Aura PTx System

Význam tématu

Analýza subviditelných částic, kvantifikace excipientů (např. polysorbátů) a detekce proteinových agregátů jsou kritické pro bezpečnost a stabilitu proteinových léčiv. Rychlé a spolehlivé rozlišení proteinových a neproteinových částic, nízký odběr vzorku a vysokopropustné (high‑throughput) zpracování významně zkracují vývoj formulací, zjednodušují screening designu experimentů a zlepšují kontrolu jakosti v průmyslové praxi.

Cíle a přehled dokumentu

Tento dokument shrnuje technické parametry a aplikační vlastnosti přístroje Aura PTx System od Waters, navrženého pro detekci, počítání a charakterizaci excipientů (včetně degradovaných produktů polysorbátů) a subviditelných částic v proteinových formulacích. Popisuje použité zobrazovací modality, provozní vlastnosti, vhodnost pro vývoj formulací a rychlý screening ve vícejamkových formátech.

Použitá metodika a princip měření

• Aura kombinuje tři zobrazovací přístupy: backgrounded membrane imaging (BMI) pro brightfield snímání se 100% pokrytím filtru, fluorescence membrane microscopy (FMM) ve dvou fluorescenčních kanálech pro selektivní identifikaci proteinového materiálu a side illumination membrane imaging (SIMI) pro side‑scatter kontrast.
• Vzorek se aplikuje na filtrační membránu (formáty 24‑ nebo 96‑wel), po nasedimentování/separaci je obraz snímán plnou plochou membrány, což zajišťuje vysokou výtěžnost vzorku a eliminaci potřeby opakovaného čištění mezi měřeními.
• FMM umožňuje rozlišit proteinové částice od buněčných nebo extrazních agregátů pomocí kombinace dvou emisních kanálů a specifických fluorescenčních barviv nebo autofluorescence.
• Platforma je optimalizovaná pro nízké objemy (minimálně cca 5 µL, v závislosti na assay) a podporuje vysokopropustné workflow (96‑well).

Použitá instrumentace

• Zobrazovací technologie: BMI, FMM (2 kanály), SIMI.
• Optika: 4× objektiv; rozlišení ~1.0 pixel/µm; zobrazovaná plocha ~24.6 mm2.
• Iluminace: brightfield LED ~455 nm; side scatter LED ~465 nm; fluorescenční LEDy s kanály: kanál 1 Ex 440 nm / Em 500 nm, kanál 2 Ex 482 nm / Em 524 nm.
• Detekovatelný rozsah velikostí: od přibližně >1 µm (ekvivalentní kruhový průměr) až do řádu <5 mm (včetně větších agregátů zachycených na membráně).
• Vstupní formáty: 24‑well nebo 96‑well filtrační desky; membrány: bílý polykarbonát pro brightfield, černý polykarbonát pro fluorescence.
• Výkonnost: 100% sampling efficiency, brightfield čtení ~1 min/ vzorek, fluorescence ~30 s/ vzorek.
• Software: Particle Vue™ 5.x pro záznam a analýzu snímků; plně kompatibilní s robotikou; provozní systém Windows; napájení 90–265 Vac.
• Rozměry a hmotnost: kompaktní stolní přístroj (cca 34 × 46 × 33 cm), hmotnost ~26 kg.

Hlavní výsledky a diskuse

• Aura PTx je navržena primárně pro aplikace, kde je potřeba rychlé rozlišení a kvantifikace subviditelných částic v proteinových formulacích, včetně detekce degradovaných excipientů (polysorbáty) a identifikace proteinového charakteru agregátů.
• 100% sampling efficiency a full‑well imaging zvyšují přesnost počtu částic a minimalizují variabilitu způsobenou podvzorkováním, což je zásadní při nízkých koncentracích nebo malých objemech vzorku.
• Dva fluorescenční kanály kombinované s brightfieldem umožňují rychlé „out‑of‑the‑box“ rozlišení proteinových vs. neproteinových částic bez nutnosti rozsáhlého manuálního třídění obrázků; ušetřený čas výrazně zkracuje screening formulací.
• Rychlost měření (pořadí jedné až několika desítek sekund na vzorek v závislosti na módu) a kompatibilita s 96‑well formáty podporují vysokopropustné studie stability a design‑of‑experiments s nízkým spotřebou materiálu.
• Omezení: limit detekce ~1 µm omezuje přístroj pro analýzu sub‑mikronových populací a částic menších než 1 µm (např. některé proteiny, malé nanopartikule). Výsledky závisí na kvalitě zachycení na membráně a na použitých fluorescenčních sondách; membránová metoda může přidat systématické artefakty, které je třeba validovat proti ortogonálním technikám (DLS, NTA, MFI, SEC‑MALS).

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoce vhodné pro vývoj a screening formulací, kde je třeba porovnat stabilitu mnoha variant rychle a s nízkým odběrem vzorku.
• Užitečné pro kvantifikaci a monitorování degradace excipientů, zejména polysorbátů, které ovlivňují stabilitu a imunogenicitu proteinových léčiv.
• Podpora rozhodování v QA/QC a release testingu tam, kde je potřeba oddělit proteinové agregáty od jiných typů částic bez složitých bioinformatických postupů.
• Integrace do automatizovaných laboratorních linek díky robotické kompatibilitě a rychlému softwarovému workflow.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozvoj softwarové analýzy včetně pokročilých algoritmů strojového učení pro lepší klasifikaci morfologií a chemického složení částic.
• Rozšíření citlivosti směrem k sub‑mikronovým částicím kombinací membránových metod s dalšími analytickými technikami nebo vylepšením optiky/senzorů.
• Standardizace a validace metodiky pro regulátorní aplikace, včetně ICH‑kompatibilních postupů pro kontrolu kvality biologik.
• Větší využití v procesu PAT (Process Analytical Technology) a on‑line/at‑line monitorování stability během výroby.
• Vývoj specifických fluorescenčních sond pro rozlišení typů proteinových agregátů, oxidovaných či hydrolyzovaných excipientů a dalších chemických degradátů.

Závěr

Aura PTx System představuje integrované řešení pro kvantifikaci a identifikaci subviditelných částic v proteinových formulacích s důrazem na vysokou propustnost, nízký objem vzorku a možnost rychlého rozlišení proteinových a neproteinových agregátů. Jeho přednosti spočívají v plno‑povrchovém zobrazování, kombinaci brightfield a dvoukanálové fluorescence a kompatibilitě s automatizovanými workflow. Hlavní omezení je v oblasti detekce sub‑mikronových částic a v nutnosti ověřit výsledky ortogonálními technikami v kontextu regulace a validace metod.

Reference

• Waters Corporation (2025) Aura PTx System: Specifications Sheet. Waters Corporation, Milford, MA, USA.