Messung der Trübung/Opaleszenz
Während der Formulierung und anderer Phasen der Produktentwicklung werden biopharmazeutische Produkte verschiedenen Hilfsstoffen sowie Temperatur-, pH- und Konzentrationsbedingungen ausgesetzt. Einige Kombinationen davon können zu Veränderungen im Lösungsverhalten führen, wie z. B. Flüssig-Flüssig-Phasentrennung, Ausfällung oder Aggregation. Dies führt zu Trübung oder Opaleszenz der Lösung.
Opaleszenz kann jedoch auch auf Probleme bei der Herstellbarkeit, Stabilität und Lieferbarkeit des Arzneimittels hinweisen. Daher ist die Quantifizierung der Opaleszenz oder der Trübung für die Auswahl geeigneter Formulierungen von Vorteil. Die Messung kann im Zusammenhang mit anderen wichtigen Messungen durchgeführt werden.
Wer misst Trübung?
- Wissenschaftler im Bereich der Proteincharakterisierung, die das Verhalten von Proteinen unter Stress- und Langzeitlagerungsbedingungen untersuchen
- Formulierungsforscher, die mit hochkonzentrierten Lösungen arbeiten
- Hersteller kleiner Moleküle zur Bestimmung der Löslichkeit von Arzneimitteln
- Freigabelabore, die das ästhetische Erscheinungsbild des Endprodukts bewerten
Die visuelle Beurteilung ist die Standardmethode zur Überwachung der Opaleszenz. Der visuelle Eindruck eines Analytikers im Vergleich zu einem anderen ist jedoch von Natur aus variabel und lässt eine unparteiische Reproduzierbarkeit vermissen.
Instrumente, die die Trübung messen, liefern robuste, reproduzierbare Messungen und werden deshalb der visuellen Analyse vorgezogen. Obwohl diese Geräte Informationen über die Trübung liefern, benötigen sie Millilitermengen von Lösungen und sind bei der Bestimmung anderer wertvoller Produkteigenschaften eingeschränkt.
Die Bewertung der Opaleszenz oder Trübung von Formulierungen ist sowohl in der frühen Entwicklungsphase, in der die Materialien mengenmäßig begrenzt sind, als auch in späteren Phasen, in denen die Formulierungen in hohen Konzentrationen vorliegen, von entscheidender Bedeutung.
Ein einziges Gerät, das in der Lage ist, die Trübung zusammen mit mehreren anderen Attributen der Formulierung bei reduziertem Probenverbrauch, Messzeit und Aufwand zu quantifizieren, ist ideal.
Quantifizierung der Trübung: Grenzen überwinden
Einzelmessung - Mikrolitervolumen - mehrere Produktmerkmale
Der DynaPro® NanoStar® und die DYNAMICS® Touch™ Software, seine Onboard-App für die Walk-up-Bedienung, liefern wichtige Analysen auf nur 2 µL Probe. Der NanoStar ist das einzige küvettenbasierte Instrument für dynamische Lichtstreuung (DLS)/statische Lichtstreuung (SLS), das genaue temperaturgesteuerte nephelometrische Messungen der Opaleszenz/Turbidität bei gleichzeitiger Bestimmung der hydrodynamischen Größe (Rh) und des Molekulargewichts (Mw), sowie der Aggregations- und Stabilitätsindikatoren (Tonset, Tm, Tagg, kD, A2) ermöglicht.
Der DynaPro NanoStar II bietet eine bemerkenswerte Linearität des SLS-Detektionssignals mit Trübungsstandards innerhalb eines für die meisten Proteinformulierungen relevanten Bereichs.
Hauptmerkmale
- Mikroliter-Probenvolumen
- Opaleszenz von 1 bis 80 NTU
- Rh von 0,2 bis 1000 nm
- Temperaturregelung von -10 °C bis +120 °C
- DYNAMICS Touch Onboard-App für mobile Bedienung
DynaPro NanoStar entspricht Normen der USP & der Europäischen Pharmakopia
Turbidimetrie und Nephelometrie sind die beiden instrumentellen Verfahren zur Messung der Opaleszenz oder Trübung gemäß USP <855> und Ph. Eur. 2.2.19. Die turbidimetrische Methode misst den Intensitätsunterschied zwischen dem durchgelassenen und dem einfallenden Lichtstrahl. Ihre Empfindlichkeit ist jedoch bei niedrigen Trübungswerten aufgrund der relativ geringen Änderungen der Intensität des durchgelassenen Strahls im Vergleich zum Ausgangswert begrenzt.
Das DynaPro NanoStar kann in einem nephelometrischen Modus verwendet werden, bei dem es die Intensität des Streulichts in einem Winkel von 90° zum einfallenden Strahl misst. Diese Konfiguration hat einen geringen bis keinen intrinsischen Hintergrund und ist sehr empfindlich gegenüber geringen Trübungswerten, wie sie typischerweise in therapeutischen Proteinen oder Peptidlösungen vorkommen.
Fallstudien
Opaleszenz bei hoher Proteinkonzentration
Simultane DLS- und SLS-Analysen zeigen Veränderungen der Trübung und des scheinbaren hydrodynamischen Radius einer Proteinlösung mit zunehmender Konzentration.
Thermische Stabilität von Proteinen durch Trübung
Wird 20 mg/ml BSA einem kontinuierlichen Temperaturanstieg ausgesetzt, kommt es zu zwei thermischen Übergängen, die sich durch und einem Anstieg der Trübung und des hydrodynamischen Radius zeigen aufgrund von Aggregation.
Arbeitsweise
Es gibt zwei Benutzeroberflächen für die Erfassung von Trübungsanalysen mit dem DynaPro NanoStar II.
- DYNAMICS Touch ist eine On-Board-Anwendung, die schnelle und einfache Walk-up-Messungen ermöglicht
- DYNAMICS® ist eine PC-basierte Schnittstelle zur Erfassung umfassenderer Informationen über mehrere Proben
Das Video auf der rechten Seite demonstriert eine Probemessung in DYNAMICS Touch.
Publikationen
- Barros. M., Zhang. X., Kenrick. S., Joseph. J.V. Opalescence Measurements: Improvements in Fundamental Knowledge, Identifying Sources of Analytical Biases, and Advanced Applications for the Development of Therapeutic Proteins. Journal of Pharmaceutical Sciences. 110, 3550-3557 (2021). https://doi.org/10.1016/j.xphs.2021.06.013
- Kingsbury. S. J. et al. Characterization of Opalescence in low Volume Monoclonal Antibody Solutions Enabled by Microscale Nephelometry. Journal of Pharmaceutical Sciences. 110, 3176-3182 (2021). https://doi.org/10.1016/j.xphs.2021.05.005
- Kingsbury. S. J. et al. A single molecular descriptor to predict solution behavior of therapeutic antibodies. Science Advances. 6, eabb0372 (2020). https://doi.org/10.1126/sciadv.abb0372