Técnicas de evaluación de propiedades físicas en el desarrollo de biofármacos: Proceso de fabricación

por Malvern Panalytical, Tuesday, 17th August 2021

Se presenta una guía de los aspectos a evaluar en cada etapa del desarrollo de biofármacos y las técnicas de medición de Malvern Panalytical que permiten dicha evaluación. En esta página se detallará el «Proceso de fabricación».

Una vez que se determinan las condiciones de la formulación, el siguiente paso es la ampliación de escala. A medida que avanza el proceso de fabricación, pueden surgir agregados submicrónicos insolubles (SVP de 100-1000 nm) que no se observaban a pequeña escala. Se ha informado que los SVP están asociados con un aumento del riesgo de inmunogenicidad. El sistema inmunológico de los pacientes puede reconocer los agregados de proteínas como partículas infecciosas, como los virus, y provocar respuestas inmunológicas no deseadas. Las técnicas de medición de Malvern Panalytical apoyan la evaluación de SVP en la ampliación de escala.

Evaluación de cambios de tamaño mediante diámetro medio de partículas y PdI (DLS・SLS)

Comparación de cambios de tamaño de anticuerpos antes y después del proceso de fabricación

Las proteínas están formadas por cadenas polipeptídicas sensibles a diversas condiciones de procesamiento como métodos de preparación, almacenamiento y tampones, por lo que es importante entender los cambios en las propiedades físicas durante el proceso de fabricación. Usando dispersión dinámica de luz (DLS) y dispersión estática de luz (SLS), es posible evaluar la agregación y fragmentación. La figura siguiente muestra los resultados de DLS de un anticuerpo terapéutico antes y después del tratamiento. El eje horizontal representa el tamaño y el eje vertical representa la distribución de intensidad de luz (Intensidad(%)). El diámetro medio de partículas en la muestra de anticuerpos sin tratar (azul) es de aproximadamente 11 nm, mientras que el diámetro medio de la muestra tratada (rojo) es de aproximadamente 50 nm, lo que indica la presencia de agregados. Estos resultados sugieren cambios en la muestra de anticuerpos antes y después del tratamiento. Además, la muestra de anticuerpos no tratada también muestra un índice de polidispersidad (PdI) superior a 0.14, indicando una amplia distribución y sugiriendo la presencia de pequeños fragmentos de anticuerpos. Este resultado coincide con el peso molecular absoluto obtenido por SLS para dos anticuerpos terapéuticos presentados en la tabla, que es ligeramente inferior al valor teórico de 145 kDa.

Así, el monitoreo detallado de los cambios de tamaño en el proceso de fabricación mediante DLS y SLS permite confirmar agregación y fragmentación.

Tabla: Resultados de medición de dispersión estática de luz

※ El peso molecular ideal del anticuerpo es 145 kDa

→ Monitoreo más detallado de la agregación y fragmentación durante el proceso de fabricación combinando DLS y SLS

Optimización de formulaciones mediante diámetro medio de partículas (DLS)

Observación temporal de cambios de tamaño en microemulsiones con fármacos integrados

Las características de tamaño de una microemulsión son esenciales para asegurar una administración segura y eficiente. Al monitorear el cambio en la distribución de tamaño mediante DLS, se puede obtener información valiosa para optimizar la formulación. La parte superior muestra los efectos de la integración de fármacos en la microemulsión. El eje horizontal representa el tamaño y el eje vertical representa la distribución de intensidad de luz (Intensidad(%)). Rojo sólo microemulsión, verde microemulsión + fármaco. Se confirma que la integración del fármaco desplaza el pico principal sin fármaco, situado en decenas de nm, hacia la derecha, indicando un aumento de tamaño. El pico cercano a 2 μm representa el fármaco insoluble que ha salido de la microemulsión. La parte inferior monitorea el diámetro promedio después de diluir la microemulsión con fármaco a lo largo del tiempo. El eje vertical representa el promedio Z del diámetro de partículas. Si el fármaco no es liberado, el diámetro promedio debe permanecer constante, por lo que el aumento de tamaño está vinculado a la fuga de fármaco.

Así, al seguir los cambios en el diámetro promedio de una microemulsión, se puede verificar la proporción de fármaco liberado.

De este modo, mediante el uso de DLS para monitorear los cambios de tamaño en una microemulsión, es posible optimizar la formulación.

→ Optimización de formulaciones mediante monitoreo de cambios de tamaño en microemulsiones usando distribución de tamaño de partículas y diámetro medio de partículas

Cuantificación de concentración de SVP mediante dispersión de luz (NTA)

Detección de SVP mediante alta concentración de BSA

En etapas tardías del proceso de fabricación, la concentración de proteínas aumenta considerablemente, por lo que es importante evaluar la estabilidad de dispersión en este estado.

El análisis de seguimiento de nanopartículas (NTA) permite detectar partículas submicrónicas ocultas al microscopio óptico presentes en líquidos, adecuado para cuantificar concentración de SVP.

El siguiente gráfico muestra el análisis mediante NTA de SVP en soluciones de BSA con diferentes concentraciones bajo la misma formulación. Al comparar la distribución de tamaño de partícula para cada concentración de BSA, se observa que a 50 mg/mL (azul) apenas se detectan partículas mayores a 400 nm, y la proporción de partículas mayores a 400 nm aumenta con la concentración.

De este modo, NTA permite medir los cambios de concentración de SVP provocados por la concentración de la muestra.