Nieuwe analytische methode verbetert de veiligheidsbeoordeling van op metaal gebaseerde nanogeneesmiddelen

Nieuwe analytische methode verbetert de veiligheidsbeoordeling van op metaal gebaseerde nanogeneesmiddelen

Nanogeneesmiddelen, vooral die op basis van nanodeeltjes, zorgen voor een revolutie in de gezondheidszorg, zowel op het gebied van diagnostiek als therapie. Deze deeltjes, die vaak metalen zoals ijzer of goud bevatten, kunnen dienen als contrastmiddelen bij medische beeldvorming, als voedingssupplementen en zelfs als medicijnafgiftemiddelen. Dankzij hun unieke eigenschappen en zorgvuldige techniek kunnen nanogeneesmiddelen plekken in het lichaam bereiken en ophopen waar conventionele medicijnen niet kunnen komen, waardoor ze veelbelovend zijn voor de detectie en behandeling van kanker. Dezelfde kenmerken die nanogeneesmiddelen waardevoller maken, brengen echter ook uitdagingen met zich mee bij het waarborgen van de veiligheid en kwaliteit ervan.

De huidige farmaceutische richtlijnen, waaronder die van de Internationale Raad voor Harmonisatie van Technische Eisen voor Farmaceutische Producten voor Menselijk Gebruik (ICH), hebben een belangrijke blinde vlek: ze beoordelen alleen de totale hoeveelheid elementen die in een medicijn aanwezig zijn, zonder onderscheid te maken tussen hun verschillende vormen of deeltjes van verschillende grootte. Dit onderscheid is cruciaal omdat deze verschillende vormen verschillende effecten op het lichaam kunnen hebben, inclusief verschillende toxiciteitsprofielen.

Met dit in gedachten heeft een onderzoeksteam onder leiding van assistent-professor Yu-Ki Tanaka van de Graduate School of Pharmaceutical Sciences aan de Chiba Universiteit, Japan, een nieuwe analytische methode ontwikkeld om de bestaande lacune in de regelgeving aan te pakken. Hun onderzoek, dat online beschikbaar werd gesteld in het tijdschriftTalanta8 april 2025 introduceert een techniek voor het afzonderlijk kwantificeren van ionen, nanodeeltjes en geaggregeerde deeltjes in nanogeneesmiddelen. Het onderzoek van Yasumitsu Ogra en Sana Hasegawa, eveneens van Yasumitsu Ogra en Sana Hasegawa, laat zien hoe deze methode de kwaliteitscontrole van deze geavanceerde farmaceutische producten kan verbeteren. “Door een nieuwe evaluatiemethode op te nemen die een eerder over het hoofd gezien probleem aanpakt in de huidige evaluatierichtlijnen, kunnen we ervoor zorgen dat nanogeneesmiddelen zoals Resovist® en Ferinject® veilig worden gebruiktDr. Tanaka legt het uit.

De onderzoekers combineerden twee bestaande technologieën: asymmetrische stroommisfractionering (AF4) en inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie (ICP-MS). Ze gebruikten de AF4-methode op een nieuwe manier, waarbij gebruik werd gemaakt van de initiële ‘focusstap’. Tijdens deze stap worden deeltjes in het AF4-kanaal vastgehouden door twee tegenstromen. Met behulp van een speciaal permeabel membraan filteren de cross-flows de kleinste opgeloste deeltjes (ionen) eruit en maken kwantificering mogelijk op basis van de verschillen in ICP-MS-signalen tussen monsters met en zonder ionenverwijdering - namelijk met en zonder focusstap. Zodra de ionen zijn gescheiden, gebruikt het systeem het standaard scheidingsproces van AF4 om de achtergebleven nanodeeltjes op grootte te sorteren. Ten slotte kan het ICP-MS-apparaat dat op de uitgang is aangesloten het geschatte aantal nanodeeltjes van elke grootte bepalen. Door deze combinatie kon het team onderscheid maken tussen vrije metaalionen, kleine hydroxidecolloïden en nanodeeltjes van verschillende groottes, die allemaal hetzelfde metaalelement bevatten.

Ze testten hun aanpak op Resovist®, een nanogeneesmiddel dat wordt gebruikt als contrastmiddel bij magnetische resonantiescans van de lever. Uit de analyse bleek dat slechts 0,022% van het ijzer in Resovist® in ionische vorm aanwezig was. Met ongeveer 6,3 microgram per milliliter ligt deze verwaarloosbare hoeveelheid ruim onder de schaal. Bovendien bevestigde het team dat de actieve nanodeeltjes een diameter hadden kleiner dan 30 nanometer, terwijl sommige aggregaten ongeveer 50 nanometer groot waren. Belangrijk is dat er geen grote aggregaten werden gedetecteerd, die de effectiviteit van het contrastmiddel zouden kunnen verminderen. Deze resultaten bevestigen zowel de veiligheid als de stabiliteit van Resovist® als nanogeneesmiddel.

De voorgestelde techniek is met name relevant voor opkomende kankerbehandelingen waarbij gouden nanodeeltjes worden gebruikt als medicijnafgiftesystemen of metaaldeeltjes voor fotothermische therapie. Deze geavanceerde behandelingen zijn afhankelijk van het ‘verbeterde permeabiliteits- en retentie-effect (EPR)’, dat ervoor zorgt dat nanodeeltjes uit de bloedvaten rond tumoren wegvloeien en zich ophopen in kankerweefsel. “Aangezien veel nieuwe nanogeneesmiddelen bestaan ​​uit op metaal gebaseerde nanodeeltjes als actieve ingrediënten, zullen betrouwbare methoden om de veiligheid ervan te beoordelen en kwaliteitscontrole de ontwikkeling en het klinische gebruik ervan bevorderen“Opmerkingen dr. Tanaka.

Bovendien reikt deze nieuwe analytische benadering verder dan alleen farmaceutische producten. Het kan ook de veiligheid van metalen nanodeeltjes in voedseladditieven, cosmetica en milieumonsters evalueren om de volksgezondheid in meerdere sectoren te waarborgen. De onderzoekers demonstreerden hun veelzijdigheid door met succes zowel negatief geladen ionen (silicium) als positief geladen ionen (ijzer) te analyseren, wat het potentieel voor een verscheidenheid aan nanomaterialen aangeeft.

Over het geheel genomen biedt dit onderzoek de weg naar veiligere en effectievere nanogeneesmiddelen en op nanodeeltjes gebaseerde technologieën via een uitgebreidere beoordeling van de samenstelling, kwaliteit en stabiliteit van nanodeeltjes.

Bronnen: