應(yīng)用專題 - 蛋白質(zhì)制劑粘度測定

蛋白質(zhì)藥物包括多肽、基因工程藥物、單克隆抗體、基因工程抗體、重組疫苗等，與傳統(tǒng)的小分子合成藥物相比，蛋白質(zhì)藥物具有高活性、特異性強(qiáng)、低毒性、生物功能明確、有利于臨床應(yīng)用等特點(diǎn)。由于其成本低、成功率高、安全可靠，已成為醫(yī)藥產(chǎn)品中的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于治療諸如癌癥、感染性疾病、炎癥、神經(jīng)性疾病、心血管疾病、自身免疫性疾病等各種人類疾病。

由于生物半衰期短，生物利用度不高，不易通過生物屏障等因素限制，蛋白質(zhì)制劑的基本劑型為注射劑和凍干粉針劑。藥物溶液或混懸液一般通過胃腸外途徑注射給藥，注射方式包括靜脈（IV）輸注、皮下（SC）或肌內(nèi)（IM）注射等。與靜脈輸注相比，皮下或肌內(nèi)給藥方式可有效減少給藥時(shí)間，降低治療成本，提高患者順應(yīng)性且改善患者和醫(yī)療服務(wù)提供者的方便性。皮下（通常低于約2ml）或肌內(nèi)（通常低于約5ml）注射需要小體積，所以必須對蛋白質(zhì)溶液進(jìn)行濃縮以提高制劑的有效蛋白質(zhì)劑量。隨著濃度的增加，蛋白質(zhì)分子在溶液中會發(fā)生聚集、變形、交聯(lián)、脫酰胺、異構(gòu)化、氧化及剪裁等現(xiàn)象，導(dǎo)致粘度呈現(xiàn)近似指數(shù)及的上升。過高的粘度會增加蛋白質(zhì)制劑的制備及使用難度，導(dǎo)致患者注射部位的不適反應(yīng)，在一定程度上影響蛋白質(zhì)制劑的物理和化學(xué)穩(wěn)定性。由于蛋白質(zhì)的高粘度和其他性質(zhì)所帶來的問題，多種藥學(xué)上重要的高分子量蛋白質(zhì)諸如單克隆抗體目前經(jīng)由靜脈輸注給藥的方式遞送高劑量的蛋白質(zhì)。

通過添加粘度降低劑，降低蛋白質(zhì)制劑的粘度有助于提高泵送、濃縮、過濾等加工工藝的效率；降低制劑的注射力，改善制劑的可注射性和/或患者順應(yīng)性、方便性和舒適性，避免引起給藥部位的刺激跡象；增加制劑中蛋白質(zhì)的濃度及給藥靈活性，降低蛋白質(zhì)的給藥頻率；提高制劑的生物利用度；影響藥物動力學(xué)，有效降低給藥劑量的Cmax（指在給藥劑量后且在給藥后續(xù)劑量前的大血漿濃度），使制劑毒性降低。因此，優(yōu)化蛋白質(zhì)制劑的配方，降低溶液粘度，是蛋白質(zhì)藥物開發(fā)中至關(guān)重要的。

本文使用DV2T錐板粘度計(jì)（如圖1所示）測量一種高濃縮低粘度的液體蛋白制劑的粘度。幫助用戶建立蛋白質(zhì)制劑的生產(chǎn)及制備工藝過程中產(chǎn)品質(zhì)量控制的粘度測試方法。TC-650 AP水浴循環(huán)系統(tǒng)用于控制樣品溫度（測試溫度為25℃），Rheocalc T軟件連接主機(jī)，進(jìn)行程序編輯及數(shù)據(jù)采集，繪制粘度變化曲線。

錐板粘度計(jì)適用于微量樣品的粘度測試，測試所需樣品體積僅為0.5-2.0 mL（具體的樣品量與所使用的轉(zhuǎn)子型號相關(guān)），可有效節(jié)約測試成本；錐板粘度計(jì)使用錐形轉(zhuǎn)子及配套的樣品杯，可以計(jì)算的剪切率和剪切應(yīng)力，得到粘度；樣品杯中內(nèi)置RTD溫度探針，通過外接循環(huán)水浴，可實(shí)現(xiàn)測試過程中樣品溫度的控制和測量；由于樣品量很少，可快速恒溫，有效提高測試效率。TC系列循環(huán)水浴系統(tǒng)的控溫精度高可達(dá)0.01℃，為粘度測試提供準(zhǔn)確及穩(wěn)定的溫度條件。

       首先，根據(jù)粘度計(jì)操作手冊調(diào)節(jié)錐板粘度計(jì)的轉(zhuǎn)子與樣品杯之間的間隙，然后吸取一定量的液體蛋白質(zhì)制劑于錐板粘度計(jì)的樣品杯中，連接粘度計(jì)主機(jī)和TC-650 AP水浴循環(huán)系統(tǒng)，設(shè)置測試溫度為25℃。在Rheocalc T 軟件上編輯相應(yīng)的測試程序，待樣品溫度穩(wěn)定后開始測量。

       選擇“Multi Point”模式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，在2 min的測試時(shí)間內(nèi)總共采集了12個數(shù)據(jù)點(diǎn)，觀察測試過程中數(shù)據(jù)讀取及溫度控制的穩(wěn)定性。根據(jù)圖2可知，使用水浴控溫時(shí)，測試穩(wěn)定性非常好，12個數(shù)據(jù)點(diǎn)的粘度平均值為26.19 cP，RSD僅為0.05%。扭矩讀數(shù)平均值為43.6%，可以使用該測試方法進(jìn)行產(chǎn)品的粘度控制。

作為的粘度計(jì)/流變儀生產(chǎn)商之一，AMETEK - Brookfield一直致力于為廣大用戶提供質(zhì)量穩(wěn)定可靠，測量度高，測量重復(fù)性好的產(chǎn)品。Brookfield粘度計(jì)的測量精度可以達(dá)到全量程測量范圍的±1%，重復(fù)性可以達(dá)到±0.2%，是實(shí)驗(yàn)室開展質(zhì)量控制及產(chǎn)品研發(fā)的理想選擇。針對不同行業(yè)的粘度測試需求，提供個性化的解決方案，適應(yīng)各種行業(yè)用戶的分析需求。

RST 流變儀可以進(jìn)行全面的流變學(xué)測試，在質(zhì)量控制和研發(fā)領(lǐng)域均可進(jìn)行的流變分析。RST系列流變儀具有控制剪切率和剪切應(yīng)力兩種模式，尤其適合于測量非牛頓流體在穩(wěn)態(tài)流動下的粘度、流變曲線等特性。另外，它還可以測量非穩(wěn)態(tài)剪切流動和蠕變狀態(tài)下的粘彈性、屈服應(yīng)力以及觸變性等流變特性。