Comparison of Optimized Wide Pore Superficially Porous Particles (SPPs) Synthesized By One-Step Coating Process With Other Wide Pore SPPs For Fast And Efficient Separation Of Large Biomolecules

Význam tématu

Separace velkých biomolekul, jako jsou proteiny a monoklonální protilátky, je kritická pro biotechnologický výzkum, farmaceutickou výrobu a kontrolu kvality léčiv. Zrychlení chromatografických analýz při zachování vysoké účinnosti přispívá k rychlejšímu vývoji a validaci terapeutik. Superficially Porous Particles (SPP) s širokými póry představují inovativní přístup ke zlepšení rozlišení a snížení tlaku v systémech UHPLC/HPLC.

Cíle a přehled studie

Práce se zaměřuje na srovnání širokopórových SPP připravených jednorázovým nánosem (coacervation) s jinými dostupnými SPP a tradičními širokopórovými Totally Porous Particles (TPP). Cílem je vyhodnotit vliv parametrů částic (velikost částice, tloušťka povlaku, velikost pórů) na separační výkon při analýze velkých proteinů a mAb.

Použitá metodika a instrumentace

Pro charakterizaci a separaci byly využity:

• HPLC/UHPLC systémy vybavené UV/DAD detektorem (220 nm, 215 nm, 254 nm)
• Kolony SPP (2,1×100 mm, 3,5 µm) s fázemi C4, SB-C8 a diphenyl
• Kontrolované gradientní eluce s mobilními fázemi obsahujícími TFA a organické modifier (ACN, IPA, propanol) při teplotách 40 – 85 °C
• Testovací vzorky: standardní proteiny (ribonukleáza A, cytochrom c, transferrin, kataláza, karboanhydráza) a intact IgG1/IgG2

Hlavní výsledky a diskuse

Optimalizované SPP s průměrem částice 3,5 µm, tloušťkou povlaku ~0,25 µm a póry o velikosti ~450 Å prokázaly nejvyšší účinnost oddělení. Zvýšená velikost pórů měla nejvýznamnější vliv na rozlišení, větší póry vedly k užším špičkám a lepší retenci velkých molekul. Tloušťka povlaku ovlivňovala šířku špiček při vyšších průtocích, zatímco velikost částice výrazně neovlivnila šířku, ale snížila tlak v systému. Srovnání s komerčními SPP (200 Å, 400 Å) a sub-2 µm TPP ukázalo, že optimalizované 450 Å SPP poskytují lepší rozlišení intact mAb při nižším provozním tlaku.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí:

• Rychlejší analýzu intact protilátek a proteinů s vynikajícím rozlišením izomerů
• Snížené carryover díky end-kapování a vhodně zvolené fázi
• Nižší provozní tlak než u sub-2 µm TPP
• Flexibilitu fází (C4, SB-C8, diphenyl) pro optimalizaci selektivity

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj se zaměří na:

• Integraci SPP s vysokoteplotní HPLC pro zkrácení analýz éry proteomiky
• Úpravu povrchové chemie pro selektivní vazbu cílových biomolekul
• Adaptaci na multidimenzionální a kapilární systémy pro analýzy stopových látek
• Vývoj stabilnějších fází pro běžnou GMP praxi ve farmaceutickém sektoru

Závěr

Optimalizované širokopórové SPP připravené jednorázovým nánosem vykazují vynikající kombinaci vysoké účinnosti separace a nízkého provozního tlaku. Srovnání s konkurenčními částicemi potvrzuje jejich přednosti při analýze velkých biomolekul a intact mAB. Rozšíření fází a další úpravy povrchu posílí jejich aplikovatelnost ve výzkumu i výrobní praxi.

Reference

1. Chen W., Mack A., Wang X. Synthesis and optimization of wide pore superficially porous particles by a one-step coating process for separation of proteins and monoclonal antibodies. J. Chromatogr. A. 1414 (2015) 147–157.