Die Auswirkung physikalischen Stresses auf monoklonale Antikörper in der Formulierungsentwicklung

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1 Die Auswirkung physikalischen Stresses auf monoklonale Antikörper in der Formulierungsentwicklung Von der Fakultät für Wissenschaften der Technischen Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig zur Erlangung des Grades einer Doktorin der Naturwissenschaften (Dr. rer. nat.) genehmigte Dissertation von Annette Eppler aus Tübingen

2 INHALTSVERZEICHNIS und Problemstellung 1 2. Allgemeiner Teil Entwicklung monoklonaler Antikörper Antikörperstruktur Cetuximab Instabilitäten von monoklonalen Antikörpern Chemische Instabilitäten Physikalische Instabilitäten Formulierungen für monoklonale Antikörper 2.4 Analytische Methoden zur Detektion von Instabilitäten Analyse der chemischen Instabilitäten Analyse der physikalischen Instabilitäten Stressarten Aufkonzentrierung und Aufkonzentrierungstechniken Material und Methoden Materialien Monoklonale Hilfsstoffe, Reagenzien, Chemikalien Verpackungsmaterialien Methoden Herstellung der Proben 30

3 3.2.2 Stressmethoden Schüttelstress Rührstress Luft-Wasser-Grenzflächenstress (LWG-Strcss) Analytische Methoden Visuelle Kontrolle Trübungsmessung über 350 um Konzentrationsmessung Lichtmikroskopie Größenausschlusschromatographie Gelelektrophorese (SDS-PAGE) Isoelektrische Fokussierung Lichtblockade (PAMAS) Oberflächenspannungsmessung Viskositätsmessung 42 Dichtemessung ph-messung CFD-Simulation Hochgeschwindigkeitsbilder Statistische Versuchsplanung Aufkonzentrierungs-Studien Dialyse Zentrifugalkonzentratoren (TFF) Rührzelle Ergebnisse und Diskussion Identifizierung geeigneter Stressbedingungen in der Präformulierung 52 Rührstress: Einfluss verschiedener Parameter auf die Stabilität eines monoklonalen Antikörpers Rührgeschwindigkeit Füllmenge innerhalb Verstärkte Diskriminierung 57

4 Einfluss von Tween Einfluss der Temperatur Zusammenfassende Diskussion - Rührstress Schüttelstress: Einfluss verschiedener Schüttel-Parameter die Stabilität eines monoklonalen Antikörpers Füllmenge innerhalb der Vialgröße und Vialtyp/verschiedene Antikörper Schüttelgeschwindigkeit Diskriminierende Bedingung Einfluss der Temperatur Zusammenfassende Diskussion - Schüttelstress Vergleich Rühren mit Schütteln Untersuchungen zur Ursache für Instabilitäten während des mechanischen Stresses Versuch der Erklärung der Schüttelstressergebnisse anhand einer CFD-Simulation Problemstellung, Vorgehens- und Auswertungsweise der CFD-Simulation Simulation von verschiedenen Schüttelintensitäten Simulation von verschiedenen Füllmengen 92 Vergleich der Simulation mit der Realität anhand von Hochgeschwindigkeitsbildern Zusammenfassende Diskussion Erklärungsversuch der Schüttelstressergebnisse anhand zweier Stressmethoden: Scherstress und Luft-Wasser-Grenzflächenstress Vergleich von Scherstress mit Luft-Wasser-Grenzflächenstress Einfluss von Tween 80 auf den Antikörper während der verschiedenen Stressbedingungen Zusammenfassende Diskussion 4.3 Arbeiten mit hochkonzentrierten Antikörperlösungen Schüttelstressversuche mit hochkonzentrierten Antikörperlösungen Vergleich von hochkonzentrierter Antikörperlösung mit gering konzentrierter Antikörperlösung Schütteln von hochkonzentrierten bei verschiedenen Schüttelintensitäten Zusammenfassende Diskussion Statistische Versuchsplanung verschiedene Konzentrationen beim Schütteln Versuchsplans 124

5 Auswertung mit Hilfe von Zusammenfassende Diskussion Aufkonzentrierungstechniken für Antikörperlösungen im Vergleich Verschiedene Membrantypen Verschiedene Verschiedene Startkonzentrationen Machbarkeits-Studie für verschiedene Aufkonzentrierungstechniken Stabilitäts-Studie für verschiedene Aufkonzentrierungstechniken Zusammenfassende Diskussion Abschlussdiskussion 6. Zusammenfassung Literaturverzeichnis Anhang Trübungsmessungen an A2 Lichtblockademessungen A3 Simulation und Hochgeschwindigkeitsaufnahmen I A4 Anteil löslicher Aggregate (ausgewählte Ergebnisse) A5 Ausgewählte SDS-PAGE-Ergebnisse A6 Ausgewählte Bilder der visuellen Kontrolle A7 Statistische Versuchsplanung Vergleich von Aufkonzentrierungstechniken