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利用先進的表面和界面分析技術解碼制藥的未來

界面過程在藥物研究、藥物開發和生產等多個領域中發揮著關鍵作用，影響產品的效率和安全性。
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象而量身定制的先進分析產品解決方案。

應用領域

1. 藥物開發

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

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載和釋放動態，以及載體與生物環境的相互作用等，從而設計和優化藥物遞送系統。您可以研究分子與細胞膜模型的相互作用，以了解病毒行為并開發有效的抗病毒策略來對抗現有和未來會出現的病毒威脅。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，以減少后期發現不兼容性的風險。

評估生物藥品的穩定性和材料相容性

在生物藥品開發階段篩查由表面誘導帶來的不穩定性，有助于降低晚期發現不相容性的風險，并在潛在問題導致項目延誤和產生非計劃成本之前，減輕這些危害的影響。QSense耗散型石英晶體微天平技術（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應用中起著重要作用。在制藥行業中，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致溶液中藥物的凈濃度經過長時間儲存后降低。這可能導致患者使用劑量不足或者不準確。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。

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觀看網絡研討會回放——通過 QCM-D 篩查血清蛋白與 mRNA-LNPs 的結合親和力

觀看網絡研討會——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

觀看網絡研討會——采用耗散型石英晶體微天平開發新型生物傳感檢測方法

觀看網絡研討會回放：概述——QCM-D 分析在病毒相關研究中的應用

[表面處理和涂層/制藥]

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

這種典型的表面是最終產品的涂層如藥物片劑，其性質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定性的情況。

（一）藥物開發

QSense的納克級別質量靈敏度為藥物發現和開發提供了無限潛力。通過QSense進行的研究活動包括：

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

2.蛋白質-蛋白質相互作用[2]

3.小分子與RNA相互作用時，RNA的結構變化[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，特別適用于表征脂質納米顆粒（LNP）及其藥物遞送特性方面。大量文獻證明QSense可以用于：

1.分析血清蛋白與脂質納米顆粒（LNP）的結合親和力[4]

2.生物分子（如siRNA和mRNA）在LNP上的結合與釋放[5]

3.將LNP遞送到目標器官[6]

4.在無細胞環境中篩選血清蛋白與LNPs的結合親和力[7]

5.分析LNPs的表面修飾[8]

6.脂質與生物活性分子（包括藥物、DNA和siRNA）的相互作用[9]

7.ApoE結合后對脂質成分分布和整體LNP結構的影響[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雙層上[27]

11.穩定化立方體的嵌段共聚物與生物模擬脂質膜的相互作用[28]

（三）制劑配方開發與優化、生物制藥生產、貯存和給藥過程中的蛋白質穩定性分析

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定性和材料相容性

在生物制藥的動態生命周期中，從初始研發創意到患者使用，穩定性和材料兼容性至關重要。在生產、儲存和給藥過程中生物藥品與各種表面的復雜相互作用可能導致意外吸附、濃度降低或蛋白質顆粒形成等挑戰。

主動篩查以降低風險

及早發現潛在問題對于避免時間表的干擾和財務損失至關重要。在開發過程中，主動篩查由表面誘導的不穩定性有助于降低后期失敗的風險。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、脫附和結構變化的深入見解，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鍵能力

·分析生物制藥與相關表面材料的相互作用
快速評估在生物藥品開發早期的生產、儲存和給藥各個環節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險
快速測量候選配方在相關表面上的吸附量，并確定減輕不相容性的方法。

·實時監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定劑的潛力。

QSense進行配方開發評估

·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，了解有關如何使用QSense耗散型石英晶體微天平技術來降低晚期發現不兼容性的風險等更多信息。

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.界面和界面應力在生物制品開發中的影響[19]

*注：多達 200 種芯片，可根據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的生物相容性是它們成功發揮作用的關鍵。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.各種眼部護理配方與黏蛋白/細胞膜表面的相互作用[20]。

（五）生物傳感器開發

QSense也被廣泛用于蛋白質生物傳感器和即時檢測傳感器等類型傳感器的開發中。

1.蛋白質生物傳感器[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，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構變化等現象。

QSense基于 QCM-D 技術

耗散型石英晶體微天平（QCM-D）是一種實時、表面敏感的技術，可以用于分析表面相互作用現象、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技術的先驅者瑞典百歐林科技有限公司推動研發的新一代耗散性石英晶體微天平型號，是QCM-D新技術的集大成者。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境和過程，以表征蛋白質吸附速率、薄膜形成、吸附層剛性、鈣化、細胞附著等。

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優勢

·直觀、自動化的實驗臺儀器

·易于在實驗室中實施

·蛋白質相互作用的實時數據

·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果

·幾小時內即可獲得結果

·快速顯示最終結果

·可預編程的標準腳本

·易于設置和重現測量

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、儲存和給藥相關的相關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重要。此外，其熱絕緣和電絕緣特性可保護敏感樣品和部件。

發現滿足您需求的芯片

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、保護藥物免受胃酸環境的侵蝕或保護胃內膜免受侵襲性藥物的侵害。也可以設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，所以無法將藥物壓縮成片劑形式。 Washburn法因此經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

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[生物界面/生物膜]

你在探索基于脂質結構的世界嗎?

基于脂質結構的生物膜和脂質體等被廣泛應用于多個領域的研究。例如，在新的生物傳感器系統的設計和開發、生物材料涂層和藥物輸送系統中，這些結構作為惰性表面、生物相容性的表面、細胞膜模仿或運輸載體等應用。

在生物膜的研究中，有兩種方法可以被利用。可以在空氣-水界面上形成一個漂浮的生物膜模型結構，使您能夠模擬細胞環境的特性和條件。

另一種方法是在固體基底上形成支撐的生物膜或脂基結構。支持的脂質雙層是脂質層沉積在表面上，并由預先確定的脂質比率組成，可能被標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鍵因素。它們還可以參與更復雜的結構，如生物傳感器設計以及與各種生物或合成分子如配體、DNA、納米粒子、聚合物或其他脂質結構的相互作用。

在納米藥物的設計和開發中，以脂質為基礎的納米結構可以作為藥物運輸的血管和靶向性載體。將感興趣的藥物嵌入囊泡或膠束結構中，適合特定的環境條件，在穩定和減少毒性、延長循環時間、控制釋放率和改善組織靶向等方面加強藥物保護。

漂浮生物膜模型

大多數生物化學反應發生在細胞膜周圍或細胞內的磷脂雙層膜。細胞膜會影響蛋白質的折疊，并產生特定的會發生反應的微環境。要了解和模擬實際的生物系統，必須在模擬自然條件的環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。

朗格繆爾單層磷脂膜類似于半生物膜，可用作模型細胞膜，并已被文獻證實是生物系統的優秀模型。在自由漂浮的單分子層中，分子的擴散和動力學接近于它們在實際系統中的作用。在自然界中，大多數生物化學反應發生在生物膜界面，自由漂浮的模型膜允許分子的自然擴散和遷移。為了研究細胞生物膜，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合。其他的研究技術包括PM-IRRAS、BAM、SPOT、熒光顯微鏡和傳統的顯微鏡，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。在呼氣結束時產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。

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

支撐脂質結構的構建

Langmuir- blodgett (LB)和Langmuir- Schaefer (LS)浸漬是兩種不同脂質組成的磷脂雙層磷脂的制備方法。結合LB和LS方法，也可以創建一個脂質組成不對稱磷脂雙分子層。例如，可以制備一些生物化學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、脂質體還是其他基于脂質的結構，都能夠使用QSense QCM-D在表面上對相關吸收和釋放過程進行表征和驗證，這對理解、調整和優化基于脂質的系統非常重要。例如，可以在表面監測支撐脂膜的形成動力學，并評估形成的雙層膜的質量。也可以監測隨后與脂質膜的相互作用，如對膜結合分子的攝取或結合，或對其缺陷部分的驗證。在納米醫學的背景下，可以表征以脂質為基礎的納米結構的吸收、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科領域的焦點，從生物化學和生物技術到醫藥科學。是基礎科學和應用研究和開發的焦點，生物分子相互作用研究的目標是從純粹地獲得知識和理解生物系統和功能，到使用獲得的知識應用于設計藥物、仿生傳感器以及提高我們的生活質量的技術。

對生物分子相互作用的基本理解

例如，在基礎和應用研究中，對脂類蛋白和蛋白-配體相互作用機制的基本認識是一個目標，在這些研究中，這些系統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測生物分子相互作用的方法，如結合和相互作用動力學以及分子層的結構變化。該方法已被用于提高對目標相互作用機制和配體結構變化的理解。它也被用于探索分子的行為和疾病的起因，如蛋白質折疊紊亂，多肽聚集成長而細的纖維、淀粉樣結構等。

由于自然界中大多數的生物化學反應發生在由磷脂雙層膜或細胞內的細胞膜上，膜會影響蛋白質的折疊，并創造出反應發生的特定微環境。要了解和模擬實際的生物系統，必須在模擬自然條件的環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良模型系統。在藥物探索發現中，藥物通過細胞壁滲透到細胞以及藥物與細胞膜的反應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。

應用文摘:生物分子在細胞膜模型中的相互作用。

應用研究與開發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域的知識，就有可能使用這些新信息。在應用科學中，例如在藥物探索、納米毒理學或生物傳感器的設計中，生物分子的相互作用是關鍵，而這些知識可以用來確定新化合物的目標，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對于小分子結合蛋白質后的三級結構的構象變化非常靈敏，可用于設計、驗證和優化藥物化合物。例如，研究淀粉樣生長抑制劑的影響，研究核酸受體的構象影響和篩選化合物與細胞的相互作用和蛋白質藥物靶點。

生物分子相互作用的知識也可以用來設計生物傳感器和檢測系統，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)現在被應用于許多不同的行業，包括化妝品、油漆和涂料。因此，對納米顆粒的毒性進行了深入研究。由于其巨大的比表面積，吸入的納米顆粒可以誘導呼吸系統的肺部炎癥和不良免疫反應。

Langmuir膜分析儀為研究納米顆粒對脂質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，左側的等溫壓縮曲線有明顯的時間依賴性轉移，這表明了表面活性劑的抑制作用。

ACS Nano 2011, 5(8)， 6410-6416。2011美國化學學會版權所有。（經許可）

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