Técnicas de Avaliação das Propriedades Físicas no Desenvolvimento de Biofármacos: Processo de Fabricação

por Malvern Panalytical, Tuesday, 17th August 2021

Este documento apresenta os itens que devem ser avaliados em cada estágio do desenvolvimento de biofármacos e as técnicas de medição da Malvern Panalytical que possibilitam essa avaliação. Nesta página, vamos detalhar o “Processo de Fabricação”.

Após definir as condições de formulação, o próximo passo é a ampliação de escala. À medida que o processo de fabricação avança, podem surgir agregados insolúveis em escala submicrométrica (SVPs de 100 a 1000 nm), que não eram observados em pequena escala. Relatos apontam que os SVPs estão associados ao aumento do risco de imunogenicidade. O sistema imunológico dos pacientes pode reconhecer agregados proteicos como partículas infecciosas, como vírus, desencadeando uma resposta imunológica indesejada. As técnicas de medição da Malvern Panalytical apoiam a avaliação dos SVPs durante a ampliação de escala.

Avaliação das mudanças de tamanho por meio do diâmetro médio das partículas e do índice de polidispersidade (DLS・SLS)

Comparação das mudanças de tamanho dos anticorpos antes e após o processo de fabricação

Proteínas são compostas por cadeias polipeptídicas que são sensíveis a diversas condições de processamento, como métodos de preparação, armazenamento e tampões. Portanto, é essencial entender as mudanças de propriedades físicas durante o processo de fabricação. Utilizando técnicas de espalhamento de luz dinâmica (DLS) e estática (SLS), é possível avaliar agregação e fragmentação. A figura abaixo mostra os resultados de DLS para anticorpos terapêuticos não processados e processados. O eixo horizontal representa o tamanho, enquanto o eixo vertical mostra a distribuição da intensidade luminosa (Intensity(%)). Os anticorpos não processados (em azul) apresentam diâmetro médio de 11 nm, enquanto os processados (em vermelho) apresentam média de 50 nm, indicando a presença de agregados. Esses resultados sugerem alterações nos anticorpos antes e após o processamento. Além disso, o índice de polidispersidade (PdI) dos anticorpos não processados excede 0,1, com valor de 0,14, indicando uma ampla distribuição e sugerindo a presença de pequenos fragmentos. Isso coincide com os pesos moleculares absolutos obtidos no SLS para dois anticorpos terapêuticos, que apresentaram menores valores que o teórico de 145 kDa.

Ao monitorar sistematicamente as mudanças de tamanho durante o processo de fabricação usando DLS e SLS, torna-se possível confirmar agregação e fragmentação.

Tabela: Resultados das Medições de Espalhamento de Luz Estática

※ A massa molar ideal para amostras de anticorpos é 145 kDa
→ Monitorar a agregação e fragmentação durante o processo de fabricação com o uso combinado de DLS e SLS é possível

Otimização de Formulação Utilizando o Diâmetro Médio das Partículas (DLS)

Observação Temporal das Mudanças de Tamanho em Microemulsões Incorporadas com Fármacos

As características de tamanho das microemulsões são essenciais para garantir uma administração segura e eficaz. Monitorar mudanças na distribuição de tamanho por meio de DLS pode fornecer informações valiosas para otimizar a formulação. A seção superior mostra o impacto da incorporação de fármacos em microemulsões. O eixo horizontal é o tamanho, enquanto o eixo vertical mostra a distribuição de intensidade luminosa (Intensity(%)). O resultado em vermelho representa apenas a microemulsão e o verde inclui a microemulsão com o fármaco. A incorporação do fármaco desloca o pico principal de algumas dezenas de nm para a direita, indicando aumento de tamanho. O pico perto de 2 μm representa o fármaco insolúvel vazando da microemulsão. Na seção inferior, o diâmetro médio de microemulsões com fármacos foi monitorado ao longo do tempo após diluição. O eixo vertical representa o Z-ave (diâmetro médio das partículas). Na ausência de liberação de fármacos, o diâmetro médio deve se manter. Aumento de tamanho indica liberação de fármacos.

Assim, monitorar mudanças no diâmetro médio de microemulsões pode permitir a verificação do percentual de fármacos liberados.

Monitorando as mudanças de tamanho em microemulsões com o uso de DLS, a otimização da formulação pode ser alcançada.

→ O monitoramento da mudança de tamanho da microemulsão com base na distribuição de granulometria e no diâmetro médio das partículas apoia a otimização da formulação

Quantificação SVP em Altas Concentrações por Espalhamento de Luz (NTA)

Detecção de SVP em Altas Concentrações de BSA

No estágio final do processo de fabricação, a concentração de proteínas pode ser alta, tornando importante avaliar a estabilidade de dispersão neste estado.

A Análise de Rastreamento de Nanopartículas (NTA) detecta partículas nanométricas e submicrométricas em líquido, não visíveis sob microscópio óptico, sendo adequada para quantificação de SVP.

A figura abaixo analisa os SVPs nas soluções de BSA em diferentes concentrações usando NTA. Comparando as distribuições de tamanho de partículas em diferentes concentrações de BSA, observa-se que em 50 mg/mL (azul) quase não são detectadas partículas acima de 400 nm, enquanto concentrações mais elevadas mostram um aumento na proporção de partículas acima de 400 nm.

Assim, o uso de NTA permite medir as mudanças na concentração de SVPs induzidas pela concentração do amostra.

→ Visualizar e quantificar SVP em alta concentração é possível

A partir dos itens de avaliação desejados, clique para ser direcionado à página correspondente.

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