An insight into the (un)stable protein formulation

Význam tématu

FTIR spektroskopie představuje citlivou metodu pro analýzu sekundární struktury proteinů v prostředí vodných roztoků. Díky schopnosti detekovat jemné změny pásu amide I lze časně odhalit konformační přechody vedoucí k nestabilitě proteinových formulací, což je klíčové zejména ve farmaceutickém průmyslu při vývoji léčivých proteinů.

Cíle a přehled studie / článku

• Ukázat využití FTIR spektroskopie pro monitorování stability proteinových formulací.
• Demonstrovat citlivou detekci konformačních změn při různých podmínkách (pH, teplota, složení pufru).
• Ilustrovat kvantitativní a kvalitativní zpracování pásu amide I pomocí chemometrie.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu se využívá FTIR spektroskopie se zaměřením na pásy amide I až VII. Ke zvýraznění rozdílů ve spektru se aplikuje druhá derivace. K vyhodnocení sekundární struktury se nasazují multivariační metody, zejména Partial Least Squares (PLS).

• Instrumentace: FTIR systém CONFOCHECK (Bruker Optics).

Hlavní výsledky a diskuse

• Srovnání myoglobinu a concanavalinu A prokázalo výrazné změny tvarem pásu amide I odpovídající rozdílnému poměru α-helix/β-sheet.
• Vysokoteplotní inkubace fragmentů protilátek (70 °C) odhalila nárůst intermolekulárních β-struktur s vrcholem kolem 1622 cm⁻¹.
• Rozdílové spektrální analýzy po vektorizaci umožňují kvalitativní i kvantitativní sledování denaturace.

Přínosy a praktické využití metody

FTIR spektroskopie umožňuje rychlou a neinvazivní kontrolu stability proteinů při různých formulacích (kapalné, lyofilizované). Včasné odhalení konformačních změn zkracuje optimalizační fázi a zvyšuje efektivitu vývoje léčiv.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace s pokročilými chemometrickými a strojově učícími algoritmy pro vyšší přesnost predikce struktury.
• Rozvoj vysokoprůchodových (high-throughput) FTIR platforem pro screening formulací.
• Kombinace FTIR s dalšími spectroskopickými a chromatografickými technikami pro komplexní profilování proteinů.

Závěr

FTIR spektroskopie se potvrzuje jako spolehlivý nástroj pro včasnou detekci strukturálních změn proteinů a urychlení vývoje stabilních farmaceutických formulací.

Reference

• Bruker Optics BOPT-01, 2021