使用无需稀释的3D-DLS在疫苗配方中进行可靠的纳米颗粒测量

了解脂质纳米颗粒的大小对免疫原性的影响是快速开发针对已知或紧急疾病的新型疫苗的重要一步。动态光散射DLS，由于其原位方法和快速测量，已成为确定粒径的最佳分析方法。然而，由于多重散射产生的伪影，它在许多应用中受到限制。在这种情况下，通常需要强大的样品稀释，这给配方开发过程带来了额外的不确定性。在这里，我们展示了3D-DLS技术如何从信号中滤除多个散射，并产生完全准确的尺寸测量，无论样品浓度如何。我们在使用聚苯乙烯珠作为模型悬浮液以及浓缩的商业脂质纳米颗粒佐剂（AddaVax™）的标准动态光散射的比较研究中说明了这一点。

 

 

传统DLS测量原理和多重散射的限制

传统DLS测量原理：激光束聚焦到含有经历布朗运动的颗粒的样品悬浮液中。散射光中产生的强度波动以角度Ѳ检测以进行分析。

 

传统DLS仅对单散射光有效。如果样本浓度过高，信号中的多重散射会引起测量的误差。

NanoLab 3D™是一款紧凑型3D-DLS仪器，用于纳米颗粒测量，基于开创性和专利的调制3D-DLS技术。它有效地解决了多重光散射的问题，因此样品不再需要样品稀释。NanoLab 3D™有两种测量模式，一种Standard DLS模式，和传统DLS一样的测量方法，另外一种3D-DLS测量模式，无需样品制备稀释的测量模式，两种方式可随时切换，更加可靠和便捷。

 

3D-DLS测量原理和多重散射的消除

 

聚苯乙烯珠测量结果对比

对标称直径为142nm的聚苯乙烯珠的悬浮液进行实验，分析了0.001%至10%之间的浓度系列。鉴于颗粒在室温下是固体，并且考虑到它们的高结合表面电荷，聚苯乙烯珠是一个理想的模型系统。

 

下图显示了使用两种DLS测量方法获得的尺寸结果，以及相对于标称尺寸的误差。

两种仪器在高度稀释的条件下产生相同的分子量测定结果，然而一旦浓度增加，结果就会开始大不相同：虽然在传统DLS方案中，对于低于0.1%的浓度，测量的尺寸没有显着变化。但它们在较高浓度下与初始尺寸测量值有所不同，这种偏差随着浓度的增加而继续增加。例如，体积分数为10%的样品的测量误差超过60%。这种观察到的尺寸减小是存在多个散射事件的典型特征，并且鉴于颗粒周围双层的属性，从而解释了在稀释条件下的两个DLS仪器中测量的标称尺寸和尺寸之间的差异不能归因于实际的粒径变化。此外，在0.01%体积分数处已经可以看到多重散射的开始。通常，多重散射的发生即使不是不可能，也很难预测，因为它需要高级建模和对悬浮液光学特性的扎实知识。然而，这些要求会给质量控制和常规测量带来巨大障碍，尤其是在处理不同成分和特性的多种复杂配方时。因此，在试用传统DLS时保证可靠的测量结果，没有可靠的稀释方法，因为稀释伴随着样品变化的不确定性。

另一方面，在调制 3D-DLS 模式下测量的聚苯乙烯微珠的尺寸保持不变，正如所研究的聚苯乙烯微珠样品所预期的那样，相对于标称值的变化小于 4%。因此，调制3D-DLS技术证明了其能够可靠地过滤掉多个散射，并在任何考虑的浓度下提供正确和可靠的结果。

 

商业产品AddaVax™测量结果对比

传统DLS和调制3D-DLS在商用LNP系统上进行了比较：AddaVax™，这是一种角鲨烯基水包油乳液佐剂，标称粒径约为146nm，类似于常用的疫苗佐剂。以38.7 mg/mL的初始浓度提供佐剂，从中创建稀释系列。配方的图片显示在下图中，显示了样品的浑浊外观。

 

在原始配方浓度（40%体积分数）的测量比色皿中放置AddaVax™的照片。

 

同样，与聚苯乙烯微球模型系统一样，使用调制3D-DLS获得的测量结果在所有评估浓度下都是恒定的，表明AddaVax™悬浮液对稀释是稳定的。然而，使用传统DLS技术获得的结果表明，从略低于1%的体积分数开始，测量的尺寸急剧加大。如前所述，除非采用需要精确了解样品光学特性的高级建模技术，否则这种发作是不可预测的。在这组实验中，传统DLS测量误差高达47%。而3D-DLS的测量误差不超过4%，这说明了调制 3D-DLS 能够准确确定强浓度样品的粒径，而传统DLS 无法做到这一点。

 

下图显示了在之后校正的测量结果，以及相对于在最低浓度下测量的尺寸的测量误差。

 

 

疫苗配方领域正在增长，新的mRNA技术正在以越来越快的速度开发。LNP大小是了解改善生物分布，细胞摄取和佐剂效力的最关键参数之一。在这项工作中，我们已经证明标准DLS技术无法准确表征此类配方。调制3D-DLS引入的适当的多重散射滤波对于在这种高度集中的系统中进行故障安全和可靠的测量是必需的。例如，已经研究了聚苯乙烯珠模型悬浮液和技术相关的乳液系统（AddaVax™）在高浓度下配制。这些知识同样转化为高浓度生物制剂，它们形成更大聚集体的可能性增加。

借助样品的无稀释测量，实验时间显著缩短，并防止人为或稀释引入的样品变化。高浓度样品的重复使用进一步节省了样品材料，并为未开封容器的粒度测定开辟了道路，因为它可能对稳定性研究和药品质量控制有价值。在这种情况下，不可避免的存在多个散射事件及其错误的结果，可以通过使用调制的3D DLS来适当地处理。

 

如果对3D-DLS产品感兴趣，欢迎预约技术交流和Demo测试： 

王经理 13386099896；info@sunkolab.com