG-lipide agisce come uno scudo, impedendo al sistema immunitario di riconoscere e attaccare le nanoparticelle prima che possano consegnare il loro carico utile. "carico utile" si riferisce alla sostanza terapeutica o diagnostica trasportata dalle nanoparticelle. Questo è fondamentale per l'efficacia dei vaccini a mRNA, in quanto consente al vaccino di raggiungere le sue cellule bersaglio e avviare una risposta immunitaria. Pertanto, lo sviluppo di PEG-lipid è stato un passo avanti cruciale nella lotta contro COVID-19.

Il lipide aderisce o si attacca al PEG?

In generale, i lipidi non aderiscono o si attaccano a PEG. Tuttavia, l'interazione tra lipidi e PEG può essere influenzata da una serie di fattori, come la dimensione e la forma della molecola lipidica, la lunghezza e il peso molecolare della catena PEG, la concentrazione e la temperatura della soluzione. In alcuni casi, i lipidi possono associarsi con PEG attraverso interazioni idrofobiche o forze di van der Waals. Tuttavia, queste interazioni sono tipicamente deboli e reversibili e non provocano una quantità significativa di adesione o attaccamento tra le due molecole.

Perché usare i lipidi PEG?

I lipidi PEG hanno vari effetti sulle proprietà delle nanoparticelle lipidiche come la dimensione e la stabilità delle particelle. I lipidi PEG possono anche essere utilizzati per attaccare ligandi specifici alla particella per la consegna mirata. Ottimizzando le proporzioni e le proprietà dei lipidi PEG, i chimici possono potenzialmente migliorare l'efficacia della somministrazione del farmaco e superare i limiti dei farmaci scarsamente solubili. Inoltre, i lipidi PEG sono spesso usati come eccipiente nelle formulazioni farmaceutiche, compresi i vaccini, a causa della loro biocompatibilità e capacità di migliorare la solubilità e la stabilità dei farmaci. Entrambi i vaccini COVID-19 di Moderna e Pfizer-BioNTech utilizzano i lipidi PEG come eccipiente, che è una sostanza che viene aggiunta alla formulazione di un vaccino per migliorarne la stabilità e l'efficacia.

In che modo PEG aumenta il tempo di circolazione?

PEG (polietilenglicole) può aumentare il tempo di circolazione dei farmaci o dei portatori di farmaci, come le nanoparticelle lipidiche, riducendo il loro riconoscimento ed eliminazione da parte del sistema immunitario. In particolare, quando le molecole di PEG sono attaccate alla superficie del farmaco o del vettore del farmaco, formano uno strato protettivo che lo protegge dalla rilevazione dalle cellule immunitarie del corpo. Questo perché PEG è un polimero idrofilo che non è riconosciuto come estraneo dal sistema immunitario, e quindi non è soggetto agli stessi meccanismi di clearance che sono responsabili dell'eliminazione delle sostanze estranee dal corpo. Questo effetto protettivo è talvolta indicato come "effetto stealth" o "PEGilazione" e può migliorare significativamente le proprietà farmacocinetiche dei farmaci o dei portatori di farmaci, come le nanoparticelle lipidiche, aumentando il loro tempo di circolazione nel sangue.

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