Thermal Gradient Mid- and Far-Infrared Spectroscopy as Tools for Characterization of Protein Carbohydrate Lyophilizates.
Thermal Gradient Mid- and Far-Infrared Spectroscopy as Tools for Characterization of Protein Carbohydrate Lyophilizates.
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DOI：
10.1021/acs.molpharmaceut.7b00568
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发表时间：
2017-10-02
影响因子：
4.9
通讯作者：
Zeitler JA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mensink MA;Šibík J;Frijlink HW;van der Voort Maarschalk K;Hinrichs WLJ;Zeitler JA
蛋白质药物在现代医学中发挥着重要作用。通常，这些蛋白质被配制成需要冷链加工的液体。为了绕过冷链并实现更好的储存稳定性，这些蛋白质可以在碳水化合物的存在下干燥。我们证明，热梯度中红外和远红外光谱（FTIR和THz-TDS，分别）可以提供有关流动性和分子间相互作用的固态蛋白质碳水化合物制剂的有用信息。在三种具有不同大小和蛋白质稳定能力的碳水化合物的存在下，将模型蛋白（BSA）冻干。在含有蛋白质和/或较大碳水化合物（寡糖或多糖）的制剂中，随着温度的升高，观察到流动性逐渐增加，缺乏对较小分子观察到的快速流动性的明显开始。此外，这两种技术都能够确定样品的玻璃化转变温度（Tg）。FTIR提供了额外的信息，因为它可以独立地监测Tg下蛋白质和碳水化合物谱带的变化。最后，THz-TDS证实了先前的发现，即蛋白质-碳水化合物相互作用随着碳水化合物分子量的增加而减少，这导致蛋白质稳定性降低。
Protein drugs play an important role in modern day medicine. Typically, these proteins are formulated as liquids requiring cold chain processing. To circumvent the cold chain and achieve better storage stability, these proteins can be dried in the presence of carbohydrates. We demonstrate that thermal gradient mid- and far-infrared spectroscopy (FTIR and THz-TDS, respectively) can provide useful information about solid-state protein carbohydrate formulations regarding mobility and intermolecular interactions. A model protein (BSA) was lyophilized in the presence of three carbohydrates with different size and protein stabilizing capacity. A gradual increase in mobility was observed with increasing temperature in formulations containing protein and/or larger carbohydrates (oligo- or polysaccharides), lacking a clear onset of fast mobility as was observed for smaller molecules. Furthermore, both techniques are able to identify the glass transition temperatures (Tg) of the samples. FTIR provides additional information as it can independently monitor changes in protein and carbohydrate bands at the Tg. Lastly, THz-TDS confirms previous findings that protein–carbohydrate interactions decrease with increasing molecular weight of the carbohydrate, which results in decreased protein stabilization.
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DOI：
10.1109/2944.571775
发表时间：
1996-09-01
影响因子：
4.9
作者：
Duvillaret, L;Garet, F;Coutaz, JL
通讯作者：
Coutaz, JL
DOI：
10.1364/josab.26.00a113
发表时间：
2009-09-01
影响因子：
1.9
作者：
Moller, Uffe;Cooke, David G.;Jepsen, Peter Uhd
通讯作者：
Jepsen, Peter Uhd
影响因子：
5.8
作者：
Souillac, PO;Middaugh, CR;Rytting, JH
通讯作者：
Rytting, JH
影响因子：
5.7
作者：
Cicerone, Marcus T.;Zhong, Qin;Tyagi, Madhusudan
通讯作者：
Tyagi, Madhusudan
影响因子：
2.8
作者：
Markelz, Andrea G.;Knab, Joseph R.;He, Yunfen
通讯作者：
He, Yunfen