Калориметрия — это метод измерения изменений температуры, возникших в результате химических реакций или физических событий.

Принцип калориметрии основан на утверждении о том, что все химические реакции влекут за собой изменение энергии, обычно сопровождающееся выделением тепла (экзотермические) или его поглощением (эндотермические). Микрокалориметрия является исключительно высокочувствительным методом, выявляющим даже самые незначительные изменения температуры в образцах малого объема, что дает возможность использовать ее при разработке биоматериалов.

Микрокалориметрия используется для изучения реакций, в которых участвуют биомолекулы, включая взаимодействия молекул и конформационные изменения, например сворачивание белка. Области применения варьируются от подтверждения целевого связывания при разработке низкомолекулярных лекарственных препаратов до разработки стабильных биотерапевтических препаратов.

Эти процессы часто изучают, используя два метода калориметрии: изотермическую титрационную калориметрию (ITC) и дифференциальную сканирующую калориметрию (DSC).

Изотермическая титрационная калориметрия (ITC)

Изотермическая титрационная калориметрия (ITC) используется для изучения связывающих свойств биомолекул. Это основной инструмент разработки и изучения лекарственных препаратов и регулирования взаимодействия белков. Изотермическая титрационная калориметрия (ITC) позволяет напрямую измерить тепло, выделяемое или поглощаемое в процессе связывания биомолекул. Это обеспечивает точное определение констант связывания (KD), стехиометрии реакции (n), энтальпии (∆H) и энтропии (ΔS).

Области применения изотермической титрационной калориметрии (ITC):

  • Количественная оценка сродства связывания.
  • Подбор и оптимизация потенциальных препаратов.
  • Измерение термодинамических параметров и активной концентрации.
  • Характеризация механизма действия.
  • Подтверждение намеченных целей связывания при исследовании низкомолекулярных препаратов.
  • Определение специфики и стехиометрии связывания.
  • Валидация значений IC50 и EC50 во время составления списка потенциальных препаратов.
  • Измерение кинетических параметров ферментов.

Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC)

Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC) — это метод, помогающий понять принципы стабильности белков и других биомолекул. Она широко применяется в белковой инженерии, рациональной разработке лекарственных препаратов и биофармацевтике, где основной целью является разработка стабильных белков.

Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC) — это важнейший метод термического анализа, обеспечивающий измерение изменения тепла, возникающего в биомолекуле в процессе контролируемого увеличения или уменьшения температуры, что делает возможным изучение материалов в их нативной форме.

Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC) применяется для следующих задач: 

  • Характеризация и выбор наиболее стабильных белков / потенциальных препаратов для биотерапевтических разработок.
  • Исследование взаимодействия лигандов.
  • Быстрая оптимизация условий очистки и производства.
  • Простое и быстрое определение оптимальных условий для жидких препаратов.
  • Быстрый анализ индикации стабильности для целевых белков, используемый для скрининга.