采用共振質譜測量非常小的顆粒,需要使用自身質量很小的共振器。在馬爾文阿基米德系統中,MEMS(微機電系統)傳感器能滿足這一要求。每個傳感器芯片包括一個微流體網絡和一個微小的懸臂,以一個特定的頻率發生共振。懸臂中內置一個微流體通道。當儀器中的流體系統將樣品推送經過通道時,懸臂的共振頻率會發生變化。共振頻率的變化通過激光測量,先聚焦到懸臂的頂端,然后將其發送到一個分離光電二極管探測器。
每個粒子穿過傳感器都會引起一次共振頻率的變化,從而得到對樣品中單個顆粒浮力質量精準的測量,無論這個數據是正是負。通過這樣的測量,可以計算出粒子的質量、粒徑(等效球)以及表面積。同時也可對樣品濃度、密度、體積和多分散性進行整體測量。
蛋白質聚集體的定量測量
起初,蛋白質聚集體處于二聚體水平,此后直徑一路攀升到數十微米,高于這一范圍上部的聚集體通常采用流量式顯微鏡來測量。共振質量測量可應用于低于流式顯微鏡測量范圍的領域,包括那些粒徑在亞微米至幾微米、以及不易通過其他方法評估定量評估測量的粒徑。這也是免疫原性的影響之處,以及新的監管要求關注的地方。
圖3(a)為 4 µL配制緩沖液中,亞微米級IgG蛋白聚集體的粒度分布狀況。
使用RMM測量得出,粒徑大于300納米的聚集體濃度為每毫升4×106。因為測量是基于質量的,粒度分布可以用形成每種聚集體(圖3(b))的蛋白質分子(已知質量的)數量來表示。圖3(c)中列出的是,提高剪切應力一段時間后,對蛋白質樣品的測量結果,并圖示出了在整個實驗過程中,從300nm到1μm范圍內聚集體的濃度在增長。這種尺寸的聚集體出現10倍的增加,大致對應一條聚集體級聯,而亞微米聚集體的濃度與壓力下制劑質量的不好有關。
檢測污染物
蛋白質制劑分析中另一個流行的課題是硅油,它通常作為潤滑劑,存在于盛制劑的注射器和容器中。硅油常常會混入制劑中,形成與聚集體大小接近的油滴。但主要問題不是生物相容性,因為硅油滴通常被認為是安全的。更大的問題在于,在某些測量方法中,油滴會被誤認為是蛋白聚集體,因此有可能影響結果的準確性。
RMM可以通過浮力測量將硅油滴與蛋白質聚集體區分開來。例如,在圖4中,密度大于懸浮緩沖液的聚集體,是用頻率軌跡中的負峰值來表示。
硅油滴的密度一般比緩沖液的密度低,會在頻率軌跡上形成正峰值,這是因為它們的存在降低了傳感器的整體質量,從而提高傳感器的共振頻率。每一組都提供了單獨的分布情況。
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