Dynamic mass spectrometry probe for electrospray ionization mass spectrometry monitoring of bioreactors for therapeutic cell manufacturing.
Dynamic mass spectrometry probe for electrospray ionization mass spectrometry monitoring of bioreactors for therapeutic cell manufacturing.
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DOI：
10.1002/bit.26832
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发表时间：
2019-01
影响因子：
3.8
通讯作者：
Fedorov AG
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chilmonczyk MA;Kottke PA;Stevens HY;Guldberg RE;Fedorov AG
治疗性细胞的大规模制造需要具有通过监测分泌的生物分子关键质量属性（CQA）实现的在线反馈控制的生物反应器技术。电喷雾电离质谱（ESI-MS）是一种高灵敏度的无标记检测和鉴定生物分子的方法，但在分析前需要大量的样品制备，使得ESI-MS的在线应用具有挑战性。我们提出了一种微制造的，单片集成的设备，能够连续的样品收集，处理，并直接注入ESI-MS检测高盐溶液中的生物分子。动态质谱探针（DMSP）使用微流体质量交换器，通过去除干扰盐来快速调节样品以进行在线MS分析，同时将MS信号增强剂引入样品以进行灵敏的生物分子检测。利用这种主动调节能力增加MS信号强度和信噪比。因此，对低浓度生物分子的灵敏度显著提高，并且可以从化学复杂的样品中检测多种蛋白质。因此，DMSP具有作为新型分析工具的支持部分的巨大潜力，用于发现和监测与治疗性细胞制造相关的CQA。
Large-scale manufacturing of therapeutic cells requires bioreactor technologies with online feedback control enabled by monitoring of secreted biomolecular critical quality attributes (CQAs). Electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS) is a highly sensitive label-free method to detect and identify biomolecules, but requires extensive sample preparation before analysis, making online application of ESI-MS challenging. We present a microfabricated, monolithically integrated device capable of continuous sample collection, treatment, and direct infusion for ESI-MS detection of biomolecules in high-salt solutions. The dynamic mass spectrometry probe (DMSP) uses a microfluidic mass exchanger to rapidly condition samples for online MS analysis by removing interfering salts, while concurrently introducing MS signal enhancers to the sample for sensitive biomolecular detection. Exploiting this active conditioning capability increases MS signal intensity and signal-to-noise ratio. As a result, sensitivity for low-concentration biomolecules is significantly improved, and multiple proteins can be detected from chemically complex samples. Thus, the DMSP has significant potential to serve as an enabling portion of a novel analytical tool for discovery and monitoring of CQAs relevant to therapeutic cell manufacturing.
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