Monitoring of Metal Elements in Cell Culture Supernatant using Atomic Absorption Spectrophotometer

Význam tématu

Monitorování koncentrací kovových prvků v kultivačním médiu buněčných kultur je klíčové pro zajištění konzistentní kvality a správné metabolismu ve výrobě biotechnologických léčiv, zejména monoklonálních protilátek.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo ověřit možnost stanovit koncentrace Mg, Zn, Cu, Mn, Co a Fe v supernatantu CHO buněčných kultur pomocí AAS se vzorkovou přípravou spočívající pouze v ředění.

Použitá metodika a instrumentace

• Instrumentace: Shimadzu AA-7000 s automatickým přepínáním mezi plamennou a grafitovou atomizací (AAC-7000) a autosampler ASC-7000.
• Předúprava vzorků: ředění supernatantu HNO₃ (0,07 mol/l, 0,5 % v/v).
• Plamenná metoda pro Mg a Zn (vlnové délky 285,2 nm a 213,9 nm, plamen vzduch-acetylen).
• Grafitová atomizace pro Cu, Mn, Co, Fe (vlnové délky 324,8 nm až 248,3 nm, teplota atomizace 2200–2500 °C, objem vstřiku 5–10 µl).
• Kalibrace: standardní roztoky 1000 mg/l na koncentrace v ppb–ppm.

Hlavní výsledky a diskuse

Plamenná metoda pro Zn a Mg prokázala pevné kalibrační křivky i nízkou RSD (< 1,5 %) při denních měřeních (D0–D4). Grafitová metoda ukázala recovey rate 93–120 % a RSD < 8 % pro Cu, Mn, Co a Fe. Vzorkové matice mírně ovlivnily tvar Mn píků, což bylo kompenzováno volbou vhodného zpracování signálu.

Přínosy a praktické využití metody

• Jednoduchá a rychlá analýza bez složité předúpravy.
• Široký dynamický rozsah od jednotek ppb po desítky ppm.
• Možnost online monitoringu kvality kultivačního média.

Budoucí trendy a možnosti využití

Implementace automatizovaných pracovních postupů a online detekce pomocí grafitových atomizátorů umožní kontinuální kontrolu kritických parametrů buněčných kultur. Vývoj multi-elementních kalibrací a integrace s LIMS systémy zvýší efektivitu a reprodukovatelnost analýz.

Závěr

Studie potvrdila, že AAS s minimální přípravou vzorků je vhodná pro spolehlivé stanovení kovových prvků v supernatantu buněčných kultur v rozsahu ppb–ppm. Tato metoda nabízí praktický nástroj pro QA/QC v biopharma průmyslu.

Reference

1. Inn H Yuk et al., Effects of copper on CHO cells: Insights from gene expression analyses, Biotechnology Progress, 2014.
2. Prabhu et al., Zinc supplementation decreases galactosylation of recombinant IgG in CHO cells, Applied Microbiology and Biotechnology, 2018.
3. Application News A634, Direct Analysis of Metallic Elements in Cell Culture Medium by Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS).