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渗透压“旧”材新用显神通
生物药的生产需要一些特定且复杂的工艺，并使用多种过程分析工具(PAT)来确保产品质量和产率。pH和电导率检测被广泛用于生物制药工艺中，在确保蛋白质的稳定性和与色谱树脂的适当相互作用中发挥着重要作用，但它们对电离和温度有显著的依赖性，从而限制了其在高浓度样品或弱解离缓冲液中作为浓度测量的准确性。相比较而言，渗透压作为溶液浓度检测工具，其不受分子类型、电离程度及待测溶液的pH等属性的影响，是生物制药领域的关键分析测量参数。
在生物制剂(如单抗、蛋白质和核酸)生产的下游工作流程中，UF/DF是必不可少的。UF/DF可以单独进行，也可以联合进行（包括样本初步清理、纯化、浓缩、缓冲液交换和脱盐），以制备目标分子。由于pH和电导率都是下游过程分析中使用的标准指标，因此将它们用作参照参数，然后围绕UF/DF过程中的渗透压测量值构建模型。
图1 单抗下游策略
应用研究 1 阳离子交换色谱柱（CEX）纯化前的样 品准备 在样品浓缩和缓冲液交换步骤进行了渗透压、电导率和pH值的检测与评估。表1和表2中分别列出的浓缩样品和透析液的检测数据，每个DV工艺步骤的渗透压、电导率和pH值均出现下降，表明缓冲液组成发生了变化。 基于下游过程中的渗透压和电导率数据，我们开发了一个模型，以了解渗透压检测作为影响CEX纯化过程的函数的实用性。根据浓缩样本和透析液的检测数据，绘制了电导率和渗透压随着UF/DF过程变化的相关图，对数据点进行归一化，并通过对数拟合进行调整。 图2和图3分别显示了在CEX捕获步骤之前的样品准备阶段，缓冲液交换过程中浓缩样品和透析液的渗透压和电导率的相关性和归一化数据。 表1 CEX色谱柱上样前的样本制备过程 进行浓缩和缓冲液交换过程中浓缩样品的渗透压、电导率和pH监测。 图2 CEX色谱柱上样前的样本制备过程，缓冲液交换过程中浓缩样品的渗透压检测和电导率数据的归一化结果。相对渗透压数据用红色表示，电导率数据用蓝色表示。 表2 CEX色谱柱上样前的样本制备过程 进行浓缩和缓冲液交换过程中透析液监测。 图3 CEX色谱柱上样前的样本制备过程，缓冲液交换过程中透析液的渗透压检测和电导率数据的归一化结果。相对渗透压数据用红色表示，电导率数据用蓝色表示。
应用研究 2 CEX层析 样品通过制备型CEX色谱柱进行纯化。表3显示了CEX纯化过程的每个操作步骤的渗透压、pH和电导率测量结果。 表3 CEX纯化过程的监测。
应用研究 3 制剂配方的制备 表4和表5分别显示了在交换至配方缓冲液过程中浓缩样品和透析液的渗透压、电导率和pH。结果显示了所测试的每项指标的相似性和预期趋势，表明该最终过滤操作是成功的。图3和图4分别显示了在交换至配方缓冲液过程中，浓缩样品和透析液的渗透压和电导率的相关性和归一化数据。 表4 在最终浓缩和缓冲液交换到配方缓冲液过程中， 监测浓缩样品的渗透压、电导率和pH值。 图4 在交换至配方缓冲液过程中， 浓缩样品的渗透压和电导率的相关性和归一化数据。 表5 在最终浓缩和缓冲液交换到配方缓冲液过程中， 监测透析液样品的渗透压、电导率和pH。 图5 在交换至配方缓冲液过程中， 透析液的渗透压和电导率的相关性和归一化数据。 本研究的结果比较了下游UF/DF和CEX纯化步骤中的渗透压浓度与电导率，以及这两个参数在拟合数据模型上良好的相关性。这些研究表明在TFF和UF/DF操作条件下，渗透压检测具有较高的灵敏度。由于渗透压能够识别微小的过程偏差，渗透压有可能成为比电导率更强大的工具，可能是下游工艺参数中的一项具有高灵敏度且关键的技术。 综上所述，在整个生物制品生产工艺中，渗透压可作为一种稳健有效的分析工具。展望未来，需要进一步的研究，以更深入地了解渗透压如何在下游工艺中用作关键工艺参数
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