LIPOTRACE

Für die Entwicklung sicherer und wirksamer Lipidnanopartikel (LNPs) als Arzneimittelträger und Parenteralia sowie für die Charakterisierung atherogener LDL-Partikel ist die gleichzeitige Erfassung physikalischer Parameter (z. B. Größe, Größenverteilung) und chemischer Eigenschaften (z. B. Lipidzusammensetzung) von entscheidender Bedeutung. Subpopulationen, die in ihrer Größe von der Hauptfraktion abweichen – wie etwa „übergroße“ Partikel oder Aggregate – sind dabei von besonderem Interesse. Mit den derzeit verfügbaren Methoden können solche Subpopulationen nur mit großem Aufwand und in mehreren Schritten charakterisiert werden. Diese Verfahren liefern in der Regel nur Mittelwerte und erlauben keine verlässlichen Rückschlüsse auf Ebene einzelner Partikel.
Das Projekt LIPOTRACE verfolgt daher das Ziel, neuartige analytische Ansätze für eine simultane, hochauflösende Charakterisierung einzelner Partikel zu entwickeln. Das zentrale Konzept ist die Kopplung der Opto-Fluidic Force Induction Technologie (OF2i®)- zur physikalischen Charakterisierung mit der Elektrospray-Ionisation Hochauflösungs-Massenspektrometrie (ESI-HRMS) für die chemische Analyse. Mit dieser gekoppelten OF2i®-ESI-HRMS-Plattform kann die Zusammensetzung lipidbasierter Partikel sowohl pharmazeutischen Ursprungs (DPPC-Liposomenemulsionen, emulsionsbasierte Parenteralia) als auch biologischen Ursprungs (LDL-Partikel) zuverlässig bestimmt werden. Erstmals wird es damit möglich, physikalische und chemische Eigenschaften einzelner Lipidpartikel gleichzeitig zu analysieren – ein bedeutender Fortschritt gegenüber bisherigen Methoden, die aufwendig, mehrstufig und in der Regel getrennt durchgeführt werden. Darüber hinaus ermöglicht die Technologie eine weitreichende Automatisierung, wodurch Kosten, Zeitaufwand und Variabilität reduziert werden.
Für pharmazeutische Produkte liefert die Partikelanalyse entscheidende Informationen zu Critical Quality Attributes (CQAs). Sie erlaubt eine umfassende Nachverfolgung der Aggregatbildung und erleichtert die frühzeitige Identifizierung potenzieller Risiken für Sicherheit und Wirksamkeit. Damit wird eine gezielte Optimierung der Produktionsprozesse während Entwicklung und Herstellung unterstützt. Ebenso eröffnet die Plattform in der Atheroskleroseforschung vielversprechende neue Ansätze, da sie eine größenbasierte Trennung von LDL-Partikeln und deren Aggregaten ermöglicht. So können Forschende die Lipidzusammensetzung spezifischer, besonders atherogener Subklassen bestimmen und damit eine individualisierte kardiovaskuläre Risikoabschätzung verbessern.
Als erwartetes Ergebnis soll die OF2i®-ESI-HRMS-Plattform etabliert werden, die das gezielte Trapping und Eluieren von Partikeln definierter Größen (200 nm – 20 µm) sowie die qualitative Bestimmung der Lipidzusammensetzung von LNPs und LDL-Aggregaten ermöglicht.
Dieses kooperative Forschungsprojekt vereint die Expertise von Joanneum Research HEALTH, BRAVE Analytics und der Medizinischen Universität Graz und ermöglicht technologischen Fortschritt, der nicht nur den Bedarf der Industrie adressiert, sondern zugleich klinisch hochrelevant ist und neue Perspektiven für die pharmazeutische Entwicklung sowie die biomedizinische Forschung eröffnet