Comment choisir un instrument pour l'analyse des particules

Il existe plusieurs technologies parmi lesquelles choisir, y compris :

• Diffraction laser (LD)
• Diffusion dynamique de la lumière (DLS)
• Analyse dynamique d'images (DIA)
• Plusieurs types de microscopie électronique
• Technologies de séparation telles que HPLC ou GPC
• Diffusion de rayons X aux petits angles (SAXS)

Les sections suivantes se concentreront sur la diffraction laser, la diffusion dynamique de la lumière, l'analyse d'image dynamique, la microscopie électronique à balayage (MEB) et la microscopie électronique de transmission (MET). Voir l'analyse de nanostructure SAXS pour plus d'informations sur les principes de base de la diffusion des rayons X à petit angle (SAXS).

En plus de la taille des particules, il existe un certain nombre de paramètres de particules qui peuvent être mesurés par des instruments d'analyse. Ceux-ci incluent :

• Forme des particules
• charge
• Concentration
• densité
• masse moléculaire
• turbidité
• compte
• Porosité
• et Stabilité

Souvent, plusieurs de ces paramètres sont combinés dans un seul instrument. Par exemple, de nombreux instruments fournissent une combinaison de taille de nanoparticule, de potentiel zêta et de masse moléculaire. Cependant, d'autres instruments peuvent être nécessaires pour le comptage des particules, l'évaluation de la forme des particules ou la séparation des mélanges de particules. 

Certaines techniques, telles que la diffraction laser, sont flexibles et peuvent analyser des particules sous forme de poudre sèche, en suspension liquide, ou même en aérosol. D'autres, comme la DLS (diffusion dynamique de la lumière), nécessitent que les échantillons soient suspendus dans un solvant aqueux ou organique. En suspension, la concentration des particules est importante car si la concentration est élevée (c'est-à-dire 40 % p/v à 50 % p/v), certaines techniques comme la DLS peuvent avoir du mal à fournir de bonnes données alors que les techniques acoustiques peuvent être plus utiles.

Une autre question liée à la formulation est la quantité d'échantillon disponible. Dans de nombreux cas, l'échantillon est mesuré en litres et le volume de l'échantillon n'est pas un problème pour la plupart des types d'instrumentation. Cependant, certains échantillons, tels que des protéines recombinantes ou des anticorps, sont extrêmement coûteux à produire et ne sont donc fabriqués qu'en très petites quantités et volumes. Il est important de connaître le volume d'échantillon disponible pour déterminer quelle technique peut être utilisée. De nombreux instruments pour l'analyse des particules, tels que les instruments DLS, nécessitent seulement quelques microlitres de solvant et disposent souvent de cuvettes spéciales à faible volume pour mesurer cet échantillon à faible volume.

Ceci est particulièrement pertinent pour l'analyse du potentiel zêta des échantillons de protéines. Le potentiel zêta fonctionne en appliquant une tension à un échantillon d'intérêt, en mesurant son taux de mouvement, puis en corrélant cela à son potentiel zêta ou charge effective en solution. Cette tension, si elle est appliquée trop puissamment ou trop longtemps, peut facilement endommager ou dégrader des échantillons de protéines ou d'acides nucléiques. De nouveaux développements dans les technologies de potentiel zêta aident à éliminer ce problème en permettant des mesures beaucoup plus rapides et des mesures à des potentiels plus bas. De plus, de nouveaux designs de cuvettes avec une boucle d'échantillon en forme d’Oméga aident également à limiter la perte de protéines par rapport aux cuvettes en forme de U plus traditionnelles.

La stabilité est également importante en termes d'agrégation de particules ou de protéines. Si des particules s'agrègent au fil du temps, elles peuvent se déposer hors de la suspension et fausser l'analyse ou elles peuvent simplement donner des résultats différents à différents moments et dans différentes conditions.

Il existe différents choix en matière d'accessibilité des données : certains systèmes fournissent un accès aux données brutes tandis que d'autres limitent les utilisateurs aux modèles de rapports existants.

Pour travailler dans un environnement réglementé par les BPF ou la FDA, le logiciel de l'instrument doit être conforme au 21 CFR Partie 11 et disposer de la documentation de conformité nécessaire ainsi que des protocoles IQ/OQ.

Différentes technologies peuvent donner des résultats légèrement différents, même avec le même échantillon. Par exemple, les résultats de la MET sont basés sur une analyse numérique d'une particule sèche et les valeurs ont tendance à être plus petites que les résultats de la DLS, qui sont souvent basés sur une analyse d'intensité d'une particule hydratée.