Meet Stunner: The one-shot protein concentration and sizing combo

Význam tématu

Rychlá a přesná charakterizace biotechnologických vzorků je klíčová pro vývoj biologických léčiv, kontrolu kvality a formulaci proteinových preparátů. Kombinace UV/Vis spektrofotometrie a dynamického rozptylu světla (DLS) v jednom přístroji umožňuje současné stanovení koncentrace, velikostního rozdělení a stability proteinů při minimální spotřebě vzorku.

Cíle a přehled studie

Cílem technické poznámky je představit systém Stunner, který ve stejném experimentu měří absorpci při plném spektru (230–750 nm) a DLS s pouhými 2 µl vzorku na mikrofluidické destičce. Studie demonstruje:

• současné stanovení koncentrace proteinů bez nutnosti ředění,
• měření hydrodynamického průměru a polydisperzity,
• výpočet kD a B22 pro odhad kolipidální stability,
• monitorování agregace pomocí vlastního indexu.

Použitá metodika a instrumentace

Pro měření byla použita přístrojová kombinace UV/Vis spektrometru a DLS detektoru v jednotné platformě Stunner se Stunner Plate (96 jamkové mikrofluidické destičky, dvoufixní optická dráha 0,1 a 0,7 mm). Hlavní parametry:

• objem vzorku: 2 µl,
• měřicí rozsah absorbance: 0,03–275 OD,
• DLS: 4 x 5 s akvizice pro hydrodynamický průměr,
• spektrální korekce pozadí pro minimalizaci Rayleighova rozptylu,
• software s aplikacemi pro klasickou A280/A260 kvantifikaci, B22 & kD, Homebrew pro uživatelské metody.

Hlavní výsledky a diskuse

1) Sizing a kvantifikace monoklonálních protilátek:

• mAb 1: monodisperzní vzorek s polydisperzitou PDI < 0,1,
• mAb 2: dvoufázové rozdělení částic, PDI 0,1–0,4, potvrzené DLS,
• koncentrace určena přímo od 0,3 do 180 mg/ml s vynikající linearitou a reprodukovatelností.

2) Kolipidální stabilita (kD a B22):

• formulace bez excipientů a se sacharózou vykázaly kladné kD a B22 (odpuzující interakce),
• arginin a NaCl vedly k záporným kD (agregační tendence) a neutrálním či mírně záporným B22,
• shoda trendů mezi kD a B22 potvrdila konzistentní popis netkových interakcí.

3) Index agregace:

• proteiny bez Polysorbatu 80 vykázaly výrazný nárůst turbidity a agregaci při vortexu,
• 0,1 % PS 80 eliminovalo většinu agregace, potvrzeno nízkou hodnotou indexu a malým Z. Ave.

Přínosy a praktické využití metody

• šetří vzorkem (2 µl) a časem (96 analýz za hodinu),
• široký dynamický rozsah koncentrací bez ředění,
• automatizovatelné řešení kompatibilní s vysoko- i nízkoviskózními vzorky,
• integrace kvantifikace a stability v jednom experimentu,
• vysoká reprodukovatelnost a možnost 21 CFR Part 11 pro farmaceutické aplikace.

Budoucí trendy a možnosti využití

• rozšíření na jiné biomolekuly (nukleové kyseliny, komplexy),
• vysokopropustné screeningové platformy formulací,
• pokročilá datová analýza s využitím strojového učení,
• další customizace Homebrew aplikací pro specifické procesní parametry,
• propojení s automatizačními linkami pro kontinuální monitoring kvality.

Závěr

Stunner představuje inovativní řešení pro rychlou, citlivou a spolehlivou analýzu koncentrace, velikosti a stability proteinů v jediném kroku. Platforma minimalizuje spotřebu vzorku, zkracuje dobu analýzy a poskytuje komplexní metriky pro vývoj a kontrolu biotechnologických produktů.

Reference

1. Volkin DB, Middaugh CR, Joshi SB, Esfandiary R, Kamerzell TJ. Protein-excipient interactions: Mechanisms and biophysical characterization applied to protein formulation development. Adv Drug Deliv Rev. 2011;63:1118–1159.
2. Hawe A, Kasper JC, Friess W, Jiskoot W. Structural properties of monoclonal antibody aggregates induced by freeze-thawing and thermal stress. Eur J Pharm Sci. 2009;38(2):79–87.