Système automatisé MicroCal PEAQ-DSC

Présentation générale

La calorimétrie différentielle à balayage (DSC) est un outil analytique puissant permettant de caractériser la stabilité thermale des protéines et d’autres biomolécules. La technique mesure l’enthalpie (ΔH) et la température (Tm) des transitions structurelles des molécules en solution induites par la chaleur. Ces informations renseignent efficacement sur les facteurs qui stabilisent ou déstabilisent les protéines, les acides nucléiques, les complexes micellaires et autres systèmes macromoléculaires. Les données sont utilisées pour prédire la demi-vie des produits biomoléculaires, y compris des produits biopharmaceutiques, pour permettre d’effectuer des comparaisons entre les lots et les produits biosimilaires par rapport aux molécules novatrices afin de développer des stratégies de purification, de caractériser et d’évaluer les éléments constitutifs des protéines et de classer les affinités des ligands à leurs protéines cibles dans des programmes de découverte de petites molécules médicamenteuses.

Le système automatisé DSC MicroCal PEAQ-DSC à haut débit et haute sensibilité est pourvu d’un logiciel qui facilite les processus de travail grâce à un paramétrage expérimental simplifié et à une programmation souple de l’instrument. L’analyse automatisée des données soutient la génération de données relatives à la stabilité thermale de haute intégrité et offre une conformité avec les impératifs réglementaires, tout en permettant une intégration facile dans la gestion des données existantes et dans les systèmes de transfert.

Caractéristiques clés

• Technique indicative de la stabilité comme référence absolue nécessitant une mise au point minimale 
• Mesure directe et sans marquage de la stabilité biomoléculaire à l’état natif en solution 
• Format de microplaques 96 puits standard pour une forte capacité et un chargement facile, avec un stockage thermostaté pouvant contenir jusqu’à 6 plaques
• Passeur automatique d'échantillons totalement intégré permettant d’analyser sans surveillance jusqu’à 50 échantillons par jour
• Fonctions automatiques de remplissage de cellules et de nettoyage des cellules permettant un fonctionnement sans surveillance 
• Mesure de constantes d’association très élevées, jusqu'à 10^20M-1.
• Le puissant logiciel MicroCal PEAQ-DSC minimise le temps d’analyse typique des données et comprend :
  • Le système PEAQ-Compliance : ce système est disponible avec le contrôleur d’accès Malvern (MAC) pour limiter l’accès aux SOP définies par l’utilisateur et aux caractéristiques d’analyse des données. Les données peuvent être affichées à l‘aide du générateur de rapports avec les détails de l’utilisateur et la possibilité de signer avec une signature électronique pour faciliter l’intégration du processus dans le système qualité de votre entreprise et permettre la conformité avec les réglementations du 21 CFR Chapitre 11 et de l’Annexe 11. Il s’agit d’un accessoire facultatif.
  • Le système PEAQ-Performance : détecte et valide automatiquement la disponibilité du système pour une performance optimale.
  • Le système PEAQ-Smart (avec PEAQ-Finder) : pour un fonctionnement basé sur SOP et une analyse des données.  Offre de nouveaux algorithmes pour détecter même les pics discrets et les épaulements, facilitant l’identification automatique non subjective de transitions multiples, comme celles observées dans les protéines multidomaines.
  • Le système PEAQ-Compare : pour la comparaison quantitative de tracés DSC dans les études de comparabilité, idéal pour les études entre lots et de biosimilarité.
  • Prêt pour la mise en réseau : les mises à jour envoyés pendant l’analyse vous tiennent informés des progrès du test.

Le système MicroCal PEAQ-DSC est également disponible comme système manuel sans le passeur automatique d’échantillons.

Fonctionnement

Les structures fonctionnelles formées par les protéines et les autres macromolécules subissent souvent des changements de conformations induits par la température, comme la dénaturation. Ces changements se traduisent par l’absorption de chaleur du fait de la redistribution des liaisons non covalentes au sein de la molécule. Les calorimètres à balayage différentiel mesurent très précisément cette absorption de chaleur.

Le cœur thermique du système automatisé MicroCal PEAQ-DSC contient une cellule d’échantillon (contenant l’échantillon d’intérêt) et une cellule de référence (contenant une solution tampon correspondante), toutes deux situées dans une enveloppe isolante. Ces deux cellules sont toujours conservées à la même température et, pendant la mesure, elles sont chauffées à une rampe de température constante. 

Au fur et à mesure que la molécule dans la cellule d’échantillon se déplie, la chaleur est absorbée, créant une différence de température (ΔT) entre la cellule d’échantillon et la cellule de référence. Ceci entraîne un gradient thermique dans les unités Peltier, créant une tension proportionnelle qui en retour est convertie pour alimentation pour former une boucle de rétroaction vers les unités Peltier afin de faire revenir la ΔT à zéro.

Comme le dépliement des protéines est un événement endothermique, il est observé comme un déplacement positif dans le thermogramme. Le point médian de cette transition de « fusion » protéique est la Tm et l’aire sous la courbe est l’enthalpie (ΔT) du processus de dépliement (voir la figure ci-dessous).

L’analyse des données et les paramètres mesurés/dérivés sont décrits plus en détails à la page Technologie de la colorimétrie différentielle à balayage.

Spécifications

Général

Technologie	Calorimétrie différentielle à balayage
Type de mesure	Point médian de température (TM) Enthalpie (ΔH) Variation de la capacité calorifique (ΔCp)

Cellule

Cellule	Capillaire
Matériau de la cellule	Tantale
Volume de la cellule	130 μL

Échantillon

Capacité d'échantillon	288 (6 × microplaques 96 puits)
Volume d'échantillon	325 µL
Concentration d'échantillon type	De 0,01 mg/mL à 10 mg/mL 1
Débit d'échantillon	≤ 50 échantillons/jour
Plage de température de stockage de l'échantillon	De 4 °C à 40 °C

Système

Bruit de fond	0,05 μCal/°C 2
Répétabilité de la ligne de base	1 μCal/°C 2
Temps de réponse	5s 2
Répétabilité	< 0,2 µCal/°C 3
Reproductibilité	< 0,08 °C St. Dev. TM et < 2 % d’écart type relatif sur ΔH 4
Reproductibilité du système	< 0,1 °C St. Dev. TM et < 5 % d’écart type relatif sur ΔH 4
Modes de feedback multiple	Oui (passif, gain élevé et gain faible)
Plage de température	De 2 °C à 130 °C 2, 5
Rampe maximum de température	240 °C/h
Balayage inversé	Oui
Calorimétrie à perturbation de pression (PPC)	Non
Programmes de nettoyage	3 programmes préréglés
Solvants de nettoyage	Eau et détergent utilisés comme standard

Logiciels

21 CFR part 11	Oui, avec l’option logicielle PEAQ-Compliance
Réseau prêt	Oui, avec capacité d’alerte e-mail

Environnement opératoire

Operating temperature (°C)	+10°C à +28°C
Température de stockage	-20°C à +50°C
Humidité	De 10 % à 70 %, sans condensation (de 10 % à 90 % pour le stockage)
Indice de protection (IP)	IP21
Alimentation	100-240 V A/C, 50/60 Hz, 70 W (cellule), 400 W (max, passeur automatique d’échantillons), PC fourni en l’état
Certification	CE (EN61010-1), CEM (EN61326-2-1, EN61326-1, FCC, ICES, VCCI), ISO9001:2008

Poids et dimensions

Dimensions (l, P, H)	101 cm × 68 cm × 70 cm
Poids	Environ 25 kg

Notes

	1 Selon l’échantillon 2 Résultats typiques pour la ribonucléase (RNase) dans un tampon KAc 50 mM à un pH de 5,5, à 60 °C/h avec un retour élevé 3 Nouvelle analyse d’un tampon stable 4 Avec la ribonucléase (RNase) 5 La plage peut être étendue jusqu’à -10 °C sur demande