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利用先進(jìn)的表面和界面分析技術(shù)解碼制藥的未來

界面過程在藥物研究、藥物開發(fā)和生產(chǎn)等多個領(lǐng)域中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，影響產(chǎn)品的效率和安全性。
瑞典百歐林科技有限公司提供針對薄膜特性以及表界面現(xiàn)象而量身定制的先進(jìn)分析產(chǎn)品解決方案。

應(yīng)用領(lǐng)域

1. 藥物開發(fā)

2. 藥物遞送

3. 藥物與表面相互作用

4. 生物材料與人體組織的相互作用

5. 生物傳感器開發(fā)

為什么選擇瑞典百歐林科技有限公司？

借助我們的解決方案，您可以分析例如藥物的負(fù)載和釋放動態(tài)，以及載體與生物環(huán)境的相互作用等，從而設(shè)計和優(yōu)化藥物遞送系統(tǒng)。您可以研究分子與細(xì)胞膜模型的相互作用，以了解病毒行為并開發(fā)有效的抗病毒策略來對抗現(xiàn)有和未來會出現(xiàn)的病毒威脅。此外，您可以分析活性藥物成分及輔料與容器和包裝材料之間的相互作用，以減少后期發(fā)現(xiàn)不兼容性的風(fēng)險。

評估生物藥品的穩(wěn)定性和材料相容性

在生物藥品開發(fā)階段篩查由表面誘導(dǎo)帶來的不穩(wěn)定性，有助于降低晚期發(fā)現(xiàn)不相容性的風(fēng)險，并在潛在問題導(dǎo)致項目延誤和產(chǎn)生非計劃成本之前，減輕這些危害的影響。QSense耗散型石英晶體微天平技術(shù)（QCM-D）可用于分析活性藥物成分和輔料與制造、存儲和給藥中使用的材料之間的相互作用。

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藥物粉末的潤濕性

潤濕性在許多固體和液體相互作用的工業(yè)應(yīng)用中起著重要作用。在制藥行業(yè)中，固體通常以粉末的形式存在。藥品粉末的濕潤性在配方、存儲和劑型性能中扮演著關(guān)鍵角色。

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抗體在氣-液界面的吸附

藥物分子在氣-液界面的吸附可能導(dǎo)致溶液中藥物的凈濃度經(jīng)過長時間儲存后降低。這可能導(dǎo)致患者使用劑量不足或者不準(zhǔn)確。通常使用表面活性劑來抑制吸附。為了更好地理解這個問題，可以使用耗散型石英晶體微天平來研究一下抗體的吸附動力學(xué)。

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讓我們找到適合您應(yīng)用的儀器！

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觀看網(wǎng)絡(luò)研討會回放——通過 QCM-D 篩查血清蛋白與 mRNA-LNPs 的結(jié)合親和力

觀看網(wǎng)絡(luò)研討會——使用 QCM-D 等體外檢測方法評估與人體血液接觸的生物材料引起的炎癥反應(yīng)

觀看網(wǎng)絡(luò)研討會——采用耗散型石英晶體微天平開發(fā)新型生物傳感檢測方法

觀看網(wǎng)絡(luò)研討會回放：概述——QCM-D 分析在病毒相關(guān)研究中的應(yīng)用

[表面處理和涂層/制藥]

在藥物的研究和開發(fā)中，存在大量的表面，需要考慮和量身定制其行為和性能，以便在與周圍環(huán)境的相互作用中獲取最佳性能。

這種典型的表面是最終產(chǎn)品的涂層如藥物片劑，其性質(zhì)顯著影響藥物化合物的遞送和釋放。 其他一些非常重要的表面是藥物在配制、儲存和給藥階段接觸的那些表面，以及每個表面相互作用可能影響藥物穩(wěn)定性的情況。

（一）藥物開發(fā)

QSense的納克級別質(zhì)量靈敏度為藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)提供了無限潛力。通過QSense進(jìn)行的研究活動包括：

1.各種實驗條件下，實時精確監(jiān)測小分子藥物與蛋白質(zhì)、細(xì)胞膜和RNA的相互作用。[1]

2.蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用[2]

3.小分子與RNA相互作用時，RNA的結(jié)構(gòu)變化[3]

（二）藥物遞送

QSense已被證明是一種成本效益高、時間效率高的技術(shù)，特別適用于表征脂質(zhì)納米顆粒（LNP）及其藥物遞送特性方面。大量文獻(xiàn)證明QSense可以用于：

1.分析血清蛋白與脂質(zhì)納米顆粒（LNP）的結(jié)合親和力[4]

2.生物分子（如siRNA和mRNA）在LNP上的結(jié)合與釋放[5]

3.將LNP遞送到目標(biāo)器官[6]

4.在無細(xì)胞環(huán)境中篩選血清蛋白與LNPs的結(jié)合親和力[7]

5.分析LNPs的表面修飾[8]

6.脂質(zhì)與生物活性分子（包括藥物、DNA和siRNA）的相互作用[9]

7.ApoE結(jié)合后對脂質(zhì)成分分布和整體LNP結(jié)構(gòu)的影響[24]

8.用于存儲功能化LNP的納米孔陣列[25]

9.提高LNPs核酸載荷遞送效率的LNP配方[26]

10.使用cDNA將微泡固定到支持的脂質(zhì)雙層上[27]

11.穩(wěn)定化立方體的嵌段共聚物與生物模擬脂質(zhì)膜的相互作用[28]

（三）制劑配方開發(fā)與優(yōu)化、生物制藥生產(chǎn)、貯存和給藥過程中的蛋白質(zhì)穩(wěn)定性分析

利用QSense耗散型石英晶體微天平分析評估生物制藥配方的穩(wěn)定性和材料相容性

在生物制藥的動態(tài)生命周期中，從初始研發(fā)創(chuàng)意到患者使用，穩(wěn)定性和材料兼容性至關(guān)重要。在生產(chǎn)、儲存和給藥過程中生物藥品與各種表面的復(fù)雜相互作用可能導(dǎo)致意外吸附、濃度降低或蛋白質(zhì)顆粒形成等挑戰(zhàn)。

主動篩查以降低風(fēng)險

及早發(fā)現(xiàn)潛在問題對于避免時間表的干擾和財務(wù)損失至關(guān)重要。在開發(fā)過程中，主動篩查由表面誘導(dǎo)的不穩(wěn)定性有助于降低后期失敗的風(fēng)險。QSense® QCM-D可以提供對生物制藥相互作用的全面分析，提供納米尺度的分子吸附、脫附和結(jié)構(gòu)變化的深入見解，以快速檢測不相容性。

QSense QCM-D作為生物制藥成功的早期評估工具的關(guān)鍵能力

·分析生物制藥與相關(guān)表面材料的相互作用
快速評估在生物藥品開發(fā)早期的生產(chǎn)、儲存和給藥各個環(huán)節(jié)中使用的材料對完整配方的影響。

·通過主動檢測不兼容性來最小化風(fēng)險
快速測量候選配方在相關(guān)表面上的吸附量，并確定減輕不相容性的方法。

·實時監(jiān)測抗體和輔料的吸附情況

了解表面活性劑的作用機制及其作為穩(wěn)定劑的潛力。

QSense進(jìn)行配方開發(fā)評估

·確定不同表面材料上的抗體吸附水平

·深入了解材料表面的分子排列

·識別哪些表面可能會引起不兼容性問題？

·評估輔料對抗體吸附的影響

·探索濃度、pH 值、溫度、表面材料或表面活性劑類型的變化如何影響吸附水平。

閱讀案例

下載，了解有關(guān)如何使用QSense耗散型石英晶體微天平技術(shù)來降低晚期發(fā)現(xiàn)不兼容性的風(fēng)險等更多信息。

下載白皮利用QSense耗散型石英晶體微天平分析評估生物制藥制劑的穩(wěn)定性和材料相容性書

典型案例包括：

1.藥物與聚合物、玻璃、金屬和金屬氧化物、硅油等表面的相互作用[10]，[11]，[12]，[13]，[14]，[15]，[16]

2.輔料在減少藥物-蛋白質(zhì)吸附到表面上的效果[17]

3.配方條件（濃度、pH值、溫度等）的影響； [18]

4.界面和界面應(yīng)力在生物制品開發(fā)中的影響[19]

*注：多達(dá) 200 種芯片，可根據(jù)用戶要求定制芯片表面

（四）生物材料與人體組織的相互作用

植入體和生物材料在人體內(nèi)的生物相容性是它們成功發(fā)揮作用的關(guān)鍵。QSense提供了在分子層面對植入體表面或生物材料與人體血液和組織相互作用的體外分析。

1.各種眼部護(hù)理配方與黏蛋白/細(xì)胞膜表面的相互作用[20]。

（五）生物傳感器開發(fā)

QSense也被廣泛用于蛋白質(zhì)生物傳感器和即時檢測傳感器等類型傳感器的開發(fā)中。

1.蛋白質(zhì)生物傳感器[21]，[22]

2.即時檢測傳感器(Point-of-care sensors)[23]

QSense QCM-D是一種表面敏感技術(shù)，可在納米尺度上檢測分子-表面的相互作用。它可用于分析吸附、解吸附和表面附著層結(jié)構(gòu)變化等現(xiàn)象。

QSense基于 QCM-D 技術(shù)

耗散型石英晶體微天平（QCM-D）是一種實時、表面敏感的技術(shù)，可以用于分析表面相互作用現(xiàn)象、薄膜形成和薄膜特性。

探索 QCM-D

QSense Omni 耗散型石英晶體微天平

QSense Omni 是由QCM-D技術(shù)的先驅(qū)者瑞典百歐林科技有限公司推動研發(fā)的新一代耗散性石英晶體微天平型號，是QCM-D新技術(shù)的集大成者。Omni比市面上任何一款QCM的靈敏度都要高，這使它能夠量化和監(jiān)測更小的分子、更快的過程，是研究生物過程非常理想的工具。QSense有超過 200多種芯片表面材料和涂層可供選擇，支持模擬真實生物環(huán)境和過程，以表征蛋白質(zhì)吸附速率、薄膜形成、吸附層剛性、鈣化、細(xì)胞附著等。

QSense Omni 耗散型石英晶體微天平

·能夠檢測芯片表面微小至24 ng/cm2的變化

·更快的流體交換（5倍于上代產(chǎn)品），提供更快和更清晰的樣品輸送

·全系列自動化功能，最小化用戶依賴性

·更簡化的工作流程和全新直觀的軟件界面，使更廣泛的用戶可以更加容易地使用QCM-D。

QSense優(yōu)勢

·直觀、自動化的實驗臺儀器

·易于在實驗室中實施

·蛋白質(zhì)相互作用的實時數(shù)據(jù)

·充分了解交互過程和機制

·所需樣品量低至 90μl

·從少量樣本中獲得有價值的結(jié)果

·幾小時內(nèi)即可獲得結(jié)果

·快速顯示最終結(jié)果

·可預(yù)編程的標(biāo)準(zhǔn)腳本

·易于設(shè)置和重現(xiàn)測量

多種芯片可選

用于生物制藥的QSense芯片

QSense芯片使您能夠測量多種用于抗體和其他生物藥物的生產(chǎn)、儲存和給藥相關(guān)的相關(guān)表面材料的相互作用——從金屬、玻璃材料到聚合物，例如不銹鋼、硼硅酸鹽玻璃和生物級聚合物。

QSense PDMS 芯片

PDMS是潤滑注射器和類似實驗室器具的好選擇，在這些器具中，保持存儲液體和生物樣品的完整性至關(guān)重要。此外，其熱絕緣和電絕緣特性可保護(hù)敏感樣品和部件。

發(fā)現(xiàn)滿足您需求的芯片

芯片是 QCM-D 實驗的核心。瀏覽市場上種類的芯片，找出哪種芯片材料和涂層適合您的研究需求。

（六）用于包衣片制造的潤濕性表征

藥片上的涂層有多種用途。 涂層用于掩蓋口味或氣味、保護(hù)藥物免受胃酸環(huán)境的侵蝕或保護(hù)胃內(nèi)膜免受侵襲性藥物的侵害。也可以設(shè)計涂層以控制藥物的釋放特征。 無論出于何種原因，涂層被應(yīng)用于片劑核心，并且成功的前提之一是涂層與片劑的良好粘附性。

為確保良好的粘附性，涂層制劑應(yīng)鋪展在片劑表面上。 如果有一些滲透到片劑的孔隙中，粘合力會增強。 可以通過接觸角和表面自由能測量來評估涂層制劑在片劑表面上的鋪展。 由于表面孔隙度也起作用，結(jié)合表面粗糙度測量和確定粗糙度校正的接觸角可以給這個問題提供更多的了解。

在某些情況下，由于會改變潤濕性質(zhì)，所以無法將藥物壓縮成片劑形式。 Washburn法因此經(jīng)常用于確定藥物化合物的接觸角。 Washburn法也被用于研究干法聚合物涂層等工藝中的潤濕性，其中聚合物粉末與不同添加劑的接觸角是令人感興趣的。

（七）藥物化合物的接觸角測量

制藥工業(yè)通常使用不同的粉末作為藥物化合物，因此了解粉末的潤濕行為對制藥工業(yè)非常重要。

粉末的潤濕性可以采用Sigma 700/701用Washburn方法來測量。 在Washburn法中，根據(jù)粉末與液體接觸時重量隨時間的增加計算得到接觸角。

參考文獻(xiàn)

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[生物界面/生物膜]

你在探索基于脂質(zhì)結(jié)構(gòu)的世界嗎?

基于脂質(zhì)結(jié)構(gòu)的生物膜和脂質(zhì)體等被廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域的研究。例如，在新的生物傳感器系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)、生物材料涂層和藥物輸送系統(tǒng)中，這些結(jié)構(gòu)作為惰性表面、生物相容性的表面、細(xì)胞膜模仿或運輸載體等應(yīng)用。

在生物膜的研究中，有兩種方法可以被利用?？梢栽诳諝?水界面上形成一個漂浮的生物膜模型結(jié)構(gòu)，使您能夠模擬細(xì)胞環(huán)境的特性和條件。

另一種方法是在固體基底上形成支撐的生物膜或脂基結(jié)構(gòu)。支持的脂質(zhì)雙層是脂質(zhì)層沉積在表面上，并由預(yù)先確定的脂質(zhì)比率組成，可能被標(biāo)記為不同的分子或嵌入膜蛋白。這些薄膜可以幫助了解生物過程，并作為生物材料制備的關(guān)鍵因素。它們還可以參與更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，如生物傳感器設(shè)計以及與各種生物或合成分子如配體、DNA、納米粒子、聚合物或其他脂質(zhì)結(jié)構(gòu)的相互作用。

在納米藥物的設(shè)計和開發(fā)中，以脂質(zhì)為基礎(chǔ)的納米結(jié)構(gòu)可以作為藥物運輸?shù)难芎桶邢蛐暂d體。將感興趣的藥物嵌入囊泡或膠束結(jié)構(gòu)中，適合特定的環(huán)境條件，在穩(wěn)定和減少毒性、延長循環(huán)時間、控制釋放率和改善組織靶向等方面加強藥物保護(hù)。

漂浮生物膜模型

大多數(shù)生物化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在細(xì)胞膜周圍或細(xì)胞內(nèi)的磷脂雙層膜。細(xì)胞膜會影響蛋白質(zhì)的折疊，并產(chǎn)生特定的會發(fā)生反應(yīng)的微環(huán)境。要了解和模擬實際的生物系統(tǒng)，必須在模擬自然條件的環(huán)境中研究這些相互作用。膜磷脂的朗格繆爾單分子膜已被證實是很好的生物膜模型系統(tǒng)。

朗格繆爾單層磷脂膜類似于半生物膜，可用作模型細(xì)胞膜，并已被文獻(xiàn)證實是生物系統(tǒng)的優(yōu)秀模型。在自由漂浮的單分子層中，分子的擴(kuò)散和動力學(xué)接近于它們在實際系統(tǒng)中的作用。在自然界中，大多數(shù)生物化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在生物膜界面，自由漂浮的模型膜允許分子的自然擴(kuò)散和遷移。為了研究細(xì)胞生物膜，Langmuir膜分析儀可以與除了Langmuir膜天平之外的各種傳感器和儀器相結(jié)合。其他的研究技術(shù)包括PM-IRRAS、BAM、SPOT、熒光顯微鏡和傳統(tǒng)的顯微鏡，這使得在單分子層中研究分子的相互作用、分子定位、堆積和微區(qū)形成成為可能。

模擬肺表面活性劑的行為

肺表面活性劑覆蓋肺的肺泡，在使呼吸變得更容易的過程中起著至關(guān)重要的作用。在吸入過程中，表面活性劑使組織的表面張力降低了約15倍，使肺泡膨脹更容易。在呼氣時，肺泡的表面積減少使表面活性劑更集中于表面。在呼氣結(jié)束時產(chǎn)生接近零的表面張力，這可以防止肺泡塌縮。

二棕櫚酰磷脂酰膽堿(DPPC)是一種存在于肺泡表面的磷脂。DPPC的高度有序固相在呼氣時維持在肺泡的近零表面張力。為了模擬肺泡中實際的表面活性劑行為，需要在近零表面張力下進(jìn)行測量。研究表明，KSV NIMA Langmuir緞帶滑障膜分析儀可以用來測量DPPC的近零表面張力。

應(yīng)用文摘:使用緞帶滑障膜分析儀達(dá)到高的單分子層表面壓：近零表面張力時的肺表面活性劑

支撐脂質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建

Langmuir- blodgett (LB)和Langmuir- Schaefer (LS)浸漬是兩種不同脂質(zhì)組成的磷脂雙層磷脂的制備方法。結(jié)合LB和LS方法，也可以創(chuàng)建一個脂質(zhì)組成不對稱磷脂雙分子層。例如，可以制備一些生物化學(xué)傳感器用于表面等離子體共振光譜、石英晶體微平衡測量和x射線光電子能譜。第三種方法是在QCM-D設(shè)置中，通過囊泡破裂和融合，直接在表面上制備支撐的磷脂雙層。

支撐生物膜-制備和表征

不管我們是在處理支撐的生物膜、脂質(zhì)體還是其他基于脂質(zhì)的結(jié)構(gòu)，都能夠使用QSense QCM-D在表面上對相關(guān)吸收和釋放過程進(jìn)行表征和驗證，這對理解、調(diào)整和優(yōu)化基于脂質(zhì)的系統(tǒng)非常重要。例如，可以在表面監(jiān)測支撐脂膜的形成動力學(xué)，并評估形成的雙層膜的質(zhì)量。也可以監(jiān)測隨后與脂質(zhì)膜的相互作用，如對膜結(jié)合分子的攝取或結(jié)合，或?qū)ζ淙毕莶糠值尿炞C。在納米醫(yī)學(xué)的背景下，可以表征以脂質(zhì)為基礎(chǔ)的納米結(jié)構(gòu)的吸收、傳遞和釋放過程，并且可以作為靶向藥物傳遞的血管。

[生物界面/生物分子相互作用]

生物分子相互作用分析

生物分子相互作用的分析是許多學(xué)科領(lǐng)域的焦點，從生物化學(xué)和生物技術(shù)到醫(yī)藥科學(xué)。是基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用研究和開發(fā)的焦點，生物分子相互作用研究的目標(biāo)是從純粹地獲得知識和理解生物系統(tǒng)和功能，到使用獲得的知識應(yīng)用于設(shè)計藥物、仿生傳感器以及提高我們的生活質(zhì)量的技術(shù)。

對生物分子相互作用的基本理解

例如，在基礎(chǔ)和應(yīng)用研究中，對脂類蛋白和蛋白-配體相互作用機制的基本認(rèn)識是一個目標(biāo)，在這些研究中，這些系統(tǒng)被研究和表征得到生物分子相互作用過程。

QSense QCM-D是一種實時檢測和監(jiān)測生物分子相互作用的方法，如結(jié)合和相互作用動力學(xué)以及分子層的結(jié)構(gòu)變化。該方法已被用于提高對目標(biāo)相互作用機制和配體結(jié)構(gòu)變化的理解。它也被用于探索分子的行為和疾病的起因，如蛋白質(zhì)折疊紊亂，多肽聚集成長而細(xì)的纖維、淀粉樣結(jié)構(gòu)等。

由于自然界中大多數(shù)的生物化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在由磷脂雙層膜或細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞膜上，膜會影響蛋白質(zhì)的折疊，并創(chuàng)造出反應(yīng)發(fā)生的特定微環(huán)境。要了解和模擬實際的生物系統(tǒng)，必須在模擬自然條件的環(huán)境中研究這些相互作用。膜磷脂的朗繆爾單分子膜已被證實為生物膜的優(yōu)良模型系統(tǒng)。在藥物探索發(fā)現(xiàn)中，藥物通過細(xì)胞壁滲透到細(xì)胞以及藥物與細(xì)胞膜的反應(yīng)是藥物傳遞的重要因素。這些可以通過研究藥物與漂浮生物膜模型的相互作用來評估。在食品工業(yè)中，過敏性蛋白的去除是非常重要的，通過分子水平的研究可以獲得更深入的理解。

應(yīng)用文摘:生物分子在細(xì)胞膜模型中的相互作用。

應(yīng)用研究與開發(fā)中的生物分子相互作用分析

一旦建立了生物分子相互作用行為領(lǐng)域的知識，就有可能使用這些新信息。在應(yīng)用科學(xué)中，例如在藥物探索、納米毒理學(xué)或生物傳感器的設(shè)計中，生物分子的相互作用是關(guān)鍵，而這些知識可以用來確定新化合物的目標(biāo)，并檢測潛在的新候選藥物。

在此背景下，QSense QCM-D被用于分析蛋白和蛋白與DNA的相互作用以及檢測抗體-抗原的相互作用。QCM-D對于小分子結(jié)合蛋白質(zhì)后的三級結(jié)構(gòu)的構(gòu)象變化非常靈敏，可用于設(shè)計、驗證和優(yōu)化藥物化合物。例如，研究淀粉樣生長抑制劑的影響，研究核酸受體的構(gòu)象影響和篩選化合物與細(xì)胞的相互作用和蛋白質(zhì)藥物靶點。

生物分子相互作用的知識也可以用來設(shè)計生物傳感器和檢測系統(tǒng)，在那里生物行為被模仿和使用，例如檢測和診斷疾病。

納米顆粒的毒性

納米粒子(NP)現(xiàn)在被應(yīng)用于許多不同的行業(yè)，包括化妝品、油漆和涂料。因此，對納米顆粒的毒性進(jìn)行了深入研究。由于其巨大的比表面積，吸入的納米顆粒可以誘導(dǎo)呼吸系統(tǒng)的肺部炎癥和不良免疫反應(yīng)。

Langmuir膜分析儀為研究納米顆粒對脂質(zhì)膜的影響提供了一種好的工具。研究了1wt %羥基磷灰石納米顆粒對天然肺表面活性劑(Infasurf)的等溫壓縮曲線的影響。在與納米顆粒接觸后，左側(cè)的等溫壓縮曲線有明顯的時間依賴性轉(zhuǎn)移，這表明了表面活性劑的抑制作用。

ACS Nano 2011, 5(8)， 6410-6416。2011美國化學(xué)學(xué)會版權(quán)所有。（經(jīng)許可）

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