约翰·卡朋特(John Carpenter)是科罗拉多大学安舒茨医学院药学系的药学教授。他的实验室致力于研究治疗性蛋白质产品在制造、运输、储存和交付给患者过程中发生的聚集物和颗粒的原因和控制。这项研究很重要，因为它有助于提高产品质量，从而减少患者对生物制药产品中的聚集物和颗粒的不良反应，包括免疫反应和危险的输注反应。此外，通过研究关键生物物理特性在蛋白质稳定性和降解中的作用，可以制定快速合理的配方策略，以帮助确保产品的稳定性得到适当优化。
约翰·卡朋特(John Carpenter)是科罗拉多大学安舒茨医学院药学系的药学教授。他的实验室致力于研究治疗性蛋白质产品在制造、运输、储存和交付给患者过程中发生的聚集物和颗粒的原因和控制。这项研究很重要，因为它有助于提高产品质量，从而减少患者对生物制药产品中的聚集物和颗粒的不良反应，包括免疫反应和危险的输注反应。此外，通过研究关键生物物理特性在蛋白质稳定性和降解中的作用，可以制定快速合理的配方策略，以帮助确保产品的稳定性得到适当优化。
该团队评估和研究了一系列最先进的分析方法，用于蛋白质和蛋白质配方的生物物理表征，以及颗粒表征。在整个研究过程中，该团队与学术界、工业界和监管部门的同事密切合作。
John的团队使用了广泛的不同蛋白质和样品类型，并遇到了许多与理解和控制治疗性蛋白质产品中的聚集和颗粒形成相关的挑战。在这项研究中，对所有聚集物和颗粒进行全面的表征是至关重要的，其大小范围从可溶性低聚物到纳米颗粒，从微粒到可见颗粒。
研究小组分析的样品中的颗粒通常是基于蛋白质的，但也可能是由于从加工设备、最终药品容器和静脉注射(IV)给药装置等输送系统中脱落的外来或污染物质进入蛋白质溶液而产生的。因此，对于一个给定的实验，科学家通常需要能够表征和量化异质颗粒，以及广泛的聚集物和颗粒大小。
正如John解释的那样，“随着蛋白质和配方的生物物理表征，出现了一系列挑战，包括分析高浓度蛋白质溶液或新型蛋白质产品(如抗体-药物偶联物)的具体问题。这对我们的研究非常重要，我们所依赖的分析仪器具有灵活的能力，例如在一定浓度范围内进行重复分析的能力，它们既健壮又自动化，以便我们可以在短时间内以非主观的方式评估大量样本。”
目前在John的实验室中，有广泛使用的Malvern Panalytical，提供了一个全面的颗粒表征工具集，包括:NanoSight(纳米颗粒跟踪分析)，MicroCal vpp -毛细管DSC(差示扫描量热法)，Archimedes(共振质量测量)，Morphologi G3-ID(自动静态图像分析与拉曼光谱)，和visvistek secm - mals(多角度光散射尺寸不相容色谱)。
使用Malvern Panalytical的系统使John的团队在蛋白质药物传递系统中粒子的特征，特别是在可分可见范围内的粒子的特征方面取得了重大进展。约翰解释说:“在过去，测量和量化微米级颗粒的能力极大地提高了我们了解其根源和潜在控制的能力。但即使有了这些数据，仍有许多未知因素，因为蛋白质可以形成从二聚体到大可见颗粒的组合，而我们只能分析其中的一个子集。”
他继续说:“同样，从加工设备、药物容器和输送系统中脱落到蛋白质溶液中的外来颗粒大小从亚微米到可见。当我们开始用NanoSight仪器表征和定量纳米颗粒时，我们立即对治疗性蛋白质产品的颗粒含量有了显著的新见解。例如，我们发现静脉盐水每毫升含有数千万个纳米颗粒，我们实际上可以看到蛋白质分子与这些纳米颗粒结合，因此了解到它们可以作为成核位点。我们还了解到，目前用于静脉给药的在线过滤器(例如，0.2微米孔径)可能无法有效去除绝大多数低于这一尺寸范围的纳米颗粒。然后，这些微小颗粒可能被输送到患者体内，并可能在免疫反应和不良输注反应中发挥关键作用。最终，我们希望我们的工作能够改进过滤器，减少向患者输送纳米颗粒，并最终提高产品安全性。”
John的团队在分析治疗性蛋白质产品中的颗粒时遇到了第二组并发症，这些蛋白质产品是在预填充的注射器中制备的，这种储存和传递机制因其易于管理而迅速普及。硅油通常用于润滑这些注射器的桶，导致油滴滴到配方中。这些油滴通常很难与蛋白质颗粒和聚集物区分开来。然而，通过使用阿基米德仪器，John的团队发现硅油液滴和蛋白质颗粒的数量可以独立测量，从而可以对每种类型的颗粒进行量化。这些数据可以为产品质量和影响蛋白质颗粒形成的一些关键因素提供有价值和独特的见解。
在另一项研究中，该团队发现，尺寸排除色谱(SEC)期间的多角度光散射(MALS)检测对于确定给定注射器配置中的蛋白质配方在存储期间开始形成聚集物至关重要。John解释说:“只有紫外线(UV)检测，没有迹象表明蛋白质单体在储存研究过程中被转化为聚集物。但是使用SEC-MALS检测，由于其对可溶性聚集物的信号强度要大得多，很明显，微量蛋白质正在逐步转化为聚集物。有了这些数据，人们可以在研究早期确定给定药物容器或配方中的治疗性蛋白质是否有聚集的倾向。”
他继续说:“此外，我们发现SEC- mals在测定聚集体大小和确定从SEC柱的空隙体积中洗脱的聚集体大小方面非常有用。这些信息对于严格描述特定蛋白质的聚集途径和制定聚集控制策略是非常宝贵的。”
最后，John的科学家团队指出，差示扫描量热法(DSC)是一种非常有价值和广泛适用于治疗性蛋白质产品开发的生物物理方法。“确定蛋白质的热转变温度在比较特定产品候选分子的相对稳定性、筛选配方条件以优化蛋白质稳定性、比较特定产品在生产变更前后的稳定性以及比较生物仿制药与创新产品方面具有很大的实用价值。使用Malvern Panalytical公司的自动化毛细管DSC系统，即MicroCal vp -毛细管DSC，这些类型的研究只需操作人员少量的手工操作即可完成。得到的结果是迄今为止我所见过的任何分析仪器中最可重复的。令人难以置信的是，对给定样品进行六次分析的热谱图可以叠加，人们只能看到一条线。神奇的!”
John最后讨论了他的团队与Malvern Panalytical的关系:“我们很幸运能与Malvern Panalytical长期合作，我们一起工作在最先进的仪器的应用上，也为治疗性蛋白质样品的特性制定了最佳实践指南。我们得益于这种合作关系，不仅因为我们可以获得最新最好的仪器，还因为我们从Malvern Panalytical合作伙伴那里获得了专家指导和建议。我们在一起工作很开心!”
“Malvern Panalytical的专家是优秀的合作者和同事，他们的客户服务和协助是优秀的。很高兴能在这家领先的分析仪器公司与这么多人密切合作。”
