Un estudio publicado en la revista Molecular Pharmaceutics , titulado “ Dynamic Properties of Novel Excipient Suggest Mechanism for Improved Performance in Liquid Stabilization of Protein Biologics ”, comparó el FM1000 con Polisorbato 20, Polisorbato 80 y Poloxámero 188.
Esta dinámica interfacial más rápida se asoció con una menor agregación de IgG y abatacept durante la agitación, lo que indica que la velocidad con la que el tensioactivo alcanza y estabiliza la interfaz es un factor importante en la protección de proteínas terapéuticas.
Los polisorbatos se utilizan ampliamente para proteger proteínas, pero la agitación aún puede generar agregación
En formulaciones biofarmacéuticas, Polisorbato 20 (PS20) y Polisorbato 80 (PS80) se utilizan para reducir la adsorción de proteínas en interfaces y limitar la formación de agregados y partículas. Esta aplicación ya estaba bien establecida antes del estudio con FM1000.
En 2015, el trabajo “Surfactant Effects on Particle Generation in Antibody Formulations in Pre-filled Syringes” evaluó formulaciones de anticuerpos monoclonales que contenían PS20 sometidas a agitación en jeringas precargadas y mostró su uso para reducir la adsorción en interfaces como silicona-agua y aire-agua y mitigar la formación de partículas.
La hipótesis fue que esta diferencia podría estar en la dinámica interfacial : no solo en la capacidad de reducir la tensión superficial , sino en la rapidez con la que el tensioactivo alcanza y estabiliza una nueva interfaz antes de que la proteína se adsorba en ella .
¿Qué es FM1000 y por qué se comparó con los tensioactivos convencionales?
Para ver la estructura molecular de FM1000 presentada en el estudio, haga clic aquí .
En el estudio, se evaluó como alternativa a tensioactivos ya utilizados en formulaciones de proteínas, principalmente Polisorbato 20, Polisorbato 80 y Poloxámero 188 .
La comparación se realizó porque estos tensioactivos convencionales ya se emplean para reducir interacciones no deseadas entre proteínas e interfaces, pero la estabilidad aún puede ser insuficiente en condiciones de agitación . El objetivo, por tanto, era verificar si FM1000 presentaba una dinámica interfacial diferente y si esa diferencia podía explicar una protección más eficiente frente a la agregación.
Comparación de la dinámica interfacial de FM1000, Polisorbato 20, Polisorbato 80 y Poloxámero 188
Los investigadores compararon el FM1000 con tres tensioactivos ya utilizados en formulaciones de proteínas: Polisorbato 20, Polisorbato 80 y Poloxámero 188 .
En lugar de evaluar únicamente la tensión superficial en equilibrio, el estudio siguió la velocidad con la que cada tensioactivo alcanzaba y estabilizaba diferentes interfaces entre el agua y superficies hidrofóbicas , incluso en presencia de proteínas.
A partir de estos datos, los autores también evaluaron el transporte de los tensioactivos hasta la interfaz utilizando el modelo de difusión-intercambio de Lucassen–van den Tempel , lo que permitió comparar no solo el estado final de la interfaz, sino también la rapidez con la que se formaba y estabilizaba.
Por último, esta diferencia en el comportamiento interfacial se relacionó con la protección de dos proteínas modelo, IgG y abatacept , sometidas a agitación. Esta combinación entre la medición de la dinámica de la interfaz y la evaluación de la agregación proteica permitió a los autores comprobar si una estabilización más rápida se traducía realmente en una mayor protección de la proteína.
FM1000 estabilizó las interfaces hasta 100 veces más rápidamente que los tensioactivos convencionales
El FM1000 presentó una estabilización interfacial entre 1 y 2 órdenes de magnitud más rápida que Polisorbato 20, Polisorbato 80 y Poloxámero 188. En términos prácticos, esto corresponde a una dinámica aproximadamente 10 a 100 veces más rápida , dependiendo de la condición experimental.
Esta diferencia de dinámica tuvo un efecto directo sobre la estabilidad de las proteínas. En los ensayos con IgG y abatacept sometidos a agitación , FM1000 se asoció con una menor formación de agregados en comparación con los tensioactivos convencionales evaluados. Los resultados respaldan la conclusión de que la protección no depende únicamente de la capacidad de reducir la tensión superficial, sino también de la rapidez con la que el tensioactivo ocupa y estabiliza la interfaz antes de que la proteína se adsorba en ella .
Medir únicamente la tensión superficial en equilibrio puede ocultar diferencias entre tensioactivos
Una medición en equilibrio muestra el estado final alcanzado por el sistema, pero no necesariamente cuánto tiempo tardó el tensioactivo en alcanzar ese estado . Este punto fue central en el estudio: FM1000 estabilizó las interfaces entre 1 y 2 órdenes de magnitud más rápidamente que PS20, PS80 y P188, una diferencia relacionada con la cinética de adsorción y reorganización en la interfaz.
Por ello, las mediciones de
tensión superficial dinámica y reología interfacial realizadas con el TRACKER , de TECLIS
, desempeñaron un papel importante en la investigación. Permitieron seguir el comportamiento de la interfaz a lo largo del tiempo y, mediante el modelo de Lucassen-van den Tempel, analizar el transporte de los tensioactivos hasta la interfaz.
La dinámica interfacial puede ser un criterio importante en la selección de tensioactivos para proteínas
Los resultados indican que la elección de un tensioactivo para formulaciones proteicas puede exigir algo más que comparar su capacidad para reducir la tensión superficial. En el estudio, FM1000, PS20, PS80 y P188 presentaron comportamientos diferentes principalmente en la velocidad con la que alcanzaron y estabilizaron la interfaz , y esta diferencia estuvo asociada con la protección frente a la agregación inducida por agitación.
El resultado no significa que un único parámetro determine la estabilidad de la formulación, pero muestra que la velocidad de estabilización de la interfaz puede ayudar a explicar diferencias de desempeño entre tensioactivos.
Los resultados con IgG y abatacept no pueden generalizarse a todas las formulaciones proteicas
Aunque FM1000 presentó una dinámica interfacial más rápida y una mejor protección frente a la agregación en los experimentos realizados, el estudio evaluó condiciones específicas y dos proteínas modelo, IgG y abatacept . Por tanto, los resultados no demuestran que FM1000 sea necesariamente superior a PS20, PS80 o P188 en cualquier proteína, concentración o formulación biofarmacéutica.
La selección de un tensioactivo sigue dependiendo de las características de la proteína, de la composición de la formulación y de las condiciones de procesamiento y almacenamiento.
La dinámica de la tensión superficial y la reología interfacial ayudan a explicar la estabilización de proteínas
El hallazgo de este estudio pone de manifiesto por qué medir el comportamiento de la interfaz a lo largo del tiempo puede ser tan importante como conocer su estado de equilibrio . Fue mediante las mediciones de tensión superficial dinámica realizadas con el TRACKER , de TECLIS , complementadas con reología interfacial, que los investigadores lograron revelar que FM1000 estabilizaba la interfaz entre 10 y 100 veces más rápidamente que PS20, PS80 y P188 y relacionar esta diferencia con una menor agregación de IgG y abatacept.
En este sentido, el TRACKER no aparece únicamente como equipo de medición, sino como una herramienta de caracterización capaz de revelar mecanismos relevantes para comprender y desarrollar estrategias de estabilización de proteínas terapéuticas .
TRACKER y soluciones de caracterización interfacial en América Latina
La INNOTEC LATAM opera en América Latina con instrumentación científica, metrología y soporte técnico especializado. La empresa surgió de la unión entre Dafratec e Inprocsa y mantiene actividad regional en áreas como caracterización de partículas, monitoreo ambiental, purificación de agua e instrumentación analítica.
Dentro de este portafolio, INNOTEC ofrece el TRACKER , clasificado como tensiómetro automático de gota y reómetro interfacial dilatacional , para estudios de tensión superficial/interfacial y reología interfacial. Precisamente este tipo de caracterización permitió, en el estudio analizado anteriormente, diferenciar la dinámica de los tensioactivos y relacionarla con la estabilización de proteínas.
Preguntas frecuentes sobre tensioactivos y agregación de proteínas
¿Por qué la agitación puede causar agregación de proteínas?
La agitación promueve la formación y renovación de interfaces, especialmente la interfaz aire-líquido. Las proteínas pueden adsorberse en estas regiones, sufrir alteraciones estructurales y aumentar la probabilidad de agregación, principalmente cuando el tensioactivo no ocupa la interfaz con suficiente rapidez.
¿Cuál es la función de los tensioactivos en formulaciones de proteínas terapéuticas?
Tensioactivos como Polisorbato 20 y Polisorbato 80 se utilizan para reducir la adsorción de proteínas en interfaces y ayudar a limitar la formación de agregados y partículas durante el procesamiento, almacenamiento y manipulación de la formulación.
¿Por qué la tensión superficial en equilibrio puede ser insuficiente para evaluar un tensioactivo?
La tensión superficial en equilibrio muestra el estado final del sistema, pero no informa cuánto tiempo tardó el tensioactivo en alcanzar ese estado. El estudio mostró que la velocidad de estabilización de la interfaz puede ser decisiva para diferenciar el desempeño de los tensioactivos bajo agitación.
¿Qué es la dinámica interfacial?
La dinámica interfacial es el comportamiento de la interfaz a lo largo del tiempo, incluida la velocidad de adsorción, reorganización y estabilización de los componentes presentes en el sistema. En formulaciones proteicas, este comportamiento puede influir en el tiempo durante el cual la proteína permanece expuesta a interfaces potencialmente desestabilizantes.
¿Cómo se utiliza TRACKER para estudiar la estabilización de proteínas?
TRACKER permite medir la evolución temporal de la tensión superficial y evaluar propiedades reológicas de la interfaz. En el estudio, estas mediciones ayudaron a revelar diferencias en la velocidad de estabilización entre FM1000, PS20, PS80 y P188 y a relacionarlas con el comportamiento de agregación de IgG y abatacept.
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