Toepassingen van Sproeidrogen, Electrospraying en Fysicochemische Karakteriseringstechnieken bij de Ontwikkeling van Proteïnepoeders voor Reconstitutie

Het onderzoek voor dit project was gericht op het verbeteren van het begrip van proteïnepoeders voor reconstitutie met betrekking tot formulering, het productieproces en proteïnestabiliteit. Het eerste deel van dit werk concentreerde zich op sproeidrogen en verdere verdieping van de bestaande kennis over de impact van formulering en procesparameters op de eigenschappen van verkregen monoklonale antilichaam (mAb) poeders voor reconstitutie. Door gebruik te maken van een design of experiments (DoE) benadering hebben we statistisch onderbouwd bewijs geleverd voor de reconstitutietijdverkorting en stabiliteit verbeterende eigenschappen van L-arginine HCl, L-histidine HCl, L-lysine HCl en polysorbaat 20 indien deze worden gecombineerd met een disaccharide in een gesproeidroogd mAb poeder voor reconstitutie. Daarnaast leverde het onderzoek verschillende statistische modellen op die de invloed van procesparameters op relevante poeder- en mAb-stabiliteitseigenschappen beschrijven. Het tweede deel van het project was gericht op het aantonen van de haalbaarheid van electrospraying als droogtechniek van volledig waterige proteïneoplossingen. Dit is van belang aangezien er hieromtrent weinig informatie beschikbaar is vanwege de relatief nieuwe toepassing van electrospraying als deeltjesvormingstechniek, laat staan dat er veel informatie beschikbaar is met betrekking tot het gebruik van electrospraying als een droogtechniek voor sterk geleidende vloeistoffen, zoals waterige oplossingen, die hoge concentraties ioniseerbare moleculen, zoals proteïnen, bevatten. De studie gebruikte een DoE-benadering en gaf een beter inzicht in de manier waarop verschillende formuleringscomponenten die traditioneel gebruikt worden voor het stabiliseren van vries- en gesproeidroogde proteïneformuleringen en runderserumalbumine (BSA) de relevante fysisch-chemische eigenschappen en het electrospraying proces beïnvloeden. Het laatste deel van ons werk was gewijd aan het vergroten van het inzicht in hoe solid state-dynamica een invloed hebben op en worden beïnvloed door de (opslag) stabiliteit van real-world proteïnepoederformuleringen en hun respectievelijke samenstellingen. Hiertoe werden twee technieken gebruikt die gevoelig zijn voor sub-glastransitie events om gesproeidroogde BSA- en mAb-formuleringen te analyseren: dynamic mechanical analysis (DMA) en terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS). De verkregen resultaten toonden zowel de mogelijkheden als de resterende uitdagingen voor het analyseren van de dynamica van gesproeidroogde proteïneformuleringen met behulp van deze technieken. DMA werd als de meest eenvoudige van de geteste technieken bevonden met betrekking tot de interpretatie van de gemeten responsen en hun relatie met transitie events. Dit laatste is te wijten aan de brede toepassing van DMA in het gebied van de polymeerwetenschap. Hoewel zowel THz-TDS als DMA gevoelig bleken te zijn voor verschillen in samenstelling van de gesproeidroogde proteïneformuleringen die getest werden, is verder onderzoek vereist voordat een ondubbelzinnige correlatie tussen de gemeten responsen en de vaste-toestand-proteïnestabiliteit kan worden geclaimd.