High-Speed Process Monitoring with UHP-SEC-MALS

Význam tématu

Analýza bílkovinných léčiv v průběhu výroby a stability vyžaduje rychlé, spolehlivé a kvantitativní metody.
Vysoko výkonná SEC spojená s vícerozměrným rozptylem světla (MALS) umožňuje stanovit absolutní molární hmotnost a množství monomerů, agregátů a fragmentů během pětiminutových běhů.
At-line procesní monitoring šetří čas, snižuje ztráty a zvyšuje efektivitu kontroly kvality ve výrobním průmyslu a při testech stability.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo ověřit použitelnost UHP-SEC-MALS pro rychlé sledování fáze čištění monoklonálních protilátek a testování jejich stability.
Studie zahrnovala dvě protilátky označené mAb1 (fáze čištění) a mAb2 (stresové a stabilizační podmínky).
Měřeny byly molární hmotnosti, relativní množství jednotlivých špiček a hydrodynamické poloměry.

Použitá metodika a instrumentace

UHP-SEC byla realizována na Acquity UPLC pumpě s BEH SEC kolonou (200 Å, 1,7 µm, 4,6 × 150 mm) v PBS pufru, průtok 0,5 ml/min, injekce 2–5 µl, doba běhu 5 minut.
Detekce probíhala inline UV/Vis, tříúhlovým MALS detektorem µDAWN s integrovaným DLS (WyattQELS) a dRI detektorem Optilab UT-rEX.
Data zpracováno pomocí softwaru ASTRA.

Hlavní výsledky a diskuse

1. Rychlost a rozlišení:

• Rozlišení monomeru, dimeru a trimeru se při průtoku 0,3 a 0,5 ml/min nijak statisticky významně nelišilo.
• Měřené molární hmotnosti byly konzistentní bez ohledu na rychlost.

2. Monitorování čištění mAb1:

• Ve výchozí fázi čištění (mAb1-C1) bylo 70 % monomeru, zbytek tvořily agregáty a fragmenty.
• Střední fáze (mAb1-C2) dosáhla 85 % monomeru.
• Konečná fáze (mAb1-C3) měla více než 95 % monomeru.

3. Testy stability mAb2:

• Podmínky 1 a 2 vykázaly podobné rozdělení monomeru a dimeru, podmínka 2 mírně zvýšila podíl dimeru.
• Podmínka 3 vedla k posunu retenční doby monomeru a zvýšenému množství fragmentu, přesto molární hmotnost monomeru zůstala stejná.
• DLS potvrdilo konstantní hydrodynamický poloměr monomeru 5,1 ± 0,1 nm ve všech třech podmínkách.

Přínosy a praktické využití metody

UHP-SEC-MALS umožňuje rychlé a spolehlivé kvantifikování molekulových forem bílkovinných přípravků během výroby či testů stability.
Metoda je vhodná pro at-line monitoring, snižuje potřebu časově náročných off-line měření a minimalizuje riziko ztrát materiálu.
Detektory µDAWN a UT-rEX poskytují přesné určení molární hmotnosti a velikosti bez kompromisu na datech.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se integrace UHP-SEC-MALS do automatizovaných výrobních linek pro on-line kontrolu kvality.
Dalším směrem je propojení s dalšími spektrometrickými technikami pro komplexní charakterizaci glykozylace či dalších modifikací.
Vylepšení datové analýzy a umělé inteligence může urychlit interpretaci výsledků a předpověď stability.

Závěr

Studie prokázala, že metoda UHP-SEC-MALS nabízí pětiminutové analýzy s vysokým rozlišením a přesností molární hmotnosti a velikosti bílkovinných vzorků.
Technika je vhodná pro procesní monitoring i rozsáhlé stability screeningy a výrazně zvyšuje efektivitu analytického workflow.

Reference

1. Mou X a kol. Pharm. Bioprocess. 2014, 2(2): 141–156.