生物制剂配方中蛋白聚集的早期检测：FlowCam Nano用于生物治疗中的亚微米颗粒表征

概要

有效的颗粒监测策略对于安全生物制剂的开发和生产至关重要，因为这些颗粒可以极大地影响患者的治疗结果。 流式成像显微镜(FIM)是一种备受关注的技术，用于确定生物治疗样品中直径2 - 100 μm的亚可见颗粒的数量、大小和类型。  

FlowCam Nano将这种分析扩展到更小的亚可见和亚微米颗粒(直径为300 nm - 2 μm的颗粒)，这是传统的FIM仪器无法有效成像的粒度范围。 亚微米FIM允许用户检测颗粒源，如API聚集和细菌污染，最初产生的颗粒太小，无法通过传统成像技术检测，但如果不解决，可能会聚集成更大的亚可见颗粒。

在本研究中，我们通过使用传统的亚可见和亚微米FIM分析含有蛋白质聚集体、蔗糖聚集体和大肠杆菌细胞的溶液，展示了FlowCam Nano在生物治疗开发中的应用。 对于每种样品类型，FlowCam Nano提供了颗粒大小和形状信息。 

在一项同时进行的研究中，两台FlowCamNano也被用来证明其准确检测细菌相对颗粒浓度的能力。 这些研究表明，FlowCam Nano可以可靠地检测聚集的颗粒源和细菌污染，而且可能比传统的FIM应用于更早期的检测。  

介绍

所有生物制剂都含有颗粒。 颗粒可以有各种来源，如活性药物成分(API)及其聚集物，容器封闭系统(如硅油滴，玻璃碎屑)，上游处理步骤的污染物，以及其他来源。 虽然这些微粒可以是蛋白药物的活性成分(例如，细胞药物产品中的细胞，药物输送载体)，但它们通常是杂质，可能会显著降低治疗药物的疗效。 建议研究人员在其生物治疗药物中对颗粒进行特征描述，不仅要满足诸如USP <788>等法规，而且要确定和控制颗粒形成的来源，并最大限度地提高其治疗的安全性和有效性。 因此，新的、更灵敏的技术对于确保这些治疗的安全性至关重要。  

流动成像显微镜(FIM)是一种日益流行的技术，用于分析生物治疗中的微粒。 像FlowCam这样的FIM仪器结合了微流体和光学显微镜技术，可以快速、大量地自动捕捉图像。 这些图像可以用来分析生物治疗样品中颗粒的浓度、大小分布和形态。 然后，用户可以将这些信息与正交技术的信息一起分析，从而对样本质量进行有用的全面评估。  

典型的FIM仪器被设计用于分析直径大于2 μm的亚可见颗粒(见图1和表1)。这些亚可见颗粒受到了研究人员的广泛关注，然而人们对分析生物制药中传统成像技术尺寸范围之外的更小的亚微米颗粒(即100 nm到1 μm之间的颗粒)越来越感兴趣。 虽然这些颗粒不直接受USP <787/788>等规则的约束，但在这个尺寸范围内的颗粒可以聚集或以其他方式促进更大的亚可见颗粒的形成，因而会相关颗相关粒法规规则的监管。 像FIM这样用于分析这些亚微米颗粒的技术将使得用户能够在进一步团聚发生之前及早检测颗粒产生的来源，如蛋白质和蔗糖的聚集。 此外，一些颗粒的尺寸分布较窄，接近或低于典型FIM仪器的尺寸范围(如细菌细胞、一些药物传递载体)，需要亚微米聚焦方法才能被检测。