Measuring viscosity with Honeybun just got cooler

Význam tématu

Viskozita biologických léčiv je klíčová pro stabilitu, výrobní proces a aplikační vlastnosti, zejména u subkutánních podání, kde vysoká viskozita omezuje průchod stříkačkou a zvyšuje tlak v procesech plnění.

Cíle a přehled studie

Tento příklad popisuje použití mikroměřiče viskozity Honeybun k rychlému, přesnému a nízkomnožstvovému stanovení viskozity v biologických formulacích. Studie hodnotí schopnost přístroje měřit 10 vzorků v rozmezí 0,5–150 cP při 4–45 °C během několika minut.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vodných roztoků glycerolu (0, 70, 75, 77, 78 % hmotn.) měřených při 4 °C, 20 replikátech.
• Měření viskozity mAb1 a mAb2 (170 mg/ml v 10 mM histidinu) při 5 teplotách (4–40 °C) v defaultním (35 µL) a low volume (15 µL) režimu, trojitá opakování.
• Ověření koncentrace a charakteristik (hydrodynamický průměr, polydisperzita) pomocí Stunner.
• Instrumentace zahrnuje mikroměřič viskozity a reometr Honeybun s jednorázovým consumable Bun a teplotním rozsahem 4–45 °C.

Hlavní výsledky a diskuse

• Honeybun přesně změřil viskozitu vody při 4 °C (1,56 cP ± 2,2 %) a roztoků glycerolu (70 %: 63,7 cP ± 3,0; 75 %: 109,7 cP ± 3,7; 77 %: 139,4 cP ± 5,6; 78 %: 157,4 cP ± 5,8) v souladu s předpovědí.
• Viskozita mAb1 a mAb2 klesala s rostoucí teplotou nelineárně a logaritmicky.
• mAb1 vykázala konzistentně vyšší viskozitu než mAb2, což naznačuje silnější protein–protein interakce a riziko agregace.
• Hranice komfortního subkutánního podání (~20 cP) odpovídá ~28 °C pro mAb1 a ~13 °C pro mAb2.
• Oba režimy měření (defaultní i low volume) poskytly srovnatelné výsledky.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlé vyhodnocení až 10 vzorků za méně než 10 min od 4 do 45 °C.
• Nízká požadovaná objemová spotřeba (15–35 µL) bez potřeby kalibrace či čištění mezi vzorky.
• Vysoká přesnost a reprodukovatelnost měření v širokém rozsahu viskozit.
• Možnost optimalizace formulací a procesů plnění fyziologicky relevantních biologik.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace mikroměření viskozity do vývojových a výrobních linek pro on-line monitoring stability.
• Rozšíření metody na hodnocení dalších makromolekul a komplexních matric.
• Automatizace vzorkovacích postupů pro vysokoprůchodové screeningové aplikace.
• Využití strojového učení k predikci viskozity na základě fyzikálně-chemických parametrů.

Závěr

Honeybun představuje efektivní nástroj pro mikroměření viskozity biologických formulací. Díky rychlosti, nízké spotřebě vzorku a vysoké přesnosti umožňuje kvalitativní i kvantitativní charakterizaci stability a procesovatelnosti proteinových léčiv v rozmezí 0,5–150 cP a 4–45 °C. Metoda výrazně zkracuje dobu analýz a zvyšuje informativnost dat ve vývojovém procesu.

Reference

1. Shire SJ. Challenges in the subcutaneous (SC) administration of monoclonal antibodies (mAbs). Monoclonal Antibodies. 2015:131–138.
2. Berteau C, et al. Evaluation of the impact of viscosity, injection volume, and injection flow rate on subcutaneous injection tolerance. Medical Devices (Auckland, N.Z.). 2015;8:473–484.
3. Cheng N-S. Formula for the Viscosity of a Glycerol−Water Mixture. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2008;47(9):3285–3288.
4. Hong T, et al. Viscosity Control of Protein Solution by Small Solutes: A Review. Current Protein & Peptide Science. 2017;19(8):746–758.