Let it flow: automated low volume viscosity measurements with Junior

Význam tématu

Vysoká viskozita koncentrovaných biologických preparátů, zejména monoklonálních protilátek, představuje zásadní překážku v procesu výroby a podávání léčiv. Rychlé a spolehlivé stanovení viskozity při cílové koncentraci umožňuje lepší charakterizaci vývojové stability a poddajnosti formulací.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo porovnat automatizované, nízkovýkonové měření viskozity s použitím stanice Junior (nebo Big Kahuna) se standardním benchtopovým viskozimetrem microVISC (Rheosense). Testovaly se jak standardy glycerolu s referenčními hodnotami viskozity, tak série monoklonálních protilátek s neznámou viskozitou při různých koncentracích.

Použitá metodika a instrumentace

• Viskozimetrová stanice Junior/Big Kahuna: mikrokapilární viskozimetr s regulovatelnou teplotou (20 °C), vstřikovacím průtokem 15 μl/s, spotřeba vzorku 100 μl, automatické čištění kapiláry.
• MicroVISC (Rheosense): benchtop viskozimetr bez aktivní teplotní kontroly, spotřeba vzorku až 400 μl, variabilní objem mezi 16,6–154,9 μl.
• LEA software suite: Library Studio pro návrh experimentů a Automation Studio pro jejich spuštění a analýzu.

Popis kalibrace: Pomocí Hagen–Poiseuilleova zákona a referenčních roztoků glycerolu bylo určeno efektivní vnitřní průměr kapiláry.

Hlavní výsledky a diskuse

• Glycerolové standardy na stanici Junior vykazovaly vynikající shodu s publikovanými hodnotami (slope 0,9971; R2 0,9999) a nízkou variabilitu (SD <1 %).
• MicroVISC dosáhl rovněž vysoké linearity (R2 0,9998), avšak bez teplotní kontroly vykazoval systematicky nižší naměřené hodnoty (slope 0,8535).
• U mAb série při koncentracích 1–150 mg/ml byla potvrzena exponenciální závislost viskozity na koncentraci, s maximem 9,49 cP při 150 mg/ml a velmi nízkými odchylkami mezi replikáty.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizované měření na systému Junior/Big Kahuna umožňuje vysokopropustné testování formulací s minimální spotřebou vzorku, redukci rutinní práce a snadnou integraci s dalšími analytickými metodami v jednom přístrojovém parku.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření workflow pro screening stability a kvality proteinových formulací.
• Integrace s návrhovými algoritmy a strojovým učením pro predikci viskozity.
• Online monitorování procesů bioprodukce a kontinuální zpracování.

Závěr

Stanice Junior s viskozitním modulem představuje spolehlivou, rychlou a úspornou metodu pro kvantitativní stanovení viskozity biologických vzorků. Její přesnost a reprodukovatelnost převyšují tradiční benchtopové přístroje bez teplotní regulace a podporují efektivní vývoj vysoce koncentrovaných formulací.

Reference

Segur JB, Oberstar HE. Viscosity of Glycerol and Its Aqueous Solutions. Industrial and Engineering Chemistry, 1951;43(9):2117–2120.