Fokusthema Pharma & Biopharma
Die Fortschritte in der medizinischen und pharmazeutischen Technologie sind eine wichtige Triebkraft für die Erhöhung der Lebenserwartung von Menschen und Tieren. Neben der klassischen pharmazeutischen Produktion auf der Basis kleiner Moleküle, liegt der Trend in der Entwicklung neuer Biopharmazeutika.
Moderne (Bio)Pharmazeutika werden patient*innen- sowie krankheitsbezogener eingesetzt und helfen, chronische oder unheilbare Krankheiten zu überwinden. Die Entwicklung und Produktion moderner Medikamente erfordern eine Analytik auf dem neuesten Stand der Technik.
Von der Arzneimittelforschung bis zur Qualitätskontrolle unterstützt Shimadzu die pharmazeutische Industrie mit einer breiten Palette von Lösungen in den Bereichen Chromatographie (GC, HPLC und SFC), Spektroskopie (UV-Vis, FTIR, AAS, ICP), Massenspektrometrie (LC-MS, GC-MS, MALDI-MS) und Summenparameter (TOC).
Für die analytischen Aufgaben in einem Pharmalabor stehen allerdings nicht allein die Messsysteme im Mittelpunkt. Der Fokus liegt hier vor allem auf die Software selbst, da insbesondere die Datenintegrität eine wichtige Rolle spielt. Zudem stellt oft die Methodenentwicklung eine Herausforderung dar.
Wie sind diese Herausforderungen der Analytik zu überwinden und worauf kommt es bei der Datensicherung an?
Analyse von Biomolekülen
MALDI-8000er Serie
Die Popularität und Produktion von Biopharmazeutika sind in den letzten Jahren stark angestiegen. Zu diesen durch komplexe biotechnologische Verfahren hergestellten Arzneimitteln gehören bspw. Nukleotide, Proteine und Antikörperkonjugate sowie Glykane. Biopharmazeutika versprechen ein hohes Potenzial und werden wegen ihrer besonderen Eigenschaften als Arzneimittel der nächsten Generation beispielsweise zur Behandlung genetischer Erkrankungen oder als Impfstoffe gehandelt oder bereits verwendet.
Für die Analyse und Charakterisierung solcher Biomoleküle hat sich die Technologie der MALDI-Massenspektrometrie etabliert. Aufgrund jahrelanger, historischer Erfahrung bei Shimadzu, entwickelte sich ein umfangreiches Angebot an unterschiedlichen MALDI-MS Systemen.
Nexera XS inert
Auch im Bereich der Chromatographie stellen Biopharmazeutika deutlich höhere Anforderungen an die Analytik und die dafür eingesetzten Messinstrumente. Während bei der Chromatographie von kleinen Molekülen die Beschaffenheit der (U)HPLC-Bauteile keinen Einfluss auf die Trennung haben, können für Biomoleküle metallische Bauteile zu einer drastischen Peak Verformung, oder auch zu Probenverlust durch Adsorption führen. Deshalb sind für Analyten wie Proteine, Antikörper, Oligonucleotide, oder Nukleinsäuren bioinerte Chromatographiesysteme unabdingbar, um zuverlässige Ergebnisse zu erzielen.
LabSolutions for Data Integrity
LabSolutions CS
Richtige Messergebnisse und Datensicherheit spielen bei der Produktion von Pharmazeutika eine besondere Rolle und unterliegen speziellen Regularien. Für diese Anforderungen bietet Shimadzu die LabSolutions Softwareplattform für ein breites Portfolio an unterschiedlichen Messtechniken. Die anwendungsfreundliche Steuersoftware ist Grundlage für die Steuerung der Chromatographie-, Massenspektrometrie-, Spektroskopie- und TOC-Geräte und schafft somit eine einheitliche Benutzeroberfläche in der sich Anwender*innen auch bei Gerätewechsel schnell zurechtfinden. Eine solche Einbindung von verschiedenen Geräten für variable analytische Fragestellungen in eine Softwareplattform ist weltweit einmalig.
Für die Einbindung mehrerer Geräte bietet sich eine LabSolutions CS (Client Server) an, in der wie im Schaubild unten eine Vielzahl von Geräten eingebunden werden. Die Steuerung der Analysengeräte erfolgt dann zum Beispiel bequem über einen Client-PC im Büro oder im Messraum.
Präparation von Syntheseprodukten
Nach der Synthese von neuen Wirkstoffen folgt die saubere Präparation der Hauptkomponente. Aber auch Verunreinigungen müssen ab einem Prozentsatz von 1% relativ zum Hauptprodukt identifiziert und charakterisiert werden. Für diese Aufreinigung in der Wirkstoffforschung sind präparative HPLC- oder präparative SFC-Systeme starke Hilfsmittel.
Präparative HPLC
Die präparative HPLC ist ein effizientes Hilfsmittel für die Reinigung von Syntheseprodukten. Allerdings fordern die anschließenden Reinheitskontrollen und die Isolierung der Produkte extra zeitlichen Aufwand. Um die Arbeitsabläufe im Labor effizienter zu gestalten ist es möglich sowohl die Methodenentwicklung im kleinen Maßstab und eine automatische Reinheitskontrolle in die präparative HPLC zu integrieren.
Schnelle Probenpräparation mit überkritischem CO2
Leider ist die Isolierung von Substanzen aus den Fraktionen der präparativen HPLC unter Umständen kosten- und zeitintensiv. Das Entsalzen von Lösungen und ggf. Abdampfen von großen Mengen an Wasser stellt meist einen unvermeidbaren Aufwand dar. Diese extremen Kosten und Zeitaufwändigen Arbeitsschritte können aber in vielen Fällen umgangen werden. Die Chromatographie mit überkritischem CO2, kurz SFC, wird bereits seit vielen Jahren in der analytischen und auch präparativen Chromatographie eingesetzt. Besonderheit der SFC ist, dass durch die niedrige Viskosität des überkritischen CO2 Flussraten der Trennung deutlich erhöht werden können und somit die gesamte Methodendauer signifikant verkürzt wird. Um die Polarität der mobilen Phase auf die Analyten anzupassen können Modifier wie Methanol zum überkritischen CO2 hinzugegeben werden und generell kann gesagt werden, dass nahezu alle Analyten, die zumindest in Methanol lösbar sind, auch durch die SFC getrennt werden können. Also ein breites Anwendungsfeld.
Eine besondere Stärke besitz die SFC bei der Reinigung von Produkten. Durch den geringen Anteil an flüssigem Lösungsmittel wie Methanol ist die Einengung des leicht flüchtigen Modifier besonders ressourcen- und zeitsparend. Mit dem patentierten LotusStream ist es möglich sowohl große als auch kleinste Probenmengen mit ca. 95% Ausbeute in große Flaschen oder kleine HPLC-Vials zu sammeln. Diese hohen Ausbeuten sind einzigartig für diese Art von Probenfraktionierung und gepaart mit einem hohen Durchsatz deutlich ressourcensparender als die präparative HPLC.