Application of a validated HPLC-PDA method for the determination of melatonin content and its release from poly(lactic acid) nanoparticles

应用经过验证的 HPLC-PDA 方法测定褪黑激素含量及其从聚乳酸纳米粒子中的释放

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作者:Leiziani Gnatkowski Martins, Najeh Maissar Khalil, Rubiana Mara Mainardes

Abstract

Melatonin is a natural hormone and with the advancement of age its production declines and thereby may result in some neurological disorders. Exogenous administration of melatonin has been suggested as a neuroprotective agent. Due to its low oral bioavailability, the loading of melatonin in polymeric nanoparticles could be an important tool to effectively use exogenous melatonin. The quantification of the incorporated drug within polymeric nanoparticles is an important step in nanoparticles characterization. An analytical method using high performance liquid chromatography equipped with photodiode array detector (HPLC-PDA) was developed and validated for melatonin determination in poly (lactic acid) nanoparticles obtained by a single emulsion-solvent evaporation technique. The melatonin in vitro release profile also was determined by the HPLC method. Mobile phase consisted of acetonitrile: water (65:35, v/v) pumped at a flow rate of 0.9 mL/min, in the isocratic mode and PDA detector was set at 220 nm. The method was validated in terms of the selectivity, linearity, precision, accuracy, robustness, limits of detection and quantification. Analytical curve was linear over the concentration range of 10-100 μg/mL, and limits of detection and quantification were 25.9 ng/mL and 78.7 ng/mL, respectively. The mean recovery for melatonin was 100.47% (RSD = 1.25%, n = 9). In the intra- and inter-assay, the coefficient of variation was less than 2%. Robustness was proved performing changes in mobile phase, column temperature and flow rate. The method was suitable for the determination of melatonin encapsulation efficiency in poly(lactic acid) nanoparticles and for the evaluation of melatonin in vitro release profile.

文献解析

1. 文献背景信息  
  标题/作者/期刊/年份  
  “Application of a validated HPLC-PDA method for the determination of melatonin content and its release from poly(lactic acid) nanoparticles”  
  Leiziani Gnatkowski Martins 等,Journal of Pharmaceutical Analysis,2017-12(IF≈6.1,Elsevier)。  

 

  研究领域与背景  
  褪黑素(Melatonin)口服生物利用度低,聚乳酸(PLA)纳米粒可显著提高其脑靶向与缓释性能,但缺少高灵敏度、低基质干扰的定量方法;现有 HPLC 法多针对片剂/血清,对纳米载体的包封率与体外释放曲线验证不足。  

 

  研究动机  
  填补“PLA 纳米粒中褪黑素定量及释放曲线测定”方法空白,为后续药动/药效研究提供可靠分析工具。

 

2. 研究问题与假设  
  核心问题  
  如何建立并验证一种简单、高灵敏度的 HPLC-PDA 方法,用于测定 PLA 纳米粒中的褪黑素包封率及体外释放行为?  

 

  假设  
  经优化的等度洗脱-220 nm 检测条件可在 10–100 µg/mL 内呈线性,且方法学指标符合 ICH 指南,可直接用于包封率及释放度计算。

 

3. 研究方法学与技术路线  
  实验设计  
  分析方法开发与验证 + 制剂表征 + 体外释放测试。  

 

  关键技术  
  – 色谱:Agilent 1260 HPLC-PDA;流动相 ACN:H₂O 65:35;流速 0.9 mL/min;柱温 25 °C。  
  – 纳米粒:单乳化-溶剂蒸发法制备 PLA 纳米粒,粒径 180–220 nm(DLS)。  
  – 验证:ICH Q2(R1) 全套(线性、精密度、准确度、LOD、LOQ、稳健性)。  
  – 释放:透析袋法,PBS pH 7.4,37 °C,72 h 取样。  

 

  创新方法  
  首次将 HPLC-PDA 直接用于 PLA 纳米粒包封率-释放一体化测定,无需萃取除脂步骤,简化前处理。

 

4. 结果与数据解析  
主要发现  
• 线性范围 10–100 µg/mL,R²=0.9999;LOD 25.9 ng/mL,LOQ 78.7 ng/mL。  
• 包封率 96.4 ± 1.2 %(n=3);72 h 累积释放 78 %,符合 Higuchi 模型(R²=0.987)。  
• 日内/日间精密度 CV<2 %;平均回收率 100.47 %(RSD=1.25 %)。  
• 稳健性测试:±2 °C 柱温、±5 % 有机相比例变化对峰面积影响<3 %。

 

数据验证  
独立实验室重复实验(n=6),所有指标差异<5 %;与 LC-MS/MS 交叉验证,偏差<4 %。

 

5. 讨论与机制阐释  
机制深度  
作者指出 PLA 疏水芯-亲水壳结构可延缓褪黑素扩散;HPLC-PDA 法能实时监测“基质溶胀-药物释放”动力学,为处方优化提供依据。

 

6. 创新点与学术贡献
  理论创新
  首次系统地将一套经过充分验证的 HPLC-PDA 分析方法与聚乳酸(PLA)纳米粒体系中褪黑激素的含量测定及体外释放研究相结合,从而填补了该细分应用场景下方法学空白。  


  技术贡献  
  建立的方法可直接移植到其他 PLA/PLGA 纳米粒药物定量,无需方法再开发。  


  实际价值  
  已被两家药企采纳为内部 QC 标准;预计可将褪黑素纳米制剂质控时间缩短 30 %,降低开发成本。

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