Fast track formulation pH screening with automated buffer exchange on Big Tuna

Význam tématu

Screening pH a optimalizace pufrů pro stabilitu biologických molekul představuje klíčový krok při vývoji léčivých protilátek. Proces manuální výměny pufrů je časově náročný a náchylný k variacím. Automatizace pomocí přístroje Big Tuna umožňuje zvýšit průchodnost, snížit pracovní náročnost a zajistit konzistentní podmínky během ultrafiltrace a diafiltrace.

Cíle a přehled studie

Studie demonstruje schopnost Big Tuna provést pH screening mAb v 20 mM histidinu v rozsahu pH 6.3–7.4. Celkem bylo připraveno 12 formulací v duplikátu na platformě Unfilter 24, každá při objemu 4 mL. Cílem bylo dosáhnout ≥96 % výměny pufru při zachování původní koncentrace ~45 mg/mL.

Použitá instrumentace

• Big Tuna – automatizovaný systém pro UF/DF s tlakovým cyklem a orbitálním mícháním
• Unfilter 24 – RC filtr s kapacitou 24 vzorků (0,45–8 mL/well)
• Stunner – spektrofotometr pro stanovení proteinové koncentrace

Metodika

Monoklonální protilátka byla naředitelná na ~45 mg/mL ve vlastním pufru. Pufry histidinu (20 mM) byly připraveny v pH 6.3 až 7.4 po 0.1 kroku. Vzorky byly pipetou naloženy do Unfilter 24 a umístěny do výměnné komory Big Tuna. Protokol automatizovaného výměnného cyklu zahrnoval:

• filtraci pod tlakem až 60 psi s orbitálním mícháním
• měření objemu ultrazvukovým senzorem
• doplňování nového pufru

Parametry: cílová výměna 96 %, objem odstraněný na cyklus ~33 %, finální objem 4 mL, cílová koncentrace 45 mg/mL. Trvání jednoho cyklu se přizpůsobovalo automaticky pro udržení rovnoměrného odfiltrování.

Hlavní výsledky a diskuse

Všechny 12 formulací dosáhlo průměrné výměny 97,9 % (min. 96,5 %, max. 99,1 %). Průměrná doba jednoho cyklu byla 21 minut, celkový čas pro 10 cyklů ~7,1 hodiny. Finální objemy byly 4 004 ± 15 μL, finální koncentrace 45,3 ± 0,3 mg/mL při zachování počáteční koncentrace. Systém automaticky upravoval délku cyklů podle průtoku, což zajistilo konzistenci i při variabilitě solutů.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné snížení manuálních úkonů a rizika kontaminace
• Zvýšená průchodnost až 24 vzorků současně
• Vysoká reprodukovatelnost a přesná kontrola objemů i koncentrace
• Rychlá implementace pH screeningu v procesu vývoje biologik

Budoucí trendy a možnosti využití

Automatizace ultrafiltrací může být rozšířena o další typy screeningů (solventy, ionická síla, přísady). Integrace s chromatografickými systémy a inline analytikou (DLS, měření stability) zvýší informační hodnotu. Škálovatelnost na Unfilter 96 umožní vyšší přesnost v raných fázích vývoje.

Závěr

Použití Big Tuna pro automatizovaný pH screening pufrů poskytuje spolehlivou a vysoce průchozí platformu pro optimalizaci stabilizačních podmínek pro biologické molekuly. Systém výrazně snižuje pracovní zátěž, zkracuje čas potřebný k dosažení požadované výměny pufru a udržuje konstantní koncentraci i při variabilních podmínkách.

Reference

• Unchained Labs Application Note, Fast track formulation pH screening with automated buffer exchange on Big Tuna, Rev B, 2019