RadiolabeledNanoparticleQualityChecker

Radiolabeled Nanoparticle

decay correction endotoxins heavy metals impurities PET radionuclide purity radiopharma SPECT
Открыть подборку

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.

Утилита: RadiolabeledNanoparticleQualityCheckerAPI / объект: Radiolabeled NanoparticleКатегория: Radiopharmaceuticals

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
Пределы, указанные в описании, должны быть сверены с актуальной утверждённой спецификацией, фармакопейной монографией и регистрационным досье перед продуктивным применением.

5. URS — пользовательские требования

IDТребованиеКритичностьКритерий приемки
URS-001Система должна принимать файл input.csv для Radiolabeled Nanoparticle с точным набором колонок, перечисленным в разделе «Контракт входных данных».HighФайл с корректным заголовком читается без ручного редактирования; отсутствие обязательной колонки приводит к FAIL/ошибке импорта.
URS-002Система должна обрабатывать запуск без аргументов в демонстрационном режиме и запуск с аргументами input.csv output.json для пользовательских данных.MediumОба сценария запуска дают предсказуемый результат или понятное сообщение об ошибке.
URS-003Система 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.HighКаждый контролируемый параметр получает статус и сообщение; результат не зависит от скрытых Excel-формул или ML.
URS-004Система должна сохранять трассируемость между серией/партией, исходными значениями, применёнными правилами и итоговым вердиктом.HighВ выходе присутствуют идентификатор серии, исходные значения, статусы параметров и критические находки.
URS-005Система должна формировать машинно-читаемый output.json для LIMS/ELN/MES, batch record и QA/QC review.HighJSON содержит общий статус, массив проверок, предупреждения, отказы и ссылку на исходный файл.
URS-006Система должна поддерживать применение в валидационном пакете клиента: URS/FS, IQ/OQ-подготовка, проверка установки и операционных сценариев.HighДокумент, тестовые сценарии и воспроизводимый CSV/JSON-поток пригодны для аудита и внутреннего согласования.
URS-007Система должна явно отделять технические ошибки данных от предметных несоответствий спецификации.MediumОшибки 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.

#КолонкаТипЕд.ОписаниеПримерПравило контроля
1BatchNumberидентификаторas specifiedBatch NumberRN-2026-001обязательное поле; используется для трассируемости серии/партии
2Radionuclideтекстas specifiedRadionuclideGa-68обязательное значение; формат и допустимость проверяются утилитой
3NanoparticleTypeтекстas specifiedNanoparticle TypeLNPобязательное значение; формат и допустимость проверяются утилитой
4TargetOrganтекстas specifiedTarget OrganLungsобязательное значение; формат и допустимость проверяются утилитой
5SpecificActivityMBqPerUmolдесятичное числоMBqSpecific Activity MBq per Umol45000.0обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
6RadiochemicalPurityPercentдесятичное число%Radiochemical Purity %94.5число; сравнивается с пределом содержания/чистоты из спецификации или метода
7FreeRadionuclidePercentдесятичное число%Free Radionuclide %7.0обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
8ParentNuclideImpurityPercentдесятичное число%Parent Nuclide Impurity %0.0005число; сравнивается с индивидуальным или суммарным пределом примесей
9ParticleSizeNmдесятичное числоµmParticle Size Nm100.0обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
10PolydispersityIndexдесятичное числоas specifiedPolydispersity Index0.15обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
11ZetaPotentialMvдесятичное числоas specifiedZeta Potential Mv-25.0обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
12pHдесятичное числоpHp H6.8обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
13EndotoxinsEUдесятичное числоas specifiedEndotoxins EU120.0число; критический показатель безопасности, сравнивается с лимитом эндотоксинов
14SterilityTestлогический флаг0/1Sterility Test0значение должно быть допустимым флагом; для запрещённых микроорганизмов и роста обычно ожидается 0 / отсутствие
15HeavyMetalsPPMдесятичное числоppmHeavy Metals PPM5.0число; 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

IDФункцияОписание реализации
FS-001CLI entry pointИсполняемый файл RadiolabeledNanoparticleQualityChecker.exe принимает режим демонстрации и режим обработки input.csv output.json.
FS-002CSV parserМодуль импорта читает CSV, проверяет заголовок, порядок/наличие колонок, количество значений и кодировку. Для десятичных значений ожидается точка.
FS-003Field conversionДля каждой колонки выполняется преобразование к ожидаемому типу: идентификатор, текст, десятичное число, дата/время или логический флаг.
FS-004Domain rule engineДля объекта Radiolabeled Nanoparticle применяются явные правила: диапазон, минимум, максимум, отсутствие запрещённого признака, полнота данных или расчётная проверка.
FS-005Criticality handlingКритичные нарушения формируют FAIL; некритичные отклонения и неполные данные формируют WARNING; соответствие всем правилам формирует PASS.
FS-006JSON writeroutput.json сохраняет общий статус, результаты по каждому параметру, исходные значения, предупреждения, отказы и диагностические сообщения.
FS-007Integration contractФормат CSV → JSON стабилен для вызова из LIMS/ELN/MES, планировщика задач или wrapper-сервиса.
FS-008Error handlingПри 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

IDСценарийОжидаемый результат
TC-001Валидный CSV с заголовком и строкой из примераВсе строки обработаны; результат содержит PASS/WARNING/FAIL и детализацию по параметрам.
TC-002Отсутствует обязательная колонка из input.csvИмпорт отклоняется или строка получает FAIL со ссылкой на схему.
TC-003Числовое поле содержит текст или пустое значениеФиксируется ошибка преобразования типа; результат не маскируется как PASS.
TC-004Параметр выходит за предел спецификации / критического лимитаДля критического параметра формируется FAIL; для некритического — WARNING согласно правилу.
TC-005Положительный патогенный/микробиологический флаг или превышение микробиологического лимитаФормируется критический FAIL с указанием параметра.
TC-008Некорректная активность, время отсчёта или радиохимическая чистотаФормируется 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.

Открыть

PetRad QC Suite

Пакет специализированных утилит для контроля качества радиофармпрепаратов: ПЭТ, SPECT, терапевтические радионуклиды, генераторы и расчёты распада.

Открыть

Радиология

Пакет для радиологии и диагностической визуализации: радиофармпрепараты, PET/SPECT, контрастные вещества, йодсодержащие и гадолиниевые препараты, а также проверки частиц, стерильности и эндотоксинов.

Открыть

RPH: 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