RadiolabeledNanoparticleQualityChecker
Radiolabeled Nanoparticle
Radiolabeled Nanoparticle Quality Checker — Universal QC for radiolabeled nanocarriers
ℹ️ Utility checks quality of radiolabeled nanoparticles (liposomes, LNPs, polymer NPs) for research use:
• Radionuclide quality: specific activity, radiochemical purity, free radionuclide, parent impurity
• Nanoparticle characteristics: particle size, polydispersity index (PDI), zeta potential
• Safety parameters: pH, endotoxins, sterility, heavy metals
• Adaptive limits based on radionuclide type and target organ
⚠️ IMPORTANT: INVESTIGATIONAL USE ONLY
Radiolabeled nanoparticles are NOT approved by FDA/EMA for clinical use.
All human/animal studies require ethics committee approval.
Parameters are RESEARCH-GRADE estimates and must be validated per study protocol.
Usage:
RadiolabeledNanoparticleQualityChecker.exe → demo mode (console output)
RadiolabeledNanoparticleQualityChecker.exe input.csv output.json → evaluate your data
Input format (CSV):
BatchNumber,Radionuclide,NanoparticleType,TargetOrgan,SpecificActivityMBqPerUmol,RadiochemicalPurityPercent,FreeRadionuclidePercent,ParentNuclideImpurityPercent,ParticleSizeNm,PolydispersityIndex,ZetaPotentialMv,pH,EndotoxinsEU,SterilityTest,HeavyMetalsPPM
Example (sterility: 0=sterile, 1=contaminated; parent impurity: leave blank if N/A):
RN-2026-001,Ga-68,LNP,Lungs,45000.0,94.5,7.0,0.0005,100.0,0.15,-25.0,6.8,120.0,0,5.0
Supported configurations:
• Radionuclides: Ga-68, Zr-89, Cu-64, F-18, I-124
• Nanoparticle types: Liposomes, LNPs, Polymer NPs
• Target organs: Lungs, Liver, Tumor, Spleen
— WHY IS THIS NEEDED?
Radiolabeled nanoparticles represent an emerging class of theranostic agents combining:
• Targeted drug delivery (nanocarrier advantages)
• Real-time biodistribution tracking (radionuclide imaging)
• Potential for image-guided therapy
However, quality control is complex due to dual nature:
• Radiochemical parameters (like traditional radiopharmaceuticals)
• Nanoparticle parameters (size, stability, surface charge)
• Interaction between radionuclide and carrier (affects biodistribution)
⚠️ CRITICAL PARAMETERS:
• Specific activity: Must be sufficient for imaging sensitivity while maintaining nanoparticle integrity
• Radiochemical purity: ≥90% (Ga-68) or ≥95% (Zr-89, Cu-64, F-18, I-124)
• Free radionuclide: ≤10% (Ga-68, I-124) or ≤5% (Zr-89, Cu-64, F-18) — affects biodistribution
• Parent nuclide impurity: ≤0.001% for generator-produced nuclides (Ge-68 for Ga-68)
• Particle size: Organ-specific optimal ranges (e.g., 50-150 nm for lung targeting via capillary entrapment)
• Polydispersity index: ≤0.3 for monodisperse distribution (consistent biodistribution)
• Zeta potential: -30 to +30 mV for colloidal stability
Key features:
• Adaptive parameter limits based on radionuclide and target organ
• Support for 5 radionuclides with different half-lives and applications
• Organ-specific nanoparticle size optimization (lungs vs liver vs tumor)
• Comprehensive safety checks (endotoxins, sterility, heavy metals)
• Research-focused design with clear investigational status disclaimers
Critical parameters by radionuclide:
• Ga-68: Specific activity ≥30 GBq/μmol, purity ≥90%, Ge-68 ≤0.001%, free Ga-68 ≤10%
• Zr-89: Specific activity ≥15 GBq/μmol, purity ≥95%, free Zr-89 ≤5% (78.4h half-life)
• Cu-64: Specific activity ≥20 GBq/μmol, purity ≥95%, free Cu-64 ≤5% (theranostic applications)
• F-18: Specific activity ≥50 GBq/μmol, purity ≥95%, free F-18 ≤5% (short half-life critical)
• I-124: Specific activity ≥10 GBq/μmol, purity ≥90%, free I-124 ≤10% (4.2d half-life)
Nanoparticle size optimization by target:
• Lungs (LNP): 50-150 nm — optimal for capillary entrapment (Nature Biomed Eng 2023)
• Liver (Liposomes): 80-200 nm — Kupffer cell uptake
• Tumor (Liposomes): 100-200 nm — enhanced permeability and retention (EPR) effect
• Spleen (Polymer): 200-500 nm — splenic filtration
💡 Usage tips:
1. Verify radionuclide-specific parameters match your conjugation chemistry
2. Particle size must be measured by DLS (dynamic light scattering) immediately before use
3. Zeta potential indicates colloidal stability — values outside -30 to +30 mV risk aggregation
4. Free radionuclide measurement requires separation method (size exclusion chromatography, dialysis)
5. Document all parameters for ethics committee reporting and study reproducibility
⚠️ Limitations:
• Parameters based on preclinical research — may require adjustment for specific formulations
• Not a substitute for in vivo biodistribution studies
• Utility does NOT replace official pharmacopoeial methods
• Intended for research use only — not for clinical administration
• Final specifications must be validated per local regulatory requirements
Data sources:
• Nature Biomedical Engineering 2023 — Lung-targeted lipid nanoparticles (LuT lipids)
• ACS Nano 2021 — Nanoparticle biodistribution and targeting principles
• Journal of Nuclear Medicine 2022 — Radiolabeled nanoparticle quality control
• European Pharmacopoeia — Radiopharmaceutical specifications
• International Journal of Pharmaceutics 2020 — Liposomal drug delivery systems
input.csv
BatchNumber,Radionuclide,NanoparticleType,TargetOrgan,SpecificActivityMBqPerUmol,RadiochemicalPurityPercent,FreeRadionuclidePercent,ParentNuclideImpurityPercent,ParticleSizeNm,PolydispersityIndex,ZetaPotentialMv,pH,EndotoxinsEU,SterilityTest,HeavyMetalsPPM RN-2026-001,Ga-68,LNP,Lungs,45000.0,94.5,7.0,0.0005,100.0,0.15,-25.0,6.8,120.0,0,5.0 RN-2026-002,Zr-89,Liposome,Liver,18000.0,96.0,4.0,,150.0,0.20,-28.0,7.0,100.0,0,3.0 RN-2026-003,Cu-64,Polymer,Tumor,25000.0,95.5,4.5,,120.0,0.18,-22.0,6.5,150.0,0,4.0
URS & FS — пользовательские требования и функциональная спецификация
Этот документ описывает требования пользователя и функциональную спецификацию для утилиты контроля качества. Он предназначен для обсуждения внедрения, подготовки IQ/OQ и интеграции в контур ОКК/QC.
1. Область применения
Утилита Radiolabeled Nanoparticle Quality Checker применяется для объекта Radiolabeled Nanoparticle. Источником истины для структуры входных данных является фактический input.csv; критерии контроля задаются исполняемым модулем и предметным описанием.
Утилита не использует машинное обучение; решение формируется детерминированными правилами.
Категории: Radiopharmaceuticals
Теги: decay correction, endotoxins, heavy metals, impurities, PET, radionuclide purity, radiopharma, SPECT, sterility
2. Режимы запуска
RadiolabeledNanoparticleQualityChecker.exe → demo mode (console output) RadiolabeledNanoparticleQualityChecker.exe input.csv output.json → evaluate your data
3. Ключевые контролируемые области
- чистота и примеси
- микробиология и патогены
- тяжёлые металлы / элементные примеси
- pH и физико-химические параметры
- радиоактивность, распад и радиохимическая чистота
4. Предметные ограничения и критические параметры
- ⚠️ IMPORTANT: INVESTIGATIONAL USE ONLY
- ⚠️ CRITICAL PARAMETERS:
- Specific activity: Must be sufficient for imaging sensitivity while maintaining nanoparticle integrity
- Radiochemical purity: ≥90% (Ga-68) or ≥95% (Zr-89, Cu-64, F-18, I-124)
- Free radionuclide: ≤10% (Ga-68, I-124) or ≤5% (Zr-89, Cu-64, F-18) — affects biodistribution
- Parent nuclide impurity: ≤0.001% for generator-produced nuclides (Ge-68 for Ga-68)
- Particle size: Organ-specific optimal ranges (e.g., 50-150 nm for lung targeting via capillary entrapment)
- Polydispersity index: ≤0.3 for monodisperse distribution (consistent biodistribution)
- Zeta potential: -30 to +30 mV for colloidal stability
- Adaptive parameter limits based on radionuclide and target organ
- Support for 5 radionuclides with different half-lives and applications
- Organ-specific nanoparticle size optimization (lungs vs liver vs tumor)
- Comprehensive safety checks (endotoxins, sterility, heavy metals)
- Research-focused design with clear investigational status disclaimers
- Critical parameters by radionuclide:
- Ga-68: Specific activity ≥30 GBq/μmol, purity ≥90%, Ge-68 ≤0.001%, free Ga-68 ≤10%
- Zr-89: Specific activity ≥15 GBq/μmol, purity ≥95%, free Zr-89 ≤5% (78.4h half-life)
- Cu-64: Specific activity ≥20 GBq/μmol, purity ≥95%, free Cu-64 ≤5% (theranostic applications)
- F-18: Specific activity ≥50 GBq/μmol, purity ≥95%, free F-18 ≤5% (short half-life critical)
- I-124: Specific activity ≥10 GBq/μmol, purity ≥90%, free I-124 ≤10% (4.2d half-life)
- Lungs (LNP): 50-150 nm — optimal for capillary entrapment (Nature Biomed Eng 2023)
- Liver (Liposomes): 80-200 nm — Kupffer cell uptake
- Tumor (Liposomes): 100-200 nm — enhanced permeability and retention (EPR) effect
- Spleen (Polymer): 200-500 nm — splenic filtration
5. URS — пользовательские требования
| ID | Требование | Критичность | Критерий приемки |
|---|---|---|---|
| URS-001 | Система должна принимать файл input.csv для Radiolabeled Nanoparticle с точным набором колонок, перечисленным в разделе «Контракт входных данных». | High | Файл с корректным заголовком читается без ручного редактирования; отсутствие обязательной колонки приводит к FAIL/ошибке импорта. |
| URS-002 | Система должна обрабатывать запуск без аргументов в демонстрационном режиме и запуск с аргументами input.csv output.json для пользовательских данных. | Medium | Оба сценария запуска дают предсказуемый результат или понятное сообщение об ошибке. |
| URS-003 | Система должна выполнять rule-based контроль по областям: чистота и примеси, микробиология и патогены, тяжёлые металлы / элементные примеси, pH и физико-химические параметры, радиоактивность, распад и радиохимическая чистота. | High | Каждый контролируемый параметр получает статус и сообщение; результат не зависит от скрытых Excel-формул или ML. |
| URS-004 | Система должна сохранять трассируемость между серией/партией, исходными значениями, применёнными правилами и итоговым вердиктом. | High | В выходе присутствуют идентификатор серии, исходные значения, статусы параметров и критические находки. |
| URS-005 | Система должна формировать машинно-читаемый output.json для LIMS/ELN/MES, batch record и QA/QC review. | High | JSON содержит общий статус, массив проверок, предупреждения, отказы и ссылку на исходный файл. |
| URS-006 | Система должна поддерживать применение в валидационном пакете клиента: URS/FS, IQ/OQ-подготовка, проверка установки и операционных сценариев. | High | Документ, тестовые сценарии и воспроизводимый CSV/JSON-поток пригодны для аудита и внутреннего согласования. |
| URS-007 | Система должна явно отделять технические ошибки данных от предметных несоответствий спецификации. | Medium | Ошибки схемы/типов не смешиваются с фармакопейными отклонениями и отображаются отдельно. |
6. Контракт входных данных input.csv
Источник истины для схемы входа — фактический заголовок input.csv. Имена колонок технические и не переводятся.
| # | Колонка | Тип | Ед. | Описание | Пример | Правило контроля |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | BatchNumber | идентификатор | as specified | Batch Number | RN-2026-001 | обязательное поле; используется для трассируемости серии/партии |
| 2 | Radionuclide | текст | as specified | Radionuclide | Ga-68 | обязательное значение; формат и допустимость проверяются утилитой |
| 3 | NanoparticleType | текст | as specified | Nanoparticle Type | LNP | обязательное значение; формат и допустимость проверяются утилитой |
| 4 | TargetOrgan | текст | as specified | Target Organ | Lungs | обязательное значение; формат и допустимость проверяются утилитой |
| 5 | SpecificActivityMBqPerUmol | десятичное число | MBq | Specific Activity MBq per Umol | 45000.0 | обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита |
| 6 | RadiochemicalPurityPercent | десятичное число | % | Radiochemical Purity % | 94.5 | число; сравнивается с пределом содержания/чистоты из спецификации или метода |
| 7 | FreeRadionuclidePercent | десятичное число | % | Free Radionuclide % | 7.0 | обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита |
| 8 | ParentNuclideImpurityPercent | десятичное число | % | Parent Nuclide Impurity % | 0.0005 | число; сравнивается с индивидуальным или суммарным пределом примесей |
| 9 | ParticleSizeNm | десятичное число | µm | Particle Size Nm | 100.0 | обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита |
| 10 | PolydispersityIndex | десятичное число | as specified | Polydispersity Index | 0.15 | обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита |
| 11 | ZetaPotentialMv | десятичное число | as specified | Zeta Potential Mv | -25.0 | обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита |
| 12 | pH | десятичное число | pH | p H | 6.8 | обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита |
| 13 | EndotoxinsEU | десятичное число | as specified | Endotoxins EU | 120.0 | число; критический показатель безопасности, сравнивается с лимитом эндотоксинов |
| 14 | SterilityTest | логический флаг | 0/1 | Sterility Test | 0 | значение должно быть допустимым флагом; для запрещённых микроорганизмов и роста обычно ожидается 0 / отсутствие |
| 15 | HeavyMetalsPPM | десятичное число | ppm | Heavy Metals PPM | 5.0 | число; проверяется как элементная/металлическая примесь |
Пример CSV
BatchNumber,Radionuclide,NanoparticleType,TargetOrgan,SpecificActivityMBqPerUmol,RadiochemicalPurityPercent,FreeRadionuclidePercent,ParentNuclideImpurityPercent,ParticleSizeNm,PolydispersityIndex,ZetaPotentialMv,pH,EndotoxinsEU,SterilityTest,HeavyMetalsPPM RN-2026-001,Ga-68,LNP,Lungs,45000.0,94.5,7.0,0.0005,100.0,0.15,-25.0,6.8,120.0,0,5.0
7. FS — функциональная спецификация
| ID | Функция | Описание реализации |
|---|---|---|
| FS-001 | CLI entry point | Исполняемый файл RadiolabeledNanoparticleQualityChecker.exe принимает режим демонстрации и режим обработки input.csv output.json. |
| FS-002 | CSV parser | Модуль импорта читает CSV, проверяет заголовок, порядок/наличие колонок, количество значений и кодировку. Для десятичных значений ожидается точка. |
| FS-003 | Field conversion | Для каждой колонки выполняется преобразование к ожидаемому типу: идентификатор, текст, десятичное число, дата/время или логический флаг. |
| FS-004 | Domain rule engine | Для объекта Radiolabeled Nanoparticle применяются явные правила: диапазон, минимум, максимум, отсутствие запрещённого признака, полнота данных или расчётная проверка. |
| FS-005 | Criticality handling | Критичные нарушения формируют FAIL; некритичные отклонения и неполные данные формируют WARNING; соответствие всем правилам формирует PASS. |
| FS-006 | JSON writer | output.json сохраняет общий статус, результаты по каждому параметру, исходные значения, предупреждения, отказы и диагностические сообщения. |
| FS-007 | Integration contract | Формат CSV → JSON стабилен для вызова из LIMS/ELN/MES, планировщика задач или wrapper-сервиса. |
| FS-008 | Error handling | При ошибке схемы, отсутствующем файле, нечисловом значении или невозможности записи JSON возвращается диагностируемая ошибка без тихого PASS. |
8. Выходной контракт output.json
Выходной файл должен быть пригоден для автоматической обработки, аудита и сопоставления с исходной строкой input.csv.
{
"utility": "RadiolabeledNanoparticleQualityChecker",
"api": "Radiolabeled Nanoparticle",
"batchNumber": "RN-2026-001",
"overallStatus": "PASS|WARNING|FAIL",
"checkedAtUtc": "2026-05-18T00:00:00Z",
"checks": [
{
"parameter": "BatchNumber",
"value": "RN-2026-001",
"unit": "as specified",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Результат проверки по правилу"
},
{
"parameter": "Radionuclide",
"value": "Ga-68",
"unit": "as specified",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Результат проверки по правилу"
},
{
"parameter": "NanoparticleType",
"value": "LNP",
"unit": "as specified",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Результат проверки по правилу"
},
{
"parameter": "TargetOrgan",
"value": "Lungs",
"unit": "as specified",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Результат проверки по правилу"
},
{
"parameter": "SpecificActivityMBqPerUmol",
"value": "45000.0",
"unit": "MBq",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Результат проверки по правилу"
},
{
"parameter": "RadiochemicalPurityPercent",
"value": "94.5",
"unit": "%",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Результат проверки по правилу"
},
{
"parameter": "FreeRadionuclidePercent",
"value": "7.0",
"unit": "%",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Результат проверки по правилу"
},
{
"parameter": "ParentNuclideImpurityPercent",
"value": "0.0005",
"unit": "%",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Результат проверки по правилу"
}
],
"criticalFindings": [],
"sourceFile": "input.csv"
}9. Тестовые сценарии OQ/PQ
| ID | Сценарий | Ожидаемый результат |
|---|---|---|
| TC-001 | Валидный CSV с заголовком и строкой из примера | Все строки обработаны; результат содержит PASS/WARNING/FAIL и детализацию по параметрам. |
| TC-002 | Отсутствует обязательная колонка из input.csv | Импорт отклоняется или строка получает FAIL со ссылкой на схему. |
| TC-003 | Числовое поле содержит текст или пустое значение | Фиксируется ошибка преобразования типа; результат не маскируется как PASS. |
| TC-004 | Параметр выходит за предел спецификации / критического лимита | Для критического параметра формируется FAIL; для некритического — WARNING согласно правилу. |
| TC-005 | Положительный патогенный/микробиологический флаг или превышение микробиологического лимита | Формируется критический FAIL с указанием параметра. |
| TC-008 | Некорректная активность, время отсчёта или радиохимическая чистота | Формируется FAIL/WARNING с расчётной трассировкой. |
10. QA/QC, CSV и управление изменениями
- Перед применением на производстве клиент фиксирует версию исполняемого файла, контрольную сумму, версию спецификации/монографии, тестовый CSV, ожидаемый JSON и результаты IQ/OQ.
- Нельзя менять имена колонок без обновления валидатора и тестовых сценариев.
- Исходный CSV, output.json и версия утилиты должны храниться вместе как пакет доказательств.
- Любое изменение правил контроля должно проходить change control и повторную проверку OQ-сценариев.
Входит в пакеты
Кардиология
Пакет для кардиологических препаратов: антигипертензивные, антикоагулянты, антиагреганты, липидснижающие, антиаритмические и сопутствующие QC-проверки.
ОткрытьPetRad QC Suite
Пакет специализированных утилит для контроля качества радиофармпрепаратов: ПЭТ, SPECT, терапевтические радионуклиды, генераторы и расчёты распада.
ОткрытьРадиология
Пакет для радиологии и диагностической визуализации: радиофармпрепараты, PET/SPECT, контрастные вещества, йодсодержащие и гадолиниевые препараты, а также проверки частиц, стерильности и эндотоксинов.
ОткрытьRPH: объединённый радиофармацевтический QC-пакет
RPH объединяет PetRad, PetRad2 и PetRad3 в один обзорный пакет для PET/SPECT, терапевтических радионуклидов, генераторов, меченых соединений, расчётов распада, стерильности, эндотоксинов и радиохимической/радионуклидной чистоты.
Открыть