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TA仪器 RS-DSC

用于生物药物的下一代热稳定性测试

TA仪器 RS-DSC(快速筛选差示扫描量热仪)是一款功能强大的多功能仪器,彻底改变了生物药物的热稳定性测试。凭借其高效率和简化的分析,TA仪器 RS-DSC 可帮助生物制药实验室做出更明智的决策,同时可加快上市时间。

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RS-DSC
对于从事要求苛刻的生物药物研发的科学家而言,了解生物大分子在热变化下的稳定性对于确保产品质量和支持监管审批至关重要。短期热稳定性测试可揭示化合物的耐热性、预测保质期并确保疗效。要在高通量环境中精确测量热稳定性,同时又不影响工艺流程或满足紧迫的时间要求,是一项极具挑战性的任务。 为满足这一需求,我们设计了 TA仪器 RS-DSC(快速筛选差示扫描量热仪),这是一种用于快速表征生物治疗药物的热稳定性的全新解决方案。

TA仪器 RS-DSC 可帮助

  • 加速热稳定性测试: TA仪器 RS-DSC 可同时分析多达 24 个样品,从而更快地深入了解药物产品的热稳定性。TA仪器 RS-DSC 技术还简化了高浓度药品的表征。
  • 提高效率: TA仪器 RS-DSC 应用一次性 MFC(微流控芯片)盛放样品,可确保材料的高效使用。MFC 需要 <15 ul 的样品量,该设计减少了繁琐的样品稀释、重复仪器清洁和污染风险,从而实现更清洁、更简化的操作。
  • 做出更明智的决策: NanoAnalyz™™ 软件可轻松处理 TA仪器 RS-DSC 生成的更大的数据量,可提供有关分子热稳定性和热力学性质的深入、精确的见解。
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TA仪器新型快速筛选差示扫描量热仪

突破性能力

  • 提高通量: TA仪器 RS-DSC 可同时分析 24 个样品,从而显著加快研究以及生物药物进入市场的速度。
  • 资源效率: TA仪器 RS-DSC 只需极小的样品量,有助于确保最大限度地利用材料并最大限度地降低成本。
  • 高浓度能力: TA仪器 RS-DSC 在测试各种浓度的样品方面表现出色,并具有高效分析高浓度药物产品的独特能力。
  • 简化工作流程: TA仪器 RS-DSC 在处理高浓度样品时无需稀释样品,从而简化了操作流程,一次性微流控芯片减少或消除了清洁需求并降低了污染风险。
  • 全面的数据分析: NanoAnalyze 软件可管理数据并提供详细的见解,以优化研发工作。

特点与优势

  • 并行分析: 独特的高通量分析可同时进行多达 24 次的测量,以加速研究。
  • 一次性微流控技术: MFC 简化了高浓度药物产品的表征,减少了清洗时间和污染风险,从而简化了操作。
  • 最先进的数据分析软件: 功能强大且用户友好的 NanoAnalyze 软件可自动、一致地分析数据,以进行深入、快速的评估。
RS-DSC
样品池夹具 一次性微流控芯片
样品池材料 玻璃
样本格式 MFC(微流控芯片)
工作样品池体积 11 µL
样品容量 24 MFC
典型样品浓度 20 mg/mL – 330+ mg/mL IgG(取决于蛋白质)1
样品通量 > 96 样品/天
温度范围 20-100 °C
温度扫描速率 1 或 2 °C/分钟
温度精度 ± 0.2 °C(所有量热仪);± 0.1 °C 可重复性2
1使用 0.1 M 甘氨酸缓冲液(pH 2.5)中的溶菌酶,温度速率为 1 °C/分钟
2使用水(pH 7)中的 DPPC,温度速率为 1 °C/分钟使用 TA仪器 RS-DSC 加速研究、提高效率并做出更明智的决策,这是一款专为生物药物开发而设计的革命性新型高通量热稳定性测试仪器。
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技术

突破性功能

TA仪器 RS-DSC 通过同时分析 24 个样品重新定义了这一领域,极大超越了传统的单样品测试方法。 与传统毛细管 DSC 相比,RS-DSC 的每个样品用量小于 15µL,显著减少了用量,而且与差示扫描荧光仪(DSF)相比,RS-DSC 通常可提供更清晰的解折叠热力学图像。

 

微流控技术:精确与便捷的未来

TA仪器 RS-DSC 配备最先进的 MFC(微流控芯片),可轻松容纳样品。 这种技术集成消除了在各个运行之间重复清洁仪器的测量样品池的需要,节省了时间并降低了污染风险,同时可实现更精确和更可靠的数据读取。

MFC 为一次性使用,操作更为简便,可实现快速转换并可保护仪器免受有害物质的影响。 新颖的 MFC 设计体现了尖端、小体积和一次性使用技术,便于使用标准实验室设备加载和制备样品。 样品的制备、密封和分析准备可在一分钟内完成,只需极少量的样品即可进行精确评估。

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Chip placement

应用领域

TA仪器 RS-DSC 非常适合生物药物开发中的各种应用,包括:

热稳定性是衡量生物药物产品临床成功与否的主要指标,而 DSC(差示扫描量热仪)是用于表征溶液环境对蛋白质稳定性影响的主要工具。对蛋白质稳定性的影响可反映在改变 pH 值、缓冲液、离子强度、赋形剂和去污剂等变量对蛋白质稳定性造成的 Tmax 的小幅变化或高达数十度的变化。

为显示配方筛选数据可如何帮助选择缓冲液成分,在四种常见的缓冲液条件下测试了抗体曲妥珠单抗:1)通用工作缓冲液(PBS),2)用于合成标记抗体以进行细胞迁移研究或药物连接的赖氨酸偶联缓冲液(硼酸盐);3)基于曲妥珠单抗的抗体药物偶联物(琥珀酸盐);4)曲妥珠单抗的原生制剂缓冲液(组氨酸)。

组氨酸、硼酸盐或 PBS 缓冲液未显著影响对应于 CH2 结构域解折叠的第一个解折叠事件。但琥珀酸盐缓冲液破坏了 CH2 结构域的稳定性,导致解折叠起始时间和 Tmax,1 降低约 3°C。对于反映 Fab 和 CH3 解折叠事件的主要转变,组氨酸和琥珀酸盐缓冲液提供了最高的稳定性,Tmax,2 为 82.66°C。主要转变在硼酸盐缓冲液中最不稳定,Tmax,2 为 80.69°C。与预期一直,在该样品组中,曲妥珠单抗最稳定的缓冲液配方是用于批准药物产品最终配方的组氨酸缓冲液。

RS DSC Formulation Screening

蛋白质突变是优化蛋白质结构和功能的常用策略,即使是单个氨基酸修饰也可对蛋白质的整体稳定性产生可测量的影响。使用 DSC(差示扫描量热法)对工程蛋白质修饰进行表征,对于了解突变对整个蛋白质的结构影响至关重要,并且可指导生物药物开发流程中的决策制定。为证明序列修饰对稳定性的影响类型,我们筛选了一小组工程蛋白质,以检测蛋白质序列中单个氨基酸突变所导致的热稳定性变化。

在母体蛋白中,解折叠发生在 Tmax 为 75.92°C 的一个主要热转变过程中。引入的单个氨基酸突变未对短期热稳定性产生显著影响(突变 1);但其他单个氨基酸突变对蛋白质稳定性产生了显著影响(突变 2 和突变 3)。正如突变 3 中所显示的显著不稳定性,修饰并不总是具有相同的效果,而是取决于修饰的位点以及新氨基酸的理化性质。通过蛋白质整体的结构稳定性优化序列修饰所需的功能优势,有助于理解结构与功能之间的关系,并可促进先进疗法的开发。

RS DSC Protein Mutational Analysis

TA仪器 RS-DSC 专为处理高浓度生物药物样品而设计,尤其适用于抗体药物和抗体药物共轭物。随着抗体疗法的日益成功,制药行业对可实现皮下和眼部给药的高浓度剂型越来越感兴趣。因此,抗体浓度为 50 – 150 mg/mL 的制剂非常常见,浓度最高可达 200+ mg/mL。高浓度配制蛋白质会增加蛋白质对物理不稳定性的敏感性。相反,一些个例研究表明,浓度增加时热稳定性会增强。因此,了解在感兴趣的制剂浓度下的热解折叠以及对溶液环境的响应是减轻药品责任的关键指标。

为证明测试高浓度蛋白质样品的能力,并说明在所需配方浓度下进行测试的重要性,我们对甘氨酸缓冲液中 30 – 330 mg/mL 的鸡蛋清溶菌酶进行了评估。 溶菌酶在低浓度(~1 mg/mL)时具有简单的单一转变热图,通常用作 DSC 的参考测试样品。 通过对浓度高达 100 倍的蛋白质进行评估,我们观察到溶菌酶稳定性的浓度依赖性。

Figure 4. Short term thermal stability of lysozyme at concentrations from 30 to 330 mg/mL in glycine buffer, data in triplicate. Inset: Average Tmax relative to lysozyme concentration.

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