一、实验目的

1. 获取蛋白药物4℃储存前后完整动态表面张力‑时间曲线,对比曲线形态、吸附速率、平衡表面张力变化。

2. 通过张力曲线变化评价4℃低温储存是否引发蛋白构象改变、界面聚集风险,为制剂低温稳定性提供界面表征数据。

3. 建立标准化可复现的Kibron仪器蛋白药物低温胁迫张力测试方法。


二、实验材料与仪器准备

1. 仪器

芬兰Kibron榴莲视频APP下载(EZ‑Pi Plus/Epsilon/Delta‑8),配套原装杆状铂铱探针、温控样品台/96孔测试板,电脑及Kibron采集分析软件;高速离心机,0.22μm低蛋白吸附滤器,4℃冷藏冰箱,超纯水机,pH计,蛋白浓度测定设备。

2. 试剂与样品

待测蛋白药物原液(单抗/重组蛋白等),制剂缓冲液(与药物处方一致),超纯水。所有缓冲液经0.22μm过滤,真空脱气10‑15min,去除溶解气泡,室温备用。

3. 耗材

低吸附离心管、宽口移液枪头,石英样品杯或者96孔测试板,无水乙醇。

4. 仪器前期校验

仪器放置无明显震动位置,避开空调直吹气流,整机通电预热60min。探针依次超纯水冲洗、无水乙醇冲洗,氮气吹干。使用超纯水做张力校准,25℃下纯水表面张力稳定在72.0‑72.8mN/m,确认传感器基线正常,通道之间差值小于0.2mN/m,方可开展实验。测试全程开启防风罩。


三、样品分组与4℃储存处理流程

1. 样品前处理

蛋白药物原液使用对应制剂缓冲液稀释至目标工作浓度,轻柔颠倒混匀,禁止剧烈涡旋,避免剪切诱导蛋白预聚集。10000g室温离心10min,吸取上层澄清80%样品,避开底部潜在沉淀,再经0.22μm低蛋白吸附滤器过滤,去除已有聚集体。测定蛋白浓度,保证各组浓度完全一致。同时准备空白缓冲液对照组,同样过滤脱气处理。

2. 样品分装

将处理后的蛋白药物样品等量分装至若干低吸附离心管,每管体积200‑500μL,减少反复开盖带来的挥发与污染。分为两大组:零时刻对照组(储存前,即刻上机测试);4℃储存实验组,设置多个储存时间点,例如7d、14d、30d,每个时间点设置3份生物学平行。空白缓冲液同样分装,同步4℃储存。

3. 4℃储存条件

将实验组样品密封避光放入4℃冰箱,冰箱温度稳定,避免温度大幅波动。禁止样品结冰。每个时间点取出对应份数样品,取出后冰上短暂放置,轻柔颠倒3‑5次混匀,不涡旋,离心10000g 10min,取上清,检查目视无浑浊、沉淀,若出现明显浑浊该样品作废。空白缓冲液同步取出做对照。

4. 储存后样品回温平衡

取出的待测样品放置到测试温度环境平衡30min,消除低温带来的温度差,避免上机时温度漂移干扰张力读数。


四、Kibron上机测量操作流程

1. 测试参数设定

软件新建动态张力测试方案,选择时间扫描模式。测试温度统一设置25.0±0.5℃。动态采集总时长设置120‑180min;蛋白吸附慢的样品延长至240min。采集频率设置每2‑5秒一个数据点。探针下降速度2mm/min,探针仅微接触液面,浸入深度0.3mm。每个样品设置3次技术重复。

2. 上样操作(单通道微量杯模式)

取洁净石英样品杯,沿杯壁缓慢加入150‑200μL待测样品,动作平缓,严禁冲击液面产生微小气泡,肉眼观察液面无气泡方可继续,有气泡重新制样。将样品杯平稳卡入温控样品台,关闭防风罩,静置5min,消除移液扰动,等待液面稳定。

若是Delta‑8高通量96孔板模式,每孔加入50μL样品,按排布放入待测样品、储存不同时间点样品、空白缓冲液,加样结束轻轻封板膜避光静置30min,揭膜逐孔检查气泡,存在气泡孔作废,将微孔板卡紧在仪器载板卡槽,确认无晃动。

3. 启动采集

单通道模式,控制探针下降至刚好接触气液界面,点击开始采集,软件自动连续记录表面张力‑时间原始曲线。高通量模式设置扫描顺序,启动批量运行。全部过程不得打开防风罩,防止气流扰动液面。

每完成一个样品测试,探针使用超纯水冲洗3次,无水乙醇冲洗,氮气吹干,再进行下一个样品测试,防止蛋白在探针表面累积污染,造成基线漂移。

4. 空白同步测试

每个储存时间点对应的4℃储存空白缓冲液,与蛋白样品完全相同条件上机,得到缓冲液动态张力曲线,后续用于数据基线扣除。


五、数据处理与指标分析

1. 原始数据导出,扣除对应空白缓冲液的张力基线。

2. 提取关键曲线参数:初始表面张力,张力下降速率(蛋白吸附速率),达到平衡后的平衡表面张力,曲线后期是否出现抬升、震荡、漂移。

3. 对比储存前(零时刻)与4℃储存不同时间点曲线变化。4℃储存后如果蛋白发生构象改变、聚集,通常表现为张力下降速度变快或者变慢,平衡表面张力发生偏移,曲线后期出现抖动、持续漂移。

4. 统计3次生物学平行、3次技术重复,计算平均值和标准偏差。将不同储存时间的曲线叠加绘图,同时记录目视观察结果(是否浑浊、沉淀)。

5. 可配套辅助检测,如SEC‑HPLC检测单体、聚集体含量,辅助解释张力曲线变化,建立界面行为与体相聚集的关联。


六、关键细节与质量控制

1. 全程避免产生气泡,微小气泡会造成曲线噪音与漂移;蛋白样品严禁剧烈震荡涡旋,防止人为引入蛋白聚集。

2. 探针清洁非常关键,蛋白容易吸附在金属探针表面,每次样品之间必须充分冲洗吹干;长时间测试建议间隔用乙醇彻底清洁探针。

3. 保证所有样品蛋白浓度、缓冲液pH、离子强度完全一致,只有储存时间变量,避免其他因素干扰张力结果。

4. 4℃储存期间样品管密封,防止水分挥发,挥发会改变蛋白和缓冲盐浓度,直接造成张力虚假变化。

5. 若样品出现肉眼可见沉淀,该组数据不可采信,需要重新实验。

6. 实验环境温度波动尽量小于±1℃,温度变化会直接改变表面张力数值。