Direct Analysis of Metallic Elements in Cell Culture Medium by Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS)

Význam tématu

Analýza koncentrací kovových prvků v kultivačním médiu CHO buněk je klíčová pro zajištění konzistentní kvality monoklonálních protilátek. Stopové prvky jako zinek či mangan ovlivňují aktivitu enzymů a strukturu glykosylace, což má přímý dopad na biologické vlastnosti cílových proteinů.

Cíle a přehled studie

Studie si klade za cíl demonstrovat jednoduchou a nákladově efektivní metodu stanovení kovových prvků v kultivačním médiu pomocí atomové absorpční spektrofotometrie (AAS). Porovnává dvě atomizační techniky – elektrický grafitový žár a plamen – z hlediska citlivosti, přesnosti a praktické použitelnosti.

Použitá instrumentace

• Shimadzu AA-7000 AAS se dvěma atomizátory: grafitová pec (elektrický žár) a plamenový atomizátor
• Automatický vzorkovač pro standardizaci měření

Metodika

Pro každý prvek bylo provedeno:

• Naředění vzorku kultivačního média v HNO3 (0,5 % w/v)
• Příprava kalibrační křivky z referenčních roztoků (1 000 mg/L) v podobných matricích
• Měření absorbance metodou kalibrační křivky
• Srovnání elektrického žáru (vyšší citlivost, nižší objem vzorku) a plamene (rychlejší analýza, méně přesný LOQ)

Hlavní výsledky a diskuse

Měření ve třech typech médií (A, B, C) ukázala:

• Detekovatelné koncentrace Mn, Fe, Zn a Co, Cu pod LOQ u některých vzorků
• Spike recovery mezi 90–120 %, potvrzující věrohodnost a opakovatelnost (<1 % RSD u žáru, ~3 % u plamene)
• Vysoké korelační koeficienty kalibračních křivek (r ≥ 0,999)
• V porovnání s plamenem poskytuje grafitový žár lepší citlivost (ppt–ppb) při nižším odběru vzorku (5–50 µL)

Přínosy a praktické využití metody

Jednoduchá příprava vzorku (pouze ředění), nižší náklady oproti ICP-MS a minimalizace časově náročné chelátové přípravy. Metoda je vhodná pro rutinní kontrolu laboratorních kultur v bioprodukci a výzkumu QA/QC.

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace AAS s automatizovanými odběry dat do výrobních linek buněčných kultur, kombinace s LC/MS/MS pro komplexní profilování médií (aminokyseliny, cukry, vitaminy), rozvoj miniaturizovaných grafitových pecí pro vyšší průtok.

Závěr

Atomová absorpční spektrofotometrie se jeví jako jednoduchý, spolehlivý a ekonomický nástroj pro stanovení stopových kovů v kultivačním médiu CHO buněk. Umožňuje rychlou rutinní kontrolu a zajištění konstantní kvality terapeutických protilátek.

Reference

• Marreiro et al., Zinc and Oxidative Stress: Current Mechanisms, Antioxidants, 2017
• Prabhu et al., Zinc supplementation decreases galactosylation of recombinant IgG in CHO cells, Applied Microbiology and Biotechnology, 2018