Multi-Elemental Analysis of Chemically Defined Cell Culture Media Using ICP-MS

Význam tématu

Chemicky definovaná média představují klíčový komponent v biotechnologické výrobě léčiv, vakcín a dalších terapií. Přesné stanovení obsahu kovových iontů zajišťuje reprodukovatelnost kultur, optimální růst buněk a konzistentní kvalitu bioproduktů.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo navrhnout kvantitativní postup pro současné stanovení hlavních i stopových prvků v médiích DMEM a Ham’s F-12. Studie demonstrovala citlivost, stabilitu a široký dynamický rozsah Agilent 7900 ICP-MS a ukázala rozdíly v elementárních profilech různých šarží a typů médií.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorku: desetinnásobná ředění vzorků v 2 % HNO₃, 5 g media rozpuštěno na 50 g konečného roztoku.
• Instrumentace: Agilent 7900 ICP-MS vybavený ORS4 buňkou v heliovém režimu s kinetickou diskriminací energie (KED), přístrojové nastavení přednastavené metodou General Purpose v softwaru MassHunter, autotuning čoček.
• Autosampler: Agilent I-AS s 89pozicovým stojanem.

Hlavní výsledky a diskuse

• Lineárnost kalibrace pro hlavní prvky až do 40 ppm a stopové prvky až do 400 ppb (R² > 0,999).
• Dlouhodobá stabilita metody: interní standard (ISTD) i QC standardy (CCV) se udržely v rámci ±10 % během 8hodinového běhu.
• Lot-to-lot variabilita <4 % u jednoho výrobce, vyšší konzistence u výrobce A než B.
• Rozdíly v prvcích: DMEM bez Fe, Ham’s F-12 s přidaným Fe; koncentrace K a Ca nižší v Ham’s F-12; Zn přítomen pouze v některých šaržích DMEM.
• Stopové prvky Co a Zn v médiu Ham’s F-12 mohou pozitivně ovlivnit růst CHO buněk.
• Spike recovery 95–115 % pro všechny prvky potvrzuje přesnost a široký dynamický rozsah.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí vysokou citlivost, selektivitu a robustní výkon pro kontinuální provoz v QC laboratořích. Umožňuje kvantifikaci hlavních i stopových prvků jedním měřením, zkracuje dobu analýzy a minimalizuje riziko operačních chyb.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace rutinní kontroly kvality médií v bioprodukčních linkách.
• Rozšíření metodiky na další typy médií a složitější biologické matrice.
• Automatizované vysokopropustné pracovní postupy a on-line monitorování.
• Párování s technikami špičkové separace pro speciační analýzy kovových forem.

Závěr

Představená metoda na bázi Agilent 7900 ICP-MS prokázala vynikající citlivost, stabilitu a přesnost při současném stanovení hlavních i stopových prvků v chemicky definovaných médiích. Její snadné nastavení a široký dynamický rozsah ji činí ideální volbou pro kvalitativní i kvantitativní monitoring výroby buněčných médií.

Reference

1. Tatsuma Yao, Yuta Asayama. Animal‐cell culture media: History, characteristics, and current issues. Reproductive Medicine and Biology, 16(2), 2017, 99–117.
2. Melissa M. St. Amand et al. Identification of manipulated variables for a glycosylation control strategy. Biotechnology and Bioengineering, 111(10), 2014, 1957–1970.
3. Ryan J. Graham et al. Zinc supplementation improves the harvest purity of β-glucuronidase from CHO cell culture by suppressing apoptosis. Applied Microbiology and Biotechnology, 104, 2020, 1097–1108.