Populært nyt byggemateriale hjælper med at måle proteinpartikler

Det er vigtigt at forstå, hvordan proteiner klumper sig sammen i moderne lægemidler. Når disse små partikler samles, de kan ændre effektiviteten af ​​både vacciner og lægemidler, især mange af de nye, populære formuleringer afledt af monoklonale antistoffer. På trods af dens betydning, industrien har endnu ikke fundet en effektiv, storstilet måde at måle partikelklumpning nøjagtigt. Et nyt referencemateriale, udgivet i dag af National Institute of Standards and Technology (NIST), har til formål at løse dette proteinproblem med hjælp fra et gennemsigtigt vidundermateriale, der ofte bruges på stadiontage.

Biologisk medicin bliver i dag ordineret til en lang række lidelser og sygdomme, herunder kræft, psoriasis, colitis og reumatoid arthritis. I modsætning til konventionelle lægemidler, biologiske lægemidler er fulde af levende proteiner. Disse proteiner kan klumpe sammen under fremstillingen, Forsendelse, eller opbevaring. Forskere vil gerne have en måde at vide, hvornår det sker, fordi sådanne proteinpartikler kan forårsage uønskede immunresponser, så i årevis, de søgte at skabe et "referencemateriale", der kunne hjælpe med kvalitetssikring og instrumentkalibrering.

En krops immunsystem er designet til at genkende vira og bakterier, der er alt fra 10 nanometer til 10 mikrometer store. Klumper af proteiner, der kan dannes i biologiske lægemidler, har ofte samme størrelse, hvilket kan være problematisk.

"Hvis du putter noget i kroppen, der er inden for det samme størrelsesområde, det rejser potentielt et rødt flag for kroppen, " forklarede NIST-videnskabsmanden Dean Ripple. "Nogle gange er det ønskeligt. I tilfælde af mange vacciner, du med vilje laver partikler eller tilføjer sammenklumpede partikler, så kroppen vil sige, 'Åh, Jeg skal virkelig være opmærksom på, hvad jeg lige er blevet injiceret med.' Det forårsager et positivt immunrespons."

Men når man arbejder med et lægemiddel, Ripple tilføjede, "du vil stille og roligt snige det ind i kroppen og ikke hæve immunsystemets alarmer. Du vil ikke have, at lægemidlet skal ligne en angriber."

I både vacciner og biologiske lægemidler, at kunne hurtigt og præcist måle sammenlægningerne ville være nyttigt. Den mest populære metode bruger lys til at identificere partikler ved at måle, hvordan de spreder eller absorberer en lysstråle, der passerer gennem prøven. En detektor måler ændringer i stråleintensiteten som partikler i en strømmende prøvestrøm gennem strålen. En større reduktion i lysintensitet betyder, at en større partikel er i prøven. En anden metode bruger et mikroskop, der fanger billeder af en flydende prøve og automatisk identificerer partikler i billederne.

Polystyren kugler, lavet af det samme materiale, som bruges i strandkølere og pakning af jordnødder, bruges typisk til at kalibrere instrumenter, i det væsentlige med til at lære den automatiserede maskine, hvordan partikler ser ud. Polystyrenkuglerne kommer i forskellige størrelser og er bredt tilgængelige. Men de er ekstremt regelmæssige i formen, i modsætning til proteinpartikler, som har tendens til at være uregelmæssige og pjuskede. Polystyren brydes også, eller bøjninger, lys ret stærkt, mens proteinpartikler forårsager meget svagere brydning.

Et NIST-hold, ledet af Ripple, begyndte at arbejde på at løse dette klumpmålingsproblem, efter at Food and Drug Administration identificerede det som et problem i udviklingen af ​​nye biologiske lægemidler.

Holdet overvejede mange erstatninger for kuglerne og perlerne, før de fandt inspiration fra en overraskende kilde:byggeindustrien, hvor et produkt kaldet Ethylene Tetrafluoroethylene (EFTE) er blevet en favorit blandt arkitekter, der kan lide dets modstandsdygtighed og den måde, det kan være smukt bagbelyst til æstetiske formål. Flere nye sportsstadioner, inklusive den, der blev brugt af Minnesota Vikings, er klædt i EFTE og lyses op med holdets farver på spilledage. Ripple spekulerede på, om han kunne beskadige den på en meget kontrolleret måde, der ville gøre små partikler af EFTE til en ny, hjælpsom størrelse og form.

"Efter at have undersøgt tingene, Jeg fandt mig selv i at sige, lad os prøve at lave noget med dette selv. Jeg bragte noget sandpapir, der normalt bruges til hobbyprojekter, og tog nogle nitrilhandsker på og begyndte at gnide en prøve af EFTE med papiret, indtil vi havde nok at lege med under et mikroskop, " han siger.

Hvad holdet fandt var, at den robuste, lysbrydende partikler blev plettede og sammenfiltrede i form, meget gerne proteinpartikler.

Siden den første fiflering, NIST har opskaleret og formaliseret produktionsprocessen og udviklet et referencemateriale, som alle kan købe til både forsknings- og fremstillingsapplikationer. Ud over, en privat virksomhed begynder storskalafremstilling af afslebne EFTE-partikler til brug for den biofarmaceutiske industri.