Daļiņu un proteīnu stabilitātes analizators, augstas ražības, Zetasizer Core
Malvern Panalytical Zetasizer Core ir augstas caurlaidības analizators nanodaļiņu, proteīnu un bioloģisko preparātu izmēru, agregācijas un stabilitātes izpētei. Apvieno DLS un SLS metodes, bet Core DSF versija papildus nosaka proteīnu strukturālo un termisko stabilitāti. Mērījumi tiek veikti standarta 96, 384 vai 1536 iedobju mikroplatēs.
Zetasizer Core ir Malvern Panalytical jaunās paaudzes augstas caurlaidības bioloģisko preparātu un nanodaļiņu analizators, kas paredzēts zinātniskajai pētniecībai, biofarmaceitisko produktu izstrādei un stabilitātes novērtēšanai.
Atšķirībā no tradicionālajiem Zetasizer analizatoriem, kuros paraugus mēra atsevišķās kivetēs, Zetasizer Core izmanto standarta 96, 384 un 1536 iedobju mikroplates. Tas ļauj automatizēti analizēt lielu skaitu paraugu, salīdzināt dažādas formulācijas un ievērojami samazināt manuālo darbu.
Iekārta apvieno vairākas savstarpēji papildinošas analīzes metodes:
- Dinamiskā gaismas izkliede (DLS) — proteīnu un nanodaļiņu hidrodinamiskā izmēra, izmēru sadalījuma un agregācijas noteikšanai.
- Statiskā gaismas izkliede (SLS) — molekulmasas un daļiņu savstarpējās mijiedarbības raksturošanai, tostarp koloidālās stabilitātes novērtēšanai.
- Diferenciālā skenējošā fluorimetrija (DSF) — Core DSF modelī proteīnu strukturālās un termiskās stabilitātes, denaturācijas un mijiedarbības procesu izpētei.
Apvienojot šīs metodes vienā instrumentā, iespējams vienlaikus novērtēt vairākus stabilitātes aspektus un labāk saprast, kāpēc konkrēta bioloģiskā molekula vai formulācija noteiktos apstākļos kļūst nestabila.
Augsta paraugu caurlaidība un automatizācija
Zetasizer Core izmanto plaši pieejamas laboratorijas mikroplates, tāpēc nav nepieciešami specifiski, tikai šim instrumentam paredzēti paraugu trauki.
Atkarībā no plates formāta un mērīšanas metodes nepieciešamais parauga tilpums var būt tikai 4 µL. Iekārta spēj apstrādāt līdz 192 paraugiem minūtē noteiktos mērīšanas režīmos.
Precīza temperatūras kontrole ļauj veikt gan mērījumus konstantā temperatūrā, gan automatizētus temperatūras skenēšanas eksperimentus, piemēram, proteīnu denaturācijas un agregācijas procesu izpētei.
ZS Discover — programmatūra augstas caurlaidības analīzei
Zetasizer Core izmanto jauno ZS Discover programmatūru, kas īpaši izstrādāta darbam ar lielu paraugu skaitu un vairāku analīzes metožu kombinēšanai.
Programmatūras galvenās iespējas:
- Vienkārša eksperimentu izveide — intuitīva darba vide, kurā mērījumus iespējams sagatavot un sākt ar minimālu darbību skaitu.
- Automātiska datu apstrāde — DLS, SLS un, attiecīgajā modelī, DSF rezultātu analīze vienotā vidē.
- Adaptive Correlation — Zetasizer Advance sērijā izmantotie adaptīvie DLS datu apstrādes algoritmi augstas kvalitātes rezultātu iegūšanai.
- Automātiska termisko pāreju analīze — Core DSF versijā programmatūra identificē proteīnu strukturālās izmaiņas, tostarp vairākas denaturācijas pārejas.
- Daudzu paraugu salīdzināšana — piemērota formulāciju, koncentrāciju, pH un temperatūras ietekmes sistemātiskai izpētei.
- Paraugu un šķīdinātāju datubāzes — palīdz standartizēt analīzes un atkārtoti izmantot mērīšanas metodes.
- Datu eksportēšana un atskaites — rezultātu dokumentēšanai un turpmākai analīzei.
Regulētām laboratorijām paredzēta arī OmniTrust datu integritātes un 21 CFR Part 11 prasību atbalsta funkcionalitāte, kuras pieejamība plānota 2027. gadā.
Galvenās priekšrocības
- Vairāku stabilitātes parametru noteikšana vienā iekārtā.
- Līdz 1536 paraugu pozīcijām vienā mikroplatē.
- Neliels nepieciešamais parauga tilpums — no 4 µL.
- Augsta paraugu caurlaidība un automatizēta datu analīze.
- Proteīnu agregācijas, koloidālās un strukturālās stabilitātes izpēte.
- Savietojamība ar standarta mikroplatēm un automatizētām laboratoriju sistēmām.
Zetasizer Core ir īpaši piemērots laboratorijām, kurās nepieciešams sistemātiski salīdzināt lielu skaitu bioloģisko molekulu, nanodaļiņu vai formulāciju, izvērtējot to izmērus, agregāciju un stabilitāti dažādos apstākļos.
Biofarmaceitisko preparātu izstrāde
Bioloģisko zāļu kandidātu izpēte un atlase agrīnās izstrādes stadijās. DLS, SLS un DSF mērījumu kombinācija palīdz novērtēt agregācijas tendences, starpmolekulāro mijiedarbību un proteīnu termisko stabilitāti, lai izvēlētos perspektīvākās molekulas turpmākai izstrādei.
Monoklonālo antivielu pētniecība
Monoklonālo antivielu un to variantu salīdzināšana pēc izmēra, agregācijas tendencēm, koloidālās stabilitātes un termiskās izturības. Iespējams analizēt dažādu pH, buferšķīdumu un formulācijas sastāvdaļu ietekmi uz antivielu stabilitāti.
Proteīnu pētniecība un strukturālā bioloģija
Proteīnu stabilitātes, denaturācijas, agregācijas un molekulāro mijiedarbību izpēte. Core DSF modelis ļauj noteikt proteīnu termiskās pārejas un salīdzināt strukturālo stabilitāti dažādos šķīduma apstākļos.
Formulāciju izstrāde un optimizācija
Liela skaita formulāciju paralēla pārbaude, mainot pH, sāļu koncentrāciju, buferšķīdumu sastāvu un palīgvielas. Tas palīdz identificēt apstākļus, kuros proteīni un citas bioloģiskās molekulas saglabā vislabāko stabilitāti.
Lipīdu nanodaļiņas un zāļu piegādes sistēmas
Lipīdu nanodaļiņu (LNP), nanoemulsiju un citu nanodaļiņu sistēmu izmēra, polidispersitātes un agregācijas novērtēšana. Īpaši noderīgs formulāciju salīdzināšanai un stabilitātes izmaiņu kontrolei dažādos uzglabāšanas apstākļos.
Biotehnoloģija un molekulārā bioloģija
Rekombinanto proteīnu, enzīmu un citu biomolekulu raksturošana. Iekārtu var izmantot proteīnu stabilitātes pētījumos, molekulu variantu atlasei un mijiedarbības eksperimentiem.
Zinātniskā pētniecība un akadēmiskās laboratorijas
Universitāšu, pētniecības institūtu un koplietošanas laboratoriju vajadzībām, kurās tiek veikti daudzveidīgi proteīnu, biomolekulu un koloidālo sistēmu pētījumi. Mikroplašu formāts ļauj efektīvi analizēt lielas paraugu sērijas un automatizēt atkārtojamus eksperimentus.
Farmaceitiskā kvalitātes kontrole un procesu attīstība
Bioloģisko preparātu izmēru, agregācijas un stabilitātes kontrole, ražošanas partiju salīdzināšana un procesu optimizācija. Standartizētie mērījumi palīdz novērtēt produkta īpašību izmaiņas izstrādes un ražošanas laikā.
Līgumprojektu pētniecības un ražošanas organizācijas (CRO/CDMO)
Daudzu klientu paraugu un formulāciju analīze ar augstu caurlaidību. Automatizēta mērījumu veikšana un vienota datu apstrāde palīdz nodrošināt efektīvu laboratorijas darbu un salīdzināmus rezultātus dažādos projektos.
Zetasizer Core apvieno līdz trim savstarpēji papildinošām analīzes metodēm — dinamisko gaismas izkliedi (DLS), statisko gaismas izkliedi (SLS) un diferenciālo skenējošo fluorimetriju (DSF).
Mērījumi tiek veikti standarta mikroplatēs, ļaujot automatizēti analizēt daudzus paraugus vienā eksperimentā.
1. Dinamiskā gaismas izkliede (DLS) — daļiņu izmērs un agregācija
DLS metode nosaka daļiņu un makromolekulu hidrodinamisko izmēru, analizējot izkliedētās lāzera gaismas intensitātes svārstības.
Šķidrumā esošās daļiņas nepārtraukti pārvietojas Brauna kustības rezultātā. Mazākas daļiņas difundē ātrāk nekā lielākas, tādēļ to radītās izkliedētās gaismas intensitātes svārstības atšķiras.
Programmatūra analizē šīs svārstības un, izmantojot Stoksa–Einšteina vienādojumu, aprēķina daļiņu hidrodinamisko diametru.
Galvenie rezultāti:
- Vidējais hidrodinamiskais diametrs (dH).
- Polidispersitātes indekss (PDI).
- Daļiņu izmēru sadalījums.
- Agregācijas un daļiņu izmēru izmaiņas dažādos apstākļos.
DLS metode ir īpaši jutīga pret lielāku agregātu klātbūtni, tāpēc to plaši izmanto proteīnu un nanodaļiņu stabilitātes izpētē.
2. Statiskā gaismas izkliede (SLS) — molekulmasa un koloidālā stabilitāte
SLS metode analizē izkliedētās gaismas vidējo intensitāti, lai iegūtu informāciju par makromolekulu molekulmasu un savstarpējo mijiedarbību šķīdumā.
Veicot mērījumus dažādās parauga koncentrācijās, iespējams aprēķināt:
- Vidējo molekulmasu (Mw).
- Otro viriālo koeficientu (A₂/B₂₂).
- Proteīnu savstarpējās pievilkšanās vai atgrūšanās tendences.
B₂₂ raksturo molekulu savstarpējo mijiedarbību šķīdumā. Negatīvas vērtības parasti norāda uz dominējošu pievilkšanos, savukārt pozitīvas — uz atgrūšanos.
Papildus no DLS mērījumu atkarības no koncentrācijas iespējams noteikt mijiedarbības parametru kD, kas palīdz novērtēt proteīnu koloidālo stabilitāti.
Šie parametri ir īpaši nozīmīgi biofarmaceitisko formulāciju izstrādē, jo palīdz identificēt apstākļus, kas var veicināt proteīnu pašasociāciju un agregāciju.
3. Diferenciālā skenējošā fluorimetrija (DSF) — proteīnu strukturālā stabilitāte
DSF metode, kas pieejama Zetasizer Core DSF modelī, nosaka proteīnu strukturālās izmaiņas, pakāpeniski paaugstinot vai pazeminot parauga temperatūru.
Tiek izmantota proteīnu dabiskā jeb iekšējā fluorescence, ko galvenokārt rada aromātiskās aminoskābes, piemēram, triptofāns.
Mainoties proteīna telpiskajai struktūrai, mainās arī fluorescences intensitāte un spektrālās īpašības. Analizējot šīs izmaiņas temperatūras funkcijā, iespējams noteikt:
- Tm — proteīna termiskās pārejas jeb denaturācijas viduspunkta temperatūru.
- Tonset — temperatūru, pie kuras sākas konstatējamas strukturālās izmaiņas.
- Tagg — agregācijas sākuma temperatūru, kuru iespējams noteikt ar gaismas izkliedes mērījumiem.
DSF ļauj arī pētīt ligandu saistīšanās un šķīduma sastāva ietekmi uz proteīna stabilitāti.
4. Kombinētās analīzes priekšrocības
Apvienojot DLS, SLS un DSF, iespējams novērtēt trīs savstarpēji saistītus stabilitātes aspektus:
- Strukturālā stabilitāte — cik labi proteīns saglabā savu telpisko struktūru.
- Koloidālā stabilitāte — kā molekulas savstarpēji mijiedarbojas un cik izteikta ir to asociācijas tendence.
- Agregācijas uzvedība — vai un kādos apstākļos veidojas lielāki daļiņu agregāti.
Šāda pieeja palīdz atšķirt strukturālu nestabilitāti no nelabvēlīgām molekulu savstarpējām mijiedarbībām un labāk izprast agregācijas cēloņus.
Vienas mikroplates izmantošana samazina nepieciešamību paraugus pārvietot starp dažādām iekārtām un ļauj iegūt savstarpēji salīdzināmus rezultātus līdzīgos eksperimenta apstākļos.
| Parametrs | Zetasizer Core | Zetasizer Core DSF |
|---|---|---|
| Mērīšanas metodes | DLS, SLS | DLS, SLS, DSF |
| Daļiņu izmēru diapazons (DLS) | 0,6–2000 nm | 0,6–2000 nm |
| Minimālais DLS mērījuma laiks | 1 s | 1 s |
| DLS rezultāti | dH, PDI, izmēru sadalījums | dH, PDI, izmēru sadalījums |
| Molekulmasas diapazons (SLS) | <1000 Da līdz 1 MDa | <1000 Da līdz 1 MDa |
| SLS izšķirtspēja | 5 % vai 5 kDa* | 5 % vai 5 kDa* |
| Koloidālās stabilitātes parametri | kD, A2/B22 | kD, A2/B22 |
| DSF — termiskās stabilitātes analīze | — | Jā |
| DSF fluorescences ierosme | — | 280 nm |
| DSF fluorescences detektēšana | — | 330 un 350 nm |
| Termiskās stabilitātes parametri | — | Tm, Tonset, Tagg |
| Mikroplašu formāti | 96, 384, 1536 iedobes | 96, 384, 1536 iedobes |
| Minimālais parauga tilpums | 4 µL | 4 µL |
| Temperatūras diapazons | 4–95 °C | 4–95 °C |
| Temperatūras maiņas ātrums | Līdz 3 °C/min | Līdz 3 °C/min |
| Gaismas izkliedes lāzers | 830 nm | 830 nm |
| Maksimālā paraugu caurlaidība | Līdz 192 paraugiem/min (SLS) | Līdz 192 paraugiem/min (SLS/DSF) |
| Programmatūra | ZS Discover | ZS Discover |
| Adaptīvā korelācijas analīze | Jā | Jā |
| Automatizētas laboratorijas integrācija | Pieejama opcija** | Pieejama opcija** |
| Izmēri (P × Dz × A) | 620 × 542 × 375 mm | 620 × 542 × 375 mm |
| Masa | 29 kg | 29 kg |
| Elektrobarošana | 100–240 V AC, 50/60 Hz | 100–240 V AC, 50/60 Hz |
* SLS izšķirtspēja: 5 % vai 5 kDa, atkarībā no tā, kura vērtība ir lielāka.
** Robotizētās integrācijas API pieejamība plānota no 2027. gada 1. ceturkšņa.
Minimālais 4 µL parauga tilpums attiecas uz 1536 iedobju mikroplatēm.
384 iedobju platēm minimālais tilpums ir 10 vai 40 µL, bet
96 iedobju platēm — 100 µL.
Maksimālā paraugu caurlaidība ir atkarīga no izvēlētās mērīšanas metodes
un eksperimenta konfigurācijas.
Zetasizer Core sērijā pieejami divi modeļi, kas paredzēti dažādiem bioloģisko preparātu un koloidālo sistēmu raksturošanas uzdevumiem.
Zetasizer Core
Aprīkots ar dinamiskās (DLS) un statiskās (SLS) gaismas izkliedes tehnoloģijām.
Piemērots daļiņu izmēru, agregācijas, molekulmasas un koloidālās stabilitātes noteikšanai. Optimāls risinājums laboratorijām, kurām nepieciešama augsta paraugu caurlaidība, formulāciju salīdzināšana un regulāra stabilitātes kontrole.
Zetasizer Core DSF
Papildus DLS un SLS ietver diferenciālās skenējošās fluorimetrijas (DSF) tehnoloģiju.
Ļauj vienlaikus novērtēt proteīnu strukturālo un koloidālo stabilitāti, termiskās pārejas un agregācijas procesus. Īpaši piemērots biofarmaceitisko preparātu, monoklonālo antivielu un citu proteīnu izstrādei un pētniecībai.
Mikroplašu formāti
Abi modeļi izmanto standarta laboratorijas mikroplates:
- 96 iedobju plates — lielākiem paraugu tilpumiem.
- 384 iedobju plates — plašākai paralēlai formulāciju analīzei.
- 1536 iedobju plates — maksimālai paraugu caurlaidībai un minimālam parauga patēriņam.
Atkarībā no plates formāta minimālais parauga tilpums var būt no 4 līdz aptuveni 100 µL.
Automatizācijas un datu pārvaldības iespējas
- ZS Discover programmatūra automatizētai mērījumu vadībai un analīzei.
- Svītrkodu lasītāja integrācija paraugu identificēšanai.
- Integrācija ar robotizētām mikroplašu apstrādes sistēmām.
- Smart Manager attālinātā tehniskā atbalsta iespējas.
- OmniTrust datu integritātes un regulētās vides prasību atbalstam.
Robotizētās integrācijas API un OmniTrust atbalsta pieejamība plānota no 2027. gada pirmā ceturkšņa.
