Um estudo publicado na revista Molecular Pharmaceutics , chamado “ Dynamic Properties of Novel Excipient Suggest Mechanism for Improved Performance in Liquid Stabilization of Protein Biologics ”, comparou o FM1000 com Polissorbato 20, Polissorbato 80 e Poloxamer 188.
Essa dinâmica interfacial mais rápida foi associada a menor agregação de IgG e abatacept durante a agitação, indicando que a velocidade com que o surfactante alcança e estabiliza a interface é um fator importante na proteção de proteínas terapêuticas.
Polissorbatos são amplamente usados para proteger proteínas, mas a agitação ainda pode gerar agregação
Em formulações biofarmacêuticas, Polissorbato 20 (PS20) e Polissorbato 80 (PS80) são usados para reduzir a adsorção de proteínas em interfaces e limitar a formação de agregados e partículas. Essa aplicação já era bem estabelecida antes do estudo com FM1000.
Em 2015, o trabalho “Surfactant Effects on Particle Generation in Antibody Formulations in Pre-filled Syringes” avaliou formulações de anticorpos monoclonais contendo PS20 submetidas à agitação em seringas preenchidas e mostrou seu uso para reduzir a adsorção em interfaces como silicone-água e ar-água e mitigar a formação de partículas.
A hipótese foi que essa diferença poderia estar na dinâmica interfacial : não apenas na capacidade de reduzir a tensão superficial , mas em quão rapidamente o surfactante alcança e estabiliza uma nova interface antes que a proteína se adsorva nela .
O que é o FM1000 e por que ele foi comparado aos surfactantes convencionais?
Para ver a estrutura molecular do FM1000 apresentada no estudo, clique aqui .
No estudo, ele foi avaliado como alternativa a surfactantes já utilizados em formulações de proteínas, principalmente Polissorbato 20, Polissorbato 80 e Poloxamer 188 .
A comparação foi feita porque esses surfactantes convencionais já são empregados para reduzir interações indesejadas entre proteínas e interfaces, mas a estabilidade ainda pode ser insuficiente em condições de agitação . O objetivo, portanto, era verificar se o FM1000 apresentava uma dinâmica interfacial diferente e se essa diferença poderia explicar uma proteção mais eficiente contra agregação.
Comparação da dinâmica interfacial de FM1000, Polissorbato 20, Polissorbato 80 e Poloxamer 188
Os pesquisadores compararam o FM1000 com três surfactantes já utilizados em formulações de proteínas: Polissorbato 20, Polissorbato 80 e Poloxamer 188 .
Em vez de avaliar apenas a tensão superficial em equilíbrio, o estudo acompanhou a velocidade com que cada surfactante alcançava e estabilizava diferentes interfaces entre água e superfícies hidrofóbicas , inclusive na presença de proteínas.
A partir desses dados, os autores também avaliaram o transporte dos surfactantes até a interface utilizando o modelo de difusão-troca de Lucassen–van den Tempel , permitindo comparar não apenas o estado final da interface, mas a rapidez com que ela era formada e estabilizada.
Por fim, essa diferença de comportamento interfacial foi relacionada à proteção de duas proteínas-modelo, IgG e abatacept , submetidas à agitação. Foi essa combinação entre medição da dinâmica da interface e avaliação da agregação proteica que permitiu aos autores testar se uma estabilização mais rápida realmente se traduzia em maior proteção da proteína.
FM1000 estabilizou interfaces até 100 vezes mais rapidamente que os surfactantes convencionais
O FM1000 apresentou estabilização interfacial entre 1 e 2 ordens de magnitude mais rápida que Polissorbato 20, Polissorbato 80 e Poloxamer 188. Em termos práticos, isso corresponde a uma dinâmica aproximadamente 10 a 100 vezes mais rápida , dependendo da condição experimental.
Essa diferença de dinâmica teve reflexo direto na estabilidade das proteínas. Nos ensaios com IgG e abatacept submetidos à agitação , o FM1000 foi associado a menor formação de agregados em comparação com os surfactantes convencionais avaliados. Os resultados sustentam a conclusão de que a proteção não depende apenas da capacidade de reduzir a tensão superficial, mas também da rapidez com que o surfactante ocupa e estabiliza a interface antes que a proteína se adsorva nela .
Medir apenas a tensão superficial em equilíbrio pode esconder diferenças entre surfactantes
Uma medição em equilíbrio mostra o estado final alcançado pelo sistema, mas não necessariamente quanto tempo o surfactante levou para chegar até esse estado . Esse ponto foi central no estudo: o FM1000 estabilizou as interfaces de 1 a 2 ordens de magnitude mais rapidamente que PS20, PS80 e P188, uma diferença que está relacionada à cinética de adsorção e reorganização na interface.
Por isso, as medições de
tensão superficial dinâmica e reologia interfacial realizadas com o TRACKER , da TECLIS
, tiveram papel importante na investigação. Elas permitiram acompanhar o comportamento da interface ao longo do tempo e, com o modelo de Lucassen-van den Tempel, analisar o transporte dos surfactantes até a interface.
Dinâmica interfacial pode ser um critério importante na seleção de surfactantes para proteínas
Os resultados indicam que a escolha de um surfactante para formulações proteicas pode exigir mais do que comparar sua capacidade de reduzir a tensão superficial. No estudo, FM1000, PS20, PS80 e P188 apresentaram comportamentos diferentes principalmente na velocidade com que alcançaram e estabilizaram a interface , e essa diferença esteve associada à proteção contra agregação induzida por agitação.
O resultado não significa que um único parâmetro determine a estabilidade da formulação, mas mostra que a velocidade de estabilização da interface pode ajudar a explicar diferenças de desempenho entre surfactantes.
Os resultados com IgG e abatacept não podem ser generalizados para todas as formulações proteicas
Embora o FM1000 tenha apresentado dinâmica interfacial mais rápida e melhor proteção contra agregação nos experimentos realizados, o estudo avaliou condições específicas e duas proteínas-modelo, IgG e abatacept . Portanto, os resultados não demonstram que o FM1000 será necessariamente superior a PS20, PS80 ou P188 em qualquer proteína, concentração ou formulação biofarmacêutica.
A seleção de um surfactante continua dependendo das características da proteína, da composição da formulação e das condições de processamento e armazenamento.
A dinâmica da tensão superficial e a reologia interfacial ajudam a explicar a estabilização de proteínas
O achado deste estudo evidencia por que medir o comportamento da interface ao longo do tempo pode ser tão importante quanto conhecer seu estado de equilíbrio . Foi por meio das medições de tensão superficial dinâmica realizadas com o TRACKER , da TECLIS , complementadas pela reologia interfacial, que os pesquisadores conseguiram revelar que o FM1000 estabilizava a interface 10 a 100 vezes mais rapidamente que PS20, PS80 e P188 e relacionar essa diferença à menor agregação de IgG e abatacept.
Nesse sentido, o TRACKER não aparece apenas como equipamento de medição, mas como uma ferramenta de caracterização capaz de revelar mecanismos relevantes para compreender e desenvolver estratégias de estabilização de proteínas terapêuticas .
TRACKER e soluções de caracterização interfacial na América Latina
A INNOTEC LATAM atua na América Latina com instrumentação científica, metrologia e suporte técnico especializado. A empresa surgiu da união entre Dafratec e Inprocsa e mantém atuação regional em áreas como caracterização de partículas, monitoramento ambiental, purificação de água e instrumentação analítica.
Dentro desse portfólio, a INNOTEC disponibiliza o TRACKER , classificado como tensiômetro automático de gota e reômetro interfacial dilatacional , para estudos de tensão superficial/interfacial e reologia interfacial. É justamente esse tipo de caracterização que permitiu, no estudo discutido acima, diferenciar a dinâmica dos surfactantes e relacioná-la à estabilização de proteínas.
Perguntas frequentes sobre surfactantes e agregação de proteínas
Por que a agitação pode causar agregação de proteínas?
A agitação promove a formação e renovação de interfaces, especialmente a interface ar-líquido. Proteínas podem se adsorver nessas regiões, sofrer alterações estruturais e aumentar a probabilidade de agregação, principalmente quando o surfactante não ocupa a interface com rapidez suficiente.
Qual é a função dos surfactantes em formulações de proteínas terapêuticas?
Surfactantes como Polissorbato 20 e Polissorbato 80 são usados para reduzir a adsorção de proteínas em interfaces e ajudar a limitar a formação de agregados e partículas durante o processamento, armazenamento e manuseio da formulação.
Por que a tensão superficial em equilíbrio pode ser insuficiente para avaliar um surfactante?
A tensão superficial em equilíbrio mostra o estado final do sistema, mas não informa quanto tempo o surfactante levou para atingir esse estado. O estudo mostrou que a velocidade de estabilização da interface pode ser decisiva para diferenciar o desempenho de surfactantes sob agitação.
O que é dinâmica interfacial?
Dinâmica interfacial é o comportamento da interface ao longo do tempo, incluindo a velocidade de adsorção, reorganização e estabilização dos componentes presentes no sistema. Em formulações proteicas, esse comportamento pode influenciar quanto tempo a proteína permanece exposta a interfaces potencialmente desestabilizantes.
Como o TRACKER é usado para estudar a estabilização de proteínas?
O TRACKER permite medir a evolução temporal da tensão superficial e avaliar propriedades reológicas da interface. No estudo, essas medições ajudaram a revelar diferenças na velocidade de estabilização entre FM1000, PS20, PS80 e P188 e a relacioná-las ao comportamento de agregação de IgG e abatacept.
Como solicitar orçamento do TRACKER ou obter mais informações?
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