共振质量检测方法在生物制药开发中的应用




预测和测量蛋白质聚集是生物制药配方中的主要挑战。 Lisa Newey-Keane博士描述了一种促进蛋白质聚集研究的新分析方法。

由于生物分子研究在整体药物开发支出中的份额越来越大,分析测试在快速发展的生物制药行业中受到广泛关注。这些分子开发不仅成本高,而且受到严格的监管,因此迫切需要更合适和更严格的分析测量方法。业内许多人都提到,分析瓶颈是一个非常令人担忧的问题,可能会限制药物的开发。

与小分子药物不同,蛋白质制剂是非合成的或非结晶的,并且在性质上不均匀。因此,判断生物治疗的纯度和功效要比非生物分子复杂得多。例如,存在许多杂质来源,包括聚集体,错折叠构象或存在于完全变性结构中的生物分子。因此,确保和控制质量以及为预配方和配方提供必要数据所需的分析技术与制药工业中的小分子药物完全不同。这种复杂性和可变性不仅给制造商带来了好处,也给监管机构带来了许多新的挑战。

合适的候选分子的选择涉及其他分析中的各种物理化学测试程序,以排除那些可能成为下游“问题分子”的分子。要回答的最重要问题之一是这些分子在配方中的表现。一个重要的关注领域是蛋白质聚集体,以及可能由聚集引发的免疫反应。监管机构已明确表达了对直径为0.2微米至2微米的蛋白质聚集体的潜在免疫原性的担忧,但现有的粒度测定技术不足以提供该范围的定量数据。它们会让您知道具有此尺寸的粒子,但您无法确定存在的量。应用于Malvern Archimedes系统的共振质量测量(RMM)技术可以弥补这一缺陷,因为它不仅可以测量颗粒大小,更重要的是,它可以计算直径为50 nm至5微米的颗粒。 。技术介绍

共振质量测量主要依赖于可以检测质量变化的机械共振结构。质量的增加或减少可导致结构的共振频率上升或下降。由于非常精确的频率测量,这为测量质量提供了基础。为了测量悬浮在液体上的微小颗粒的质量,谐振器具有内置的微流体通道。当悬浮颗粒通过该结构时,它改变了谐振器的总质量,从而改变了其谐振频率。如图1所示,粒子在位置1处进入谐振器。当粒子到达谐振器末端的位置2时,到谐振频率的偏移达到最大值。当粒子在位置3处离开时,共振频率返回到基线。

可以通过测量共振频率相对于基线的偏移来实现颗粒质量的测量。对于具有浮力的颗粒,例如油滴(见下文),可以观察到相反的效果,并且共振频率将相对于基线正偏移。

共振质谱法用于测量非常小的颗粒,需要使用质量非常小的谐振器。在Malvern Archimedes系统中,MEMS(微机电系统)传感器可以满足这一要求。每个传感器芯片由微流体网络和以特定频率共振的微小悬臂组成。微流体通道内置于悬臂中。悬臂的共振频率随着仪器中的流体系统推动样品通过通道而改变。通过激光测量共振频率的变化,首先聚焦到悬臂的顶部,然后发送到单独的光电二极管检测器。

通过传感器的每个粒子引起共振频率的变化,导致精确测量样品中各个粒子的浮力质量,而不管数据是否为负。通过这样的测量,可以计算颗粒的质量,粒度(等效球体)和表面积。样品浓度,密度,体积和多分散性的总体测量也是可能的。

蛋白质聚集体的定量测量

最初,蛋白质聚集体处于二聚体水平,之后直径一直攀升至数十微米,并且通常使用流动显微镜测量高于上限范围的聚集体。共振质量测量可应用于流动显微镜范围以下的区域,包括尺寸为亚微米至几微米的区域,以及不易通过其他方法进行定量评估的区域。这也是免疫原性受到影响的地方,也是新监管要求受到关注的地方。图3(a)显示了4微升制剂缓冲液中亚微米IgG蛋白聚集体的粒度分布。使用RMM测量,粒径大于300nm的聚集体的浓度为4×10 6/ml。由于测量是基于质量的,因此粒度分布可以表示为形成每个聚集体的蛋白质分子(已知质量)的数量(图3(b))。图3(c)所示是在将剪切应力增加一段时间后测量蛋白质样品,并且显示在整个实验中聚集体的浓度从300nm增加至1μm。这种尺寸的聚集体显示出10倍的增加,大致对应于聚集级联,并且亚微米聚集体的浓度与在压力下制剂的低质量相关。

检测污染物

在蛋白质制剂分析中另一个受欢迎的主题是硅油,其通常用作注射器和含有该制剂的容器中的润滑剂。通常将硅油混合到配方中以形成尺寸与聚集体接近的油滴。但主要问题不是生物相容性,因为硅油滴通常被认为是安全的。更大的问题是,在某些测量方法中,油滴被误认为是蛋白质聚集体,因此可能影响结果的准确性。

RMM可以通过浮力测量来区分硅油滴和蛋白质聚集体。例如,在图4中,密度大于悬浮缓冲液的聚集体由频率轨迹中的负峰值表示。

硅油滴通常比缓冲剂更密集并且在频率轨迹中形成正峰值,因为它们的存在降低了传感器的总质量并增加了传感器的共振频率。每个组提供单独的分发。

今天的技术

RMM技术在使用常规分析仪器方面的成功和应用的关键原因在于它解决了蛋白质聚集测量中关键粒径范围的问题。同样重要的是,在处理小剂量的有价值材料时,只需要100μL粘度为100 cP的样品,无需样品制备即可进行测量。

共振质谱法是一种极具吸引力的蛋白质表征解决方案,因为它能够检测并精确计数50纳米至5微米大小的颗粒,并可靠地测量浮力质量,干质量和大小。关于配方和稳定性的定量信息可以转化为关于性能及其稳定性的信息。目前,RMM已被用于生物制剂的早期开发阶段,以检测和量化聚集体,实现了“发现越早,成本越低”的概念。附件:马尔文的新生物科学发展计划

在传统模式中,将分析仪器推向市场并使其成为完美的最终产品需要时间。但这种模式完全不适合生物制药行业,因为它通常只回答过渡问题。处于生物制药研究前沿的研究人员需要能够解决当前问题的分析工具;供应商面临的挑战是需要预测未知领域,其中快速变化的分析和监管要求不断测试相关参与。通过。因此,有必要了解什么是可测量的,哪些测量结果可以提供有价值的质量预测信息,并预测未来所需的测量。

Malvern通过创建生物科学发展计划帮助了生物科学产业的快速发展。该计划旨在跟上生物制药技术的快速发展,并作为分析仪器制造商承担责任,为快速发展的分析和监管挑战快速提供引人注目的解决方案。成功的关键是以高度自信和开放的态度开展高水平的技术开发合作,并建立灵活的技术和产品开发流程,以保持对所确定的分析需求的绝对关注。

虽然生物科学发展计划是马尔文组织不可分割的一部分,但其业务是在华盛顿特区附近的工厂进行的。该计划由Malvern首席技术官E Neil Lewis博士领导,他领导着一个由科学家,工程师和业务开发人员组成的团队。这些成员虽然遍布各地,但与Malvern核心团队密切相关。他们专注于生物制药行业的要求,尤其是配方和产品开发的生物化学和生物物理特性。

这个快速发展,资金充足且目标明确的计划将推动生物制药公司,技术创新者和领先的学术机构之间的密切合作。通过建立这种互利关系,Malvern可以实时了解新兴行业的需求并快速响应,生物制药行业可以尽早进行干预,帮助设计所需的尖端技术。合作的第一个成果是同意将Malvern Archimedes系统推向市场。随着技术的进一步发展,今年将有一个完全成熟的产品发布。摘录自:中国色谱网

关键词:技术引进,定量测量,污染物检测,国家标准物质网络

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时间:2019-02-08 15:48:37 来源:诺亚彩票 作者:匿名