Automated platform buffer screening for multiple proteins on Big Tuna

Význam tématu

Screening pufrů je klíčovým krokem ve vývoji biologik. Kvalita a stabilita proteinových formulací závisí na volbě soli, pH, iontové síle a excipientů. Ruční metody jsou často pomalé, náročné na práci a vykazují vyšší variabilitu.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo předvést automatizovanou platformu Big Tuna pro paralelní výměnu pufrů a koncentraci čtyř monoklonálních protilátek v šesti formulacích. Hlavním cílem bylo zkrátit čas a zvýšit průchodnost optimalizace buffer screenu.

Použitá instrumentace

• Big Tuna: tlakově řízená ultrafiltrační/diafiltrační platforma
• Unfilter 96 (100–450 µL) a Unfilter 24 (0,45–8 mL) filtrační destičky
• Ultrazvukový senzor objemu na Big Tuna
• Lunatic spectrofotometr pro měření koncentrace při A280
• Uncle systém pro analýzu stability a DLS měření

Metodika

Čtyři protilátky (mAb A–D) připravené na 10 mg/mL v rodném pufru byly převedeny do 10 mM histidinu pH 6,0 s šesti excipienty (bez excipientu, 150 mM NaCl, 150 mM sacharózy, 75 mM mannitolu, 150 mM argininu, 100 mM glycinu). Big Tuna prováděl cykly výměny pufru s cílem odstranit 96 % původního objemu a následnou 5× koncentraci na konečných 50 mg/mL. Softwarová logika automaticky upravovala délku tlakových cyklů tak, aby maximální objem odstraněný za cyklus činil 66 %.

Hlavní výsledky a diskuse

• Průměrná doba jednoho výměnného cyklu 27 minut (24–33 min), celkem ~8,5 h pro 24 vzorků.
• Průměrná doba jednoho koncentracího cyklu 20 minut (10–38 min), celkem ~1,5 h pro 5× koncentraci.
• Průměrná výměna pufru 99,0 % (rozsah 96,9–>99,9 %), vysoká konzistence napříč vzorky.
• Finální objem ~1,6 mL v každé jamce (cílová hodnota 1,6 mL), dosahována ultrazvukovým senzorem.
• DLS analýza neprokázala významné změny velikosti nebo agregace po výměně pufru.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizace výrazně zkracuje dobu přípravy a testování formulací, snižuje pracovní náročnost a eliminuje variabilitu manuálních postupů. Metoda podporuje vysokou paralelizaci, reprodukovatelnost a zrychlení vývoje biologik.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace online analytických modulů pro sledování stability v reálném čase.
• Rozšíření knihovny excipientů a adaptivní optimalizace formulací s využitím strojového učení.
• Práce s nižšími objemy pro vzácné nebo drahé biomolekuly.
• Prekoncepce kompletních automatizovaných workflow s propojením do LIMS a dalších laboratorních systémů.

Závěr

Big Tuna nabízí efektivní, spolehlivé řešení pro platformní screening pufrů a koncentraci proteinů. Automatické řízení tlakových cyklů a reálné monitorování zajišťují vysokou výměnu, dobrou návratnost a zachování stability protilátek.

Reference

Unchained Labs, Application Note: Automated platform buffer screening for multiple proteins on Big Tuna, Rev B, 2019