在静脉输液袋给药过程中，确保单克隆抗体（mAbs）的稳定性至关重要，因为弱相互作用（如氢键、疏水和静电相互作用）可能导致抗体聚集和失活。通过在开发早期检测并量化分子吸附与解吸附行为，可有效降低相容性风险并避免晚期失败的风险。在此，我们以一个案例为例，展示了如何利用QSense耗散型石英晶体微天平技术（QCM-D）分析mAb在静脉输液袋材料聚丙烯（PP）和低密度聚乙烯（LDPE）上的吸附特性。
静脉输液袋给药中单克隆抗体的稳定性
当使用静脉输液袋进行单克隆抗体给药时，理解和促进单克隆抗体（mAb）的稳定性至关重要1。由弱相互作用（如氢键、疏水和静电相互作用）引起的物理不稳定性可能导致物理聚集，进而导致单克隆抗体失活。单克隆抗体通常需要定制的配方溶液。配方中的某些成分被称为辅料。辅料在配方开发过程中对单克隆抗体的稳定性起着关键作用。
根据Lumry-Eyring模型2，mAb与材料表面的初始接触可能引发表面诱导应力反应，导致抗体从天然态（N）经解折叠态（U）最终转化为失活态（D），有许多因素可能导致这种转变，每个步骤都有其时间常数。下面这个看似简单的模型可以扩展到包括从天然到失活mAb的几个不同步骤。
N ↔ U → D Lumry Eyring 模型
分析生物制剂对静脉输液袋材料的吸附情况，尽早发现潜在的不相容性
分析生物制剂和辅料在静脉输液袋材料上的吸附情况，可以及早发现潜在的不相容性。QSense QCM-D分析可用于精确测量抗体吸附动态，从而深入揭示不相容性发生的时机、原因等深层反应机制及解决方案。
本研究展示了QCM-D检测mAb在静脉输液袋中使用的聚合物表面（例如聚丙烯 (PP) 和低密度聚乙烯 (LDPE)）吸附的能力。重点关注Lumry-Eyring模型中的初始阶段，使用声学比 ( Dn/fn) 来深入了解mAb层与静脉输液袋初次接触时的性质。值得注意的是，虽然表面相互作用是失活的先决条件，但未必直接导致失活。
实验方案
在QCM-D芯片表面分别涂覆聚丙烯（PP）或低密度聚乙烯（LDPE），以模拟静脉输液袋的材质。采样顺序如下：
结果
图1所示的时间分辨 QCM-D 数据，展示了mAb与静脉输液袋模拟材料LDPE和PP之间的相互作用动态，并能够对所研究的不同表面进行分析和比较。
图 1. QCM-D数据，Δf和ΔD，显示了时间分辨的mAb表面与静脉输液袋模拟材料LDPE和PP之间的相互作用。
比较mAb吸附步骤中的最大Δf（图2A）和ΔD（图2B）响应，可以发现：
机制见解
绘制声学比率 ΔD/ Δf （图 2C）可以发现其他方面和见解：
图2. QCM-D数据比较。A）在mAb吸附和冲洗步骤中的测得频率变化Δf。B）在mAb吸附和冲洗步骤中测得的耗散变化ΔD。C）在mAb吸附和冲洗步骤中测得的声学比ΔD/Δf。
结论
在使用输液袋给药时，了解并提升单克隆抗体（mAb）的稳定性至关重要。我们利用了QSense耗散型石英晶体微天平分析技术（QCM-D），探究了mAb在静脉输液袋常用的聚丙烯(PP)和低密度聚乙烯(LDPE)材料上的吸附动力学。研究结果表明：QCM-D技术能有效评估mAb与输液袋材料的相互作用。研究发现：
– mAb与两种表面PP和LDPE均存在强结合
– 表面饱和行为差异反映了不同作用机制
– 相似的声学比表明了在两种表面形成的mAb层具有相似的刚性。
QSense QCM-D技术为生物制剂与材料相容性研究提供了重要工具，可指导稳定mAb制剂开发并有效降低后期发现不相容性风险。
延伸阅读：利用QCM-D评估表面活性剂的保护作用
作为本研究的延伸，我们分析了单克隆抗体 (mAb)与非离子表面活性剂共混后在 PP 和 LDPE 表面的吸附情况。下载下方白皮书，了解更多关于本研究的信息，以及利用QSense耗散型石英晶体微天平分析评估生物制药制剂的稳定性和材料相容性。
参考文献：
相关芯片表面：
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