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서론

폴리소르베이트 20(PS 20)(Tween 20) 및 폴리소르베이트 80(PS 80)은 활성 성분을 보호하기 위해 바이오 의약품 제제에 자주 사용되는 비활성 성분입니다.

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상용 단일 클론 항체 제제의 약 80%는 폴리소르베이트를 포함하고 있습니다.

​폴리소르베이트는 가수분해 또는 자동산화 분해에 취약하기 때문에 특수 포장 및 포장 조건이 필요합니다.

​제품 조성과 보관 기간을 유지하기 위해 PS 20 및 PS 80은 비활성화된 대기환경에서 포장되며, 일반적으로 중소형 갈색 유리병에 보관됩니다.

​원료(1)에 대한 ICH 요구 사항에 따라 바이오제약 및 제약 업체는 사용 전에 폴리소르베이트에 대한 식별 검사를 거쳐야 합니다.

​FTIR 또는 습식 화학분석으로 식별 테스트를 수행하려면 각 병의 시료를 채취해야 하므로 시료의 무균 상태에 영향을 주어 품질 저하를 일으킬 수 있습니다.

​Raman 분광법은 시료 병을 개봉하지 않고도 직접 원료 조성을 확인하는 대체 수단을 제공합니다.

​그러나 시중에서 판매되는 많은 Raman 분광기는 갈색 유리병을 투과해 폴리소르베이트 스펙트럼을 합리적 품질로 수집하지 못합니다.

​이 연구에서는 공간 오프셋 라만 분광법(SORS) 기술이 적용된 Agilent Vaya Raman 분광기로 갈색 유리병을 투과해 PS 20과 PS 80을 식별 및 구별하는 실험을 실시하고 평가했습니다.

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원료의 비침습적 식별 테스트

그림 1. SORS 적용 Agilent Vaya Raman 핸드헬드 분광기를 사용하여 창고에서 갈색 병을 투과해 물질을 식별했습니다.

그림 1과 같이 Vaya Raman 핸드헬드 분광기는 바이오 제약 및 제약 제제에 사용하기 전에 원료를 확인하는 데 사용할 수 있습니다.

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이 기기는 필요한 경우 몇 초 내에 투명 및 불투명 포장용기를 투과해 직접 정성 테스트를 수행합니다.

​비침습적 테스트 방법은 한 명의 작업자가 몇 시간 내에 대량의 원료 배치를 쉽게 입고 및 테스트하고 이후 단계로 내보낼 수 있습니다.

​Vaya 기기를 사용할 때는 별도의 샘플링 부스, 용기 개봉, 시료 처리 및 보호복 착용이 필요하지 않기 때문에 다른 기술에 비해 보다 빠르고 효율적이며 비용 효과적인 작업이 가능합니다.

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공간 오프셋 라만 분광법

Raman 분광법과 결합된 SORS는 확산 산란 물질을 투과하는 광전파 이론을 활용하여 불투명 용기 통과 분석을 수행합니다.

​SORS는 레이저 광원에 의해 여기되는 시료 영역과 검출기가 정보를 수집하는 시료 영역 사이에 물리적(공간) 오프셋을 도입합니다.

​오프셋 구성에서 용기를 투과하여 원료를 분석할 때 라만 광자는 주로 시료 표면 아래에서 발생하므로 표면 아래, 즉 원료에 대한 정보가 풍부한 스펙트럼을 제공합니다.

​반대로, 물리적 오프셋이 없거나 제로인 스펙트럼은 최상층, 즉 용기 정보가 풍부하게 담긴 스펙트럼을 생성합니다.

​원료가 풍부한 오프셋 스펙트럼에서 용기가 풍부한 제로 오프셋 스펙트럼을 배율적으로 감산하면 식별 및 확인에 사용할 수 있는 용기가 제외된 원료 스펙트럼이 얻어집니다.

​이와 함께 785nm 레이저를 장착한 기존의 후방 산란 라만 분광기를 사용하여 PS 20 및 80 시료를 동일하게 분석했습니다.

​스펙트럼을 수집하는 데 사용되는 수집 파라미터는 기기에 의해 자동으로 설정되었으며 스펙트럼에 대해 추가적인 데이터 처리가 수행되지 않았습니다.

모든 측정은 정상적인 주변 조명 조건(태양 및 LED 조명)과 실온에서 수행되었습니다.

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결과 및 토의

기존 Raman 분광기와 SORS 결합 Vaya Raman 분광기를 사용하여 JT Baker 갈색병을 투과해 획득한 PS 20 및 80의 라만 스펙트럼을 그림 2에 나타내었습니다.

​두 기기에서 획득한 스펙트럼은 분명한 차이를 보였습니다.

​PS 20 및 80 시료의 라만 밴드는 SORS 기기에서 분명하게 드러나 분광학적으로 두 재료를 구분할 수 있음을 보여줍니다.

​PS 80에 들어 있는 monooleate기에 특징적인 ~1650cm-1 지점의 밴드는 대부분 두 재료가 구분되어 생겨난 것입니다.

그림 2. 기존의 핸드헬드 Raman 및 Vaya SORS 분광기를 사용하여 PS 20 및 80 의 갈색 유리병을 투과해 얻은 라만 스펙트럼. 진한 파란색 라인은 Vaya Raman으로 획득한 폴리소르베이트 20, 녹색 라인은 기존 Raman(785nm 레이저)으로 획득한 폴리소르베이트 20, 주황색 라인은 Vaya Raman으로 획득한 폴리소르베이트 80, 옅은 파란색 라인은 기존 Raman(785nm 레이저)으로 획득한 폴리소르베이트 80입니다

785nm 레이저를 사용하여 기존의 후방 산란 라만 분광기로 획득한 PS 스펙트럼은 강한 형광과 갈색 유리병의 빛 차단으로 인해 매우 약한 Raman 밴드를 나타냅니다.

​1650cm-1에서의 특징적인 피크를 더 이상 명확하게 구분할 수 없습니다.

​Vaya는 NIR 파장 레이저(830nm)를 사용하고 SORS로 용기의 기여도(제로 위치 스펙트럼)를 감산하여 용기의 형광으로 인한 영향을 완화합니다.

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분광기 챌린지 매트릭스

그림 3. 기존의 라만 분광기 챌린지 매트릭스를 사용한 PS 식별

그림 3은 ID 테스트가 밀접하게 관련된 구조체의 ID를 구별하고 올바르게 확인하는 방법을 그래픽으로 나타내는 챌린지 매트릭스를 보여줍니다.

​챌린지 매트릭스에서는 각 분석물질에 대해 개발된 ID 확인 분석법을 사용하여 각 분석물질에 대해 ID 테스트를 수행합니다.