TA Instruments | Waters Corporation 提供一套可靠的解决方案，这些解决方案对于确保所需的产品质量以及保证生物制药行业的安全性和有效性至关重要。我们微量热仪、热分析和流变解决方案与必须仔细测量的各种生物治疗药物 (包括抗体、细胞和基因疗法以及疫苗) 的关键质量属性 (CQA) 相对应。与化学合成药物不同，生物治疗药物可能具有异质性，因此在研发和生产过程中需要进行严格的质量检测。
生物制药的表征通过一系列技术来完成，以了解其基本的化学细节：
- 与分子靶标的结合亲和力、特异性和化学计量 (比率)
- 结构稳定性和溶剂环境稳定性。
- 高阶结构 (HOS)
- 相变
- 粘度和粘弹性行为
- 残留水分
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用于生物治疗药物表征的分析解决方案
了解细胞通路对于解决生命科学中的关键问题和防治疾病至关重要。靶标选择包括确定在疾病过程中起到关键作用的生物靶标 (通常为蛋白质或受体)。选择正确的靶标至关重要，因为它决定了后续药物开发工作的成败。正确的靶标可确保药物特异性地作用于与疾病相关的通路，最大限度地减少脱靶效应，进而提高药效并避免不良反应。例如，针对癌症特异性蛋白质的药物不太可能损害健康组织，从而可提高患者的安全性和整体耐受性。精心选择的靶标可提高研发出高效药物的可能性。
等温滴定量热法 (ITC) 是一种功能强大的技术，该技术通过测量结合过程中的热量交换来研究分子间的相互作用。通过量化热量，ITC 可深入了解相互作用背后的驱动力。了解相互作用的类型和强度 (是疏水、静电还是其他类型的相互作用) 是关键所在。有了这些知识，研究人员就能够设计出适当的药物，通过靶向细胞通路中的特定靶点来达到预期疗效。
差示扫描量热法 (DSC) 测量蛋白质展开等热转变过程中吸收或释放的热量，并通过关注分子的稳定性和结构特征对 ITC 进行补充。了解靶标分子的稳定性对于药物研发至关重要。DSC 让科学家能够设计出更好的治疗药物并了解原生状态和患病状态之间的差异。通过联用 ITC 和 DSC 数据，研究人员可以全面了解分子相互作用。
在候选药物选择过程中，关键目标之一是确保药物与目标靶标之间的有效结合。如等温滴定量热法 (ITC) 的结合测试可评估化合物对其靶标的亲和力。高结合亲和力是体内药效和选择性的必要条件。ITC 可独特地测量相互作用热 (q)，并通过量化焓 (∆H) 和熵 (T∆S) 的贡献来深入了解热力学驱动力。了解这些作用力可确定结合相互作用是否具有特异性，以及是否容易产生脱靶效应，从而确保在开发过程中优先选择正确的候选药物。表面等离子体共振 (SPR) 等其他结合测试虽然通量较高，但仅限于了解结合系数。仅依靠结合亲和力可能会导致遴选出非选择性候选药物，进而导致开发延迟和成本增加。
在候选药物进入配方开发阶段后，提高其稳定性就变得至关重要。生物分子在体外分析、长期储存、生产和加工过程中均需要稳定性。对于生物治疗分子而言，结构的意外变化可能会降低药物产品的质量和安全性。生物大分子在溶液中的主要稳定作用力是生物大分子与其直接溶液环境之间的非共价相互作用，这意味着生物大分子的稳定性需要依靠盐、去垢剂、糖或缓冲剂等赋形剂。了解这些赋形剂如何影响治疗药物的整体热稳定性和可能的功能至关重要。差示扫描量热法 (DSC) 被认为是评估生物分子热稳定性的黄金标准，其工作原理是测量热转变 (如蛋白质展开) 过程中吸收或释放的热量。Nano DSC 旨在表征稀释溶液中生物分子的分子稳定性，尤其适用于评估低浓度条件下生物分子的热稳定性。
生物制剂正经历向皮下注射用药方式的转变，这就需要浓度更高的制剂。其次，生物药物将逐渐过渡为以皮下注射方式用药，因此需要制剂具有更高的浓度。随着浓度的增加，蛋白质和赋形剂之间会发生有利的分子间相互作用，从而提高分子的稳定性。因此，评估剂量浓度下的热稳定性至关重要，以避免在研发或试验期间出现意外问题。快速筛选差示扫描量热法 (RS-DSC) 是评估药物在高剂量浓度下的热稳定性的理想方法。RS-DSC 无需稀释，可同时运行多达 24 个样品，进而可加速制剂研发进程。较高的浓度还会导致可逆或不可逆的聚集、相分离、沉淀和粘度增加。要成功进行皮下注射，样品粘度最好为 12 cP 或更低。通常情况下，在制剂开发过程中会添加赋形剂来降低粘度。测量和优化粘度的最可靠的方法是利用流变仪来表征制剂的粘度和粘弹性行为。
冷冻干燥 (通常称为冻干) 已成为制药业生产生物活性药物的标准工艺。冻干具有多种优势，包括延长稳定性、简化储存和运输，但由于其资本和能源成本高、处理时间长，因此也存在局限性。此外，在选择冻干工艺的时间、干燥温度、压力 (真空) 和成分浓度等工艺参数方面也存在挑战。必须对所有这些参数进行优化，以便：(i) 完全恢复活性并完全重构通常不稳定的药物，(ii) 冻干饼的外观可接受，以及 (iii) 良好的储存稳定性。
DSC 测试 [如玻璃化转变温度 (Tg’)] 通常应用于了解水、填充剂、缓冲剂和药物等成分的特性，以通过冻干降低总体成本并获得高质量产品。虽然低水分对于稳定性至关重要，但过度干燥会导致冻干饼收缩；因此，可使用热重分析 (TGA) 等辅助热分析技术来量化残留水分水平并优化工艺参数。
最后，蛋白质溶液在不同的工艺过程中都会受到剪切应力的影响，进而使其结构和功能发生变化。例如，在将溶液泵入药瓶或注射器的过程中施加过大的应力可能会影响蛋白质的结构。剪切力的其他示例包括摇动和混合过程。流变是研究剪切流动对蛋白质影响的一种可靠方法。通过对剪切流动的透彻了解，可设计出能优化产量和稳定性的生产工艺、条件和配方。
药物配方通过初步测试后，就会进入生产和质量控制评估阶段。制造商测试关键质量属性 (CQA)，并确定在整个生产过程中以及药品到达消费者手中之前必须保持稳定的关键材料属性 (CMA)。质量控制测试可检测出批次间的任何变化，而生产故障排除和根本原因分析可帮助制造商识别生产过程中的问题。无论是确保注射剂的热稳定性/高阶结构、粘度不发生变化，还是确保冻干产品的玻璃化转变和残留水分不发生变化，TA Instruments 都能为您提供解决方案！
- 靶标选择
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了解细胞通路对于解决生命科学中的关键问题和防治疾病至关重要。靶标选择包括确定在疾病过程中起到关键作用的生物靶标 (通常为蛋白质或受体)。选择正确的靶标至关重要，因为它决定了后续药物开发工作的成败。正确的靶标可确保药物特异性地作用于与疾病相关的通路，最大限度地减少脱靶效应，进而提高药效并避免不良反应。例如，针对癌症特异性蛋白质的药物不太可能损害健康组织，从而可提高患者的安全性和整体耐受性。精心选择的靶标可提高研发出高效药物的可能性。
等温滴定量热法 (ITC) 是一种功能强大的技术，该技术通过测量结合过程中的热量交换来研究分子间的相互作用。通过量化热量，ITC 可深入了解相互作用背后的驱动力。了解相互作用的类型和强度 (是疏水、静电还是其他类型的相互作用) 是关键所在。有了这些知识，研究人员就能够设计出适当的药物，通过靶向细胞通路中的特定靶点来达到预期疗效。
差示扫描量热法 (DSC) 测量蛋白质展开等热转变过程中吸收或释放的热量，并通过关注分子的稳定性和结构特征对 ITC 进行补充。了解靶标分子的稳定性对于药物研发至关重要。DSC 让科学家能够设计出更好的治疗药物并了解原生状态和患病状态之间的差异。通过联用 ITC 和 DSC 数据，研究人员可以全面了解分子相互作用。
- 候选药物筛选和配方开发
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在候选药物选择过程中，关键目标之一是确保药物与目标靶标之间的有效结合。如等温滴定量热法 (ITC) 的结合测试可评估化合物对其靶标的亲和力。高结合亲和力是体内药效和选择性的必要条件。ITC 可独特地测量相互作用热 (q)，并通过量化焓 (∆H) 和熵 (T∆S) 的贡献来深入了解热力学驱动力。了解这些作用力可确定结合相互作用是否具有特异性，以及是否容易产生脱靶效应，从而确保在开发过程中优先选择正确的候选药物。表面等离子体共振 (SPR) 等其他结合测试虽然通量较高，但仅限于了解结合系数。仅依靠结合亲和力可能会导致遴选出非选择性候选药物，进而导致开发延迟和成本增加。
在候选药物进入配方开发阶段后，提高其稳定性就变得至关重要。生物分子在体外分析、长期储存、生产和加工过程中均需要稳定性。对于生物治疗分子而言，结构的意外变化可能会降低药物产品的质量和安全性。生物大分子在溶液中的主要稳定作用力是生物大分子与其直接溶液环境之间的非共价相互作用，这意味着生物大分子的稳定性需要依靠盐、去垢剂、糖或缓冲剂等赋形剂。了解这些赋形剂如何影响治疗药物的整体热稳定性和可能的功能至关重要。差示扫描量热法 (DSC) 被认为是评估生物分子热稳定性的黄金标准，其工作原理是测量热转变 (如蛋白质展开) 过程中吸收或释放的热量。Nano DSC 旨在表征稀释溶液中生物分子的分子稳定性，尤其适用于评估低浓度条件下生物分子的热稳定性。
生物制剂正经历向皮下注射用药方式的转变，这就需要浓度更高的制剂。其次，生物药物将逐渐过渡为以皮下注射方式用药，因此需要制剂具有更高的浓度。随着浓度的增加，蛋白质和赋形剂之间会发生有利的分子间相互作用，从而提高分子的稳定性。因此，评估剂量浓度下的热稳定性至关重要，以避免在研发或试验期间出现意外问题。快速筛选差示扫描量热法 (RS-DSC) 是评估药物在高剂量浓度下的热稳定性的理想方法。RS-DSC 无需稀释，可同时运行多达 24 个样品，进而可加速制剂研发进程。较高的浓度还会导致可逆或不可逆的聚集、相分离、沉淀和粘度增加。要成功进行皮下注射，样品粘度最好为 12 cP 或更低。通常情况下，在制剂开发过程中会添加赋形剂来降低粘度。测量和优化粘度的最可靠的方法是利用流变仪来表征制剂的粘度和粘弹性行为。
- 工艺开发
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冷冻干燥 (通常称为冻干) 已成为制药业生产生物活性药物的标准工艺。冻干具有多种优势，包括延长稳定性、简化储存和运输，但由于其资本和能源成本高、处理时间长，因此也存在局限性。此外，在选择冻干工艺的时间、干燥温度、压力 (真空) 和成分浓度等工艺参数方面也存在挑战。必须对所有这些参数进行优化，以便：(i) 完全恢复活性并完全重构通常不稳定的药物，(ii) 冻干饼的外观可接受，以及 (iii) 良好的储存稳定性。
DSC 测试 [如玻璃化转变温度 (Tg’)] 通常应用于了解水、填充剂、缓冲剂和药物等成分的特性，以通过冻干降低总体成本并获得高质量产品。虽然低水分对于稳定性至关重要，但过度干燥会导致冻干饼收缩；因此，可使用热重分析 (TGA) 等辅助热分析技术来量化残留水分水平并优化工艺参数。
最后，蛋白质溶液在不同的工艺过程中都会受到剪切应力的影响，进而使其结构和功能发生变化。例如，在将溶液泵入药瓶或注射器的过程中施加过大的应力可能会影响蛋白质的结构。剪切力的其他示例包括摇动和混合过程。流变是研究剪切流动对蛋白质影响的一种可靠方法。通过对剪切流动的透彻了解，可设计出能优化产量和稳定性的生产工艺、条件和配方。
- 生产与质量控制
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药物配方通过初步测试后，就会进入生产和质量控制评估阶段。制造商测试关键质量属性 (CQA)，并确定在整个生产过程中以及药品到达消费者手中之前必须保持稳定的关键材料属性 (CMA)。质量控制测试可检测出批次间的任何变化，而生产故障排除和根本原因分析可帮助制造商识别生产过程中的问题。无论是确保注射剂的热稳定性/高阶结构、粘度不发生变化，还是确保冻干产品的玻璃化转变和残留水分不发生变化，TA Instruments 都能为您提供解决方案！
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生物制剂应用说明
- 快速筛选高浓度生物药物的热稳定性
- 单克隆抗体药物产品的快速热稳定性筛选和选择
- Evaluating AAV Gene Therapy Vectors using Differential Scanning Calorimetry
- Characterizing Virus Structure and Binding
- Characterizing Protein – Protein Interactions by ITC
- Characterization of Biopharmaceutical Stability
- Advances in Native Binding Assays
- Determining Thermal Stability of Antibodies with a Nano DSC
- A Novel Thermodynamic Assay for Predicting and Monitoring Biomolecular Structure Stability
- Workflow Solutions: Choosing the Right ITC Binding Experiment
- Nano DSC: What to Consider when Choosing a Baseline and Model
- Isothermal Titration Calorimetry in Organic Solvent Systems
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