A fully integrated Big Kahuna workflow to automate the entire biologics formulation development process

Význam tématu

Formulace terapeutických proteinů je klíčová pro stabilitu a účinnost biologických léčiv. Proteiny jsou náchylné k degradaci a agregaci, což vyžaduje rozsáhlé skríningy formulace a stability. Automatizace těchto procesů umožňuje zkrátit čas, minimalizovat riziko chyb a efektivně využít cenné materiály.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo demonstrovat plně integrovaný Big Kahuna pracovní postup pro automatizaci celého vývoje formulací biologik: od preformulace až po stabilitní testy. Pomocí modelové proteiny BSA bylo připraveno a otestováno 48 různých formulací s proměnnými pH a kombinacemi excipientů, následně vystresovaných třemi odlišnými podmínkami (agitace, zahřívání, cykly zmrazování–rozmrazování).

Použitá metodika a instrumentace

Testovací platforma Big Kahuna propojuje dávkování kapalných a pevných složek, ukládání vzorků, stresové moduly a analytické přístroje v rámci jediné automatizované linky. Klíčové technologie:

• Lab Execution and Analysis (LEA) software pro řízení, sběr dat a správu výsledků
• Roboti pro přípravu formulací a analýzu (pH, viskozita, vizuální inspekce)
• Integrace DynaPro™ II pro DLS, SpectraMax® mikroplatový čtečka UV/Vis
• Agilent 1100 HPLC pro SEC a RP analýzu

Hlavní výsledky a diskuse

Analýzy t0 prokázaly konzistentní nízkou viskozitu (~1 cP), nízkou zastřiženost (turbidity 5–13 NTU) a počty částic ≤4. Během stresových podmínek:

• Zahřívání vedlo k výraznému nárůstu částic, turbidity a zabarvení některých formulací.
• Poruchy agitací a cykly zmrazování–rozmrazování způsobily mírné zvýšení částic a turbidity.
• Nižší pH (4,5–5,0) korelovalo s vyšší polydisperzitou a sníženou stabilitou oproti pH 5,5–7,0.
• HPLC analýzy (SEC, RP) potvrdily, že čistota BSA zůstala vysoká ve všech podmínkách, což naznačuje, že změny stability jsou dány excipienty a pufrem.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizovaný Big Kahuna systém přinesl 4–6× snížení času věnovaného asistovaným laboratorním pracím (z 110–170 hodin manuálních postupů na ~28 hodin). Výhody:

• Standardizace a reprodukovatelnost přípravy vzorků.
• Centralizovaná databáze propojující složení vzorků, stresové podmínky a analytická data.
• Rychlé vyhodnocení a reportování díky intuitivnímu softwaru LEA.
• Uvolnění kapacit vědců pro koncepční a kreativní činnosti.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může zahrnovat:

• Integraci dalších analytických technik (MS, CD, FTIR).
• Propojení s LIMS a pokročilou softwarovou analýzou dat (strojové učení, prediktivní modely stability).
• Škálovatelné aplikace od prekliniky po klinickou výrobu.
• Implementaci dálkového monitoringu a cloudových řešení pro sdílení výsledků.

Závěr

Big Kahuna poskytuje plně integrovanou automatizovanou linku pro vývoj biologických formulací. Studie prokázala významné zkrácení času, zvýšení konzistence a kvality dat. Platforma umožňuje vědcům rychle a spolehlivě identifikovat stabilní formulace, čímž urychluje vývoj nových biologických léčiv.