作者：Lisa Newey-Keane博士，马尔文仪器生物制药产品经理

    预测和测量蛋白质聚集，是生物制药配方中的一个重大难题。Lisa Newey-Keane博士描述了一种新型分析方法，可以方便地研究蛋白质的聚集。

    由于在药物研发总体经费支出中，生物分子研究工作所占的比重越来越大，因此分析测试在迅速发展的生物制药行业受到广泛关注。这些分子开发不仅成本高昂，而且受到严格监管，所以急需更适合、更严谨的分析测量方法。很多业内人士都提到，分析瓶颈是一个很令人担心的问题，可能会限制药物的开发。

    与小分子药物不同，蛋白质制剂是非合成或非结晶的，且本质上是不均匀的。正因为如此，对生物疗法的纯度和效力做出判定，要比对非生物分子复杂得多。例如，杂质来源繁多，包括以聚集体、错误折叠构象，或是以完全变性结构形式存在的生物分子。因此，用于保证和控制质量并提供预配方和配方必要数据所需的分析技术与制药业中的用于小分子药物的分析技术完全不同。这种复杂性和多变性，不仅给制造商，同样也给监管机构带来了许多新的挑战。

    挑选合适的候选分子会在其它分析中涉及各种物理化学测试过程，以排除那些有可能成为下游“问题分子”的分子。其中一个需要回答的最重要的问题是，这些分子将会在配方中有怎样的表现。而值得关注的重要领域是蛋白质聚集体，以及聚集可能引发的免疫反应。监管机构已经明确表达了对直径为0.2微米至2微米的蛋白质聚集体造成的潜在免疫原性的关注，但现有的粒径测定技术，尚不足以提供这一范围的量化数据。它们可以让你知道有这种粒径的粒子存在，但无法确定存在的数量。被应用于马尔文阿基米德系统的谐振质量测定（RMM ）技术能弥补这一缺陷，因为它不仅可以进行粒径测量，更重要的是能对直径为50纳米 - 5微米的粒子进行计数。 

技术简介

    共振质量测量主要是依靠一个可以检测质量变化的机械共振结构。质量增加或减少，可以使结构的共振频率上升或下降。由于可对频率进行非常精确的测定，这就为测量质量提供了基础。为了测量悬浮在液体上的微小颗粒的质量，共振器内置了微流体通道。当悬浮颗粒通过该结构时，它会改变共振器的整体质量，由此改变其共振频率。如图1所示，颗粒在位置1时进入共振器。当颗粒到达共振器末端的位置2时，对共振频率造成的偏移达到最大值。而当颗粒在位置3退出时，共振频率又恢复到基准线。

图1：在流体中测量粒子质量

    通过测量共振频率对基准线的偏移，可以实现对粒子质量的测量。对于具有上浮力的微粒，如油滴（见下文），则可以观测到相反的效果，共振频率会相对于基准线发生正偏移。

图2：共振质谱测量仪器的配置（马尔文阿基米德系统）

    采用共振质谱测量非常小的颗粒，需要使用自身质量很小的共振器。在马尔文阿基米德系统中，MEMS（微机电系统）传感器能满足这一要求。每个传感器芯片包括一个微流体网络和一个微小的悬臂，以一个特定的频率发生共振。悬臂中内置一个微流体通道。当仪器中的流体系统将样品推送经过通道时，悬臂的共振频率会发生变化。共振频率的变化通过激光测量，先聚焦到悬臂的顶端，然后将其发送到一个分离光电二极管探测器。

    每个粒子穿过传感器都会引起一次共振频率的变化，从而得到对样品中单个颗粒浮力质量精准的测量，无论这个数据是正是负。通过这样的测量，可以计算出粒子的质量、粒径（等效球）以及表面积。同时也可对样品浓度、密度、体积和多分散性进行整体测量。