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Junior进行自动化的高通量小体积粘度测量

2021.2.04

  高浓度单克隆抗体(mAb)制剂通常是高度粘性的,使得这些制剂的生产和输送潜在地存在问题。测定生物制剂在其最终浓度下的粘度有助于更全面地表征生物制剂的可开发性。

  常规的测定粘度的方法往往需要大量的手工操作和较大的样品量,这限制了在早期制剂开发中进行测试的制剂数量。配备粘度站的Big Kahuna或 Junior是一种自动化的小体积方法,用于分析测定生物制剂的粘度(图1)。粘度站参考USP914方法,是一种压力驱动的微毛细管粘度计,用于测量样品注入毛细管时的压力变化,以计算牛顿流体和非牛顿流体的粘度、剪切速率和剪切应力。每次测量需要100ul样品,并且在两次测量之间会自动清洗毛细管,以防止交叉污染。

  粘度计的温度和进样流速是用户定义的,从而可以灵活的进行实验设计和提供较大的粘度范围(高达100cp)。以最少的手动时间和小体积要求,带有粘度站的Junior可以对更多样品进行粘度分析,以评估更多的生物和制剂的可开发性。

  在本文中,使用Junior来测量甘油标准品的粘度与未知粘度的mAb的浓度系列。

  粘度工作站 Viscosity Station

  Big Kahuna或Junior上的粘度站是一个微毛细管粘度计,它使用下面的公式来计算粘度:

  毛细管长度(L)是已知的,注射流量(Q)是由用户设定的。表观内半径(R)毛细管在粘度计校准期间确定。当将样品注入粘度计时,测量压力(∆P)的变化,并用于计算粘度。

  为了校准粘度计,使用已知粘度的溶液,由用户设定注射流率。根据已知的粘度、毛细管长度和注入流量,可以通过测量样品注入毛细管时的压力变化来计算表观内径。一旦内半径被确定,就不需要重复校准。

  方法 Methods

  将带有安装的粘度站和冷却的储藏室的Junior的结果与RheoSense microVISC粘度计的结果进行比较。

  粘度站温度和冷却仓设置为20°C,粘度站注入流速设定为15uL/s,每次测量采用100uL。在每次测量之间清洗毛细管。

  为了校准粘度站,使用已知粘度的甘油标准。每一个标准重复测量三次,校准确定毛细管的表观内半径,然后将其用于所有后续测量。

  microVISC不能控制温度,但可以记录环境温度,样品在室温下进行分析(约24°C)。microVISC所需的体积在样品和测量之间有所不同。对于所有样品,microVISC移液器填充约400μL,每次测量使用的样品介于16.6uL和154.9uL之间。

  通过Junior和microVISC一式三份测量甘油标准品(0, 10, 20、30, 40, 50、60, 65和70%(W/W))的粘度。将每个粘度计的测量粘度与每个甘油标准品的公布粘度进行比较,以确定相对于microVISC的粘度精度。

  在Junior上一式三份测量了九种甘油标准品,时间为2.5小时。

  在10 mM组氨酸、pH 6的0.1% PS80中制备储备mAb。在未知粘度下制备了浓度为1-150mg/mL的浓度系列。每个样品在Junior和microVISC一式三份测量。在Junior上一式三份测量八个样品的总运行时间为为2.25小时。

  LEA软件套件用于实验设计、执行和结果分析。实验设计是由设计创建者在LEA软件上创建的,并在自动化工作室中执行。在LEA内置的Excel中计算每个样品的平均粘度和标准偏差。通过LEA设计每一次实验的时间不到5分钟,开始实验的时间不到2分钟。

  结果Result

  在Junior的粘度站和MICVISC上测量20°C的已知粘度的甘油标准品,并对粘度进行比较:

  结论Conclusion

  在Junior或Big Kahuna上进行自动化的小体积粘度测量可实现高度重复性,并且始终如一的与已发布的参考值或其他仪器相比。Junior上的粘度站允许用户定义温度和剪切速率控制,以实现实验设计的灵活性和较大的粘度范围测定(高达100CP)。每次测量仅需要100uL,且在Junior或Big Kahuna系统中集成的其他功能模块上进行其他分析。


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