Get low with Honeybun: 15 microliter rapid viscosity measurements

Význam tématu

Rychlé a přesné určení viskozity biologických vzorků je klíčové pro vývoj a výrobu léčivých bílkovin, vakcín či virových vektorů. Vysoká viskozita ztěžuje subkutánní aplikaci, zpomaluje filtrační a plnící operace a může vést k nežádoucím instabilitám v průběhu vývoje. Mikroobjemové a paralelní metody měření viskozity proto významně urychlují screening a podporují rozhodování v raných fázích vývoje.

Cíle a přehled studie

Studie představená v application note demonstruje schopnosti přístroje Honeybun pro rychlé měření viskozity s velmi nízkými objemy (15–35 µl). Cílem bylo ověřit přesnost, opakovatelnost a teplotní stabilitu měření na standardních kalibračních kapalinách (MGVS) a na vysoce koncentrovaných roztocích monoklonálních protilátek (mAb), a to ve výchozím i nízkoobjemovém režimu.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika:

• Příprava standardů viskozity MGVS (1,2; 2; 4; 6; 10 cP) a 88 % glycerolu ve vodě.
• Příprava roztoků mAb (200 mg/ml) v 10 mM histidinu, pH 7,4 pomocí pipetovacího robota Unagi.
• Měření viskozity v Honeybun ve výchozím (35 µl) a nízkoobjemovém (15 µl) režimu při 10, 25 a 40 °C.
• Každé měření opakováno v triplikátu nebo kvadrplikátu, výsledky vyjádřeny jako průměr ± SD.

Instrumentace:

• Honeybun – mikroobjemový viskometr a reometr s paralelním odběrem až 10 vzorků.
• Bun – jednorázové kapilární spotřební moduly pro vzorky.
• Stunner (Unchained Labs) – kontrola koncentrace, hydrodynamického průměru a polydisperzity.
• Unagi – pipetovací robot pro přípravu vzorků.

Hlavní výsledky a diskuse

Výsledky na MGVS standardech prokázaly, že průměrné hodnoty viskozity v nízkoobjemovém režimu se neliší významně od režimu výchozího (0,5–150 cP). Odchylky byly nižší než 5 % od nominálních hodnot a koeficient variační (CV) dosáhl maximálně 4 % v nízkoobjemovém a 1,8 % ve výchozím režimu. Teplotní studie na mAb roztocích ukázaly nelineární pokles viskozity s růstem teploty, přičemž jeden ze sledovaných vzorků překročil hranici 20 cP při 10 a 25 °C – limit pro komfortní subkutánní aplikaci.

Přínosy a praktické využití metody

Honeybun nabízí následující výhody:

• Nízké spotřeby vzorku (15 µl) umožňují ekonomickou práci s drahými nebo vzácnými biologickými materiály.
• Rychlé vyhodnocení až 10 vzorků paralelně během několika minut s minimální údržbou.
• Široký dynamický rozsah (0,5–150 cP) a přesné teplotní řízení (10–45 °C) pokrývají potřeby výzkumu i vývoje.
• Konzistentní výsledky s nízkou variabilitou poskytují spolehlivá data pro rozhodovací procesy QA/QC a developementu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj mikroobjemových reometrů a viskometrů směřuje k automatizaci integrace s chromatografickými a spektrometrickými technikami pro komplexní charakterizaci vzorků. Využití umělé inteligence pro analýzu viskozitních profilů a predikci stability proteinových formulací otevírá nové možnosti vysokopropustného screeningu. Kombinace temperatury, objemu a rychlosti stahování dat pak přispěje k lepšímu pochopení mezimolekulárních interakcí v koncentrovaných bílkovinových roztocích.

Závěr

Honeybun představuje efektivní řešení pro rychlá, spolehlivá a nízkoobjemová měření viskozity biologických vzorků. Jeho schopnost zpracovat více vzorků současně, minimalizovat spotřebu materiálu a zachovat vysokou přesnost a opakovatelnost přináší významný přínos pro farmaceutický vývoj a biotechnologickou výrobu.

Reference

1. Shire SJ: Strategies to deal with challenges of developing high-concentration subcutaneous formulations for monoclonal antibodies. Monoclonal Antibodies. 2015;139–152.
2. Cheng NS: Formula for the Viscosity of a Glycerol–Water Mixture. Ind. Eng. Chem. Res. 2008;47(9):3285–3288.
3. Hong T et al.: Viscosity Control of Protein Solution by Small Solutes: A Review. Curr. Protein Pept. Sci. 2017;19(8):746–758.
4. Berteau C et al.: Evaluation of the impact of viscosity, injection volume, and injection flow rate on subcutaneous injection tolerance. Med Devices (Auckland). 2015;8:473–484.