生物制药开发早期的粘度测量新方法概述（二）

分析类型的灵活性

紫外区域成像的吸引力之一是其具备多种测量的能力。除了单纯的粘度分析，该方法也可以用于对分子大小和样品浓度进行分析。

由于被较大的分子遮盖，对位于复杂体系中的小分子大小进行表征描述的难度非常高。因此，传统的尺寸测量方法要求使用高浓度的样品，以确保分析的有效性。用紫外区域成像进行尺寸分析可不受分子大小的限制，为上述问题提供了潜在的解决方案。由于不同的样本具有各自不同的UV吸收波长（假设分子的紫外吸收度可以检测得到），就可以特定的检测出目标分子的信号反应。

尺寸的计算与粘度测量的方式类似。随着样品沿毛细管流动，粒子或分子的扩散引起峰值的扩展，但这种扩展会因横向扩散而削弱。存在的分子越小，横向扩散就越迅速，峰值区就越窄。当存在较大的分子时，会使横向扩散减慢，从而使峰值区变宽。

如图3 所示，可利用两个窗口之间峰值区宽度的变化，计算出我们感兴趣的分子流体动力学半径。最后，紫外区域成像还可用作特定活性成分浓度的检测方法。Beer-Lambert 定律将UV 吸收与发色团浓度直接联系起来，从而有可能确定存在于溶液中的某种特定物质的数量及尺寸。综上所述，UV 区域检测仪的应用实现了三种测量功能，即整体溶液的粘度、所含分子尺寸及其浓度的测量。

应用示例 - 赋形剂对蛋白配方粘度的影响

高浓度、低粘度配方开发是目前的重点研究领域，而实现这一目标的一个重要策略是在配方中加入能降低粘度的赋形剂。

添加小分子赋形剂，如精氨酸、二甲亚砜和疏水盐，可以抑制聚合网络的形成，减少高浓度蛋白质溶液的粘度。

近期的一项研究阐述了基于紫外线区域成像的微毛细管粘度计如何识别不同蛋白质赋形剂配方之间的粘度差别，并展示了在一定的粘度范围内 [1] 对适当的候选配方进行筛选时，如何将运用这一技术。下面列出的数据由商业化的紫外区域成像系统（马尔文仪器公司，Viscosizer 200）得到。

在两种不同赋形剂缓冲溶液中含有浓度为400 mg/mL 的牛血清白蛋白 (BSA) 蛋白质原液：两者均含30mM 组氨酸，pH 值为5.3，但其中一种缓冲溶液中还含有200mM 精氨酸。再用这些原液制备一系列稀释液，并用标准紫外光谱法对每种溶液的浓度进行测定。在20℃下，按100 μL/份分装到玻璃小瓶中，并放置到仪器的自动进样器旋转盘上。

在214nm 的波长下，在两个检测窗口间对上述样品的变化情况进行监测。然后将得到的粘度结果记录下来，对彼此作图，并对预先确定的粘度范围进行作图，如图4 所示。

图4 列出了绝对粘度随BSA 浓度变化的曲线。正如预期，配方的绝对粘度随着浓度的增加而增加。当浓度低于250 mg/mL 时，两种缓冲溶液之间没有明显的差异。但当浓度高于250 mg/mL 时，未添加精氨酸的30mM 组氨酸缓冲液中的BSA 配方溶液粘度高于那些含精氨酸的配方。有证据证明精氨酸能够降低蛋白质粘度，特别是在单克隆抗体的研究 [2, 3, 4] 中。