Begrijpen hoe eiwitten samenklonteren, is essentieel in moderne geneesmiddelen. Wanneer deze kleine deeltjes aggregeren, ze kunnen de effectiviteit van zowel vaccins als medicijnen veranderen, vooral veel van de nieuwe, populaire formuleringen afgeleid van monoklonale antilichamen. Ondanks het belang ervan, heeft de industrie nog geen effectieve, grootschalige manier om het klonteren van deeltjes nauwkeurig te meten. Een nieuw referentiemateriaal, vandaag vrijgegeven door het National Institute of Standards and Technology (NIST), wil dit eiwitprobleem oplossen met behulp van een doorschijnend wondermateriaal dat vaak op stadiondaken wordt gebruikt.

Biologische medicijnen worden tegenwoordig voorgeschreven voor een breed scala aan kwalen en ziekten, inclusief kanker, psoriasis, colitis en reumatoïde artritis. In tegenstelling tot de conventionele medicijnen, biologische producten zitten vol met levende eiwitten. Die eiwitten kunnen tijdens de productie samenklonteren, Verzending, of opslag. Wetenschappers willen graag weten wanneer dat gebeurt, omdat dergelijke eiwitdeeltjes ongewenste immuunreacties kunnen veroorzaken, dus al jaren ze probeerden een "referentiemateriaal" te maken dat zou kunnen helpen bij kwaliteitsborging en instrumentkalibratie.

Het immuunsysteem van een lichaam is ontworpen om virussen en bacteriën te herkennen die tussen de 10 nanometer en 10 micrometer groot zijn. Klompjes eiwitten die zich in biologische medicijnen kunnen vormen, zijn vaak even groot, wat problematisch kan zijn.

"Als je iets in het lichaam stopt dat binnen hetzelfde bereik valt, het roept mogelijk een rode vlag op voor het lichaam, " legde NIST-wetenschapper Dean Ripple uit. "Soms is dat wenselijk. Bij veel vaccins je maakt opzettelijk deeltjes of voegt samengeklonterde deeltjes toe zodat het lichaam zal zeggen:'Oh, Ik moet echt opletten waar ik net mee geïnjecteerd ben.' Het veroorzaakt een positieve immuunrespons."

Maar als je met een medicijn werkt, Ripple heeft toegevoegd, "je wilt dat stilletjes in het lichaam sluipen en het immuunsysteem niet alarmeren. Je wilt niet dat het medicijn eruitziet als een indringer."

Zowel in vaccins als in biologische geneesmiddelen, het zou handig zijn om de aggregaties snel en nauwkeurig te kunnen meten. De meest populaire methode maakt gebruik van licht om deeltjes te identificeren door te meten hoe ze een lichtstraal die door het monster gaat, verstrooien of absorberen. Een detector meet veranderingen in bundelintensiteit als deeltjes in een stromende monsterstroom door de bundel. Een grotere vermindering van de lichtintensiteit betekent dat er een groter deeltje in het monster zit. Een andere methode maakt gebruik van een microscoop die beelden van een stromend monster vastlegt en automatisch deeltjes in de beelden identificeert.

Polystyreen bollen, gemaakt van hetzelfde materiaal dat wordt gebruikt in strandkoelers en verpakkingspinda's, worden meestal gebruikt om instrumenten te kalibreren, in wezen helpen om de geautomatiseerde machine te leren hoe deeltjes eruit zien. De polystyreen bollen zijn er in verschillende maten en zijn overal verkrijgbaar. Maar ze zijn extreem regelmatig van vorm, in tegenstelling tot eiwitdeeltjes, die vaak onregelmatig en piekerig zijn. Polystyreen breekt ook, of bochten, licht vrij sterk, terwijl eiwitdeeltjes een veel zwakkere breking veroorzaken.

Een NIST-team, geleid door Ripple, begon te werken aan het oplossen van dit klonterende meetprobleem nadat de Food and Drug Administration het had geïdentificeerd als een probleem bij de ontwikkeling van nieuwe biologische geneesmiddelen.

Het team overwoog veel vervangers voor de bollen en kralen voordat het inspiratie vond bij een verrassende bron:de bouw, waar een product genaamd ethyleentetrafluorethyleen (EFTE) een favoriet is geworden van architecten die houden van zijn veerkracht en de manier waarop het prachtig kan worden verlicht voor esthetische doeleinden. Verschillende nieuwe sportstadions, inclusief degene die werd gebruikt door de Minnesota Vikings, zijn gekleed in EFTE en worden op wedstrijddagen verlicht met de kleuren van het team. Ripple vroeg zich af of hij het op een zeer gecontroleerde manier zou kunnen beschadigen, zodat kleine deeltjes EFTE een nieuwe, handig formaat en vorm.

"Na de spullen te hebben onderzocht, Ik merkte dat ik zei, laten we proberen hier zelf iets mee te maken. Ik bracht wat schuurpapier mee dat gewoonlijk voor hobbyprojecten wordt gebruikt en trok wat nitrilhandschoenen aan en begon een monster van EFTE met het papier te wrijven totdat we genoeg hadden om onder een microscoop mee te spelen, " hij zegt.

Wat het team ontdekte, was dat de stevige, lichtbrekingsdeeltjes werden piekerig en verstrikt in vorm, heel erg zoals eiwitdeeltjes.

Sinds het eerste knutselen, NIST heeft het productieproces opgeschaald en geformaliseerd en een referentiemateriaal ontwikkeld dat iedereen kan kopen voor zowel onderzoeks- als productietoepassingen. In aanvulling, een privébedrijf begint op grote schaal met de productie van afgesleten EFTE-deeltjes voor gebruik door de biofarmaceutische industrie.