V zadnjih letih narašča pomembnost raziskav procesov kot so agregacija in degradacija proteinov, ki vplivajo na kvaliteto bioloških zdravil za zdravljenje različnih bolezenskih stanj. V tezi raziskujemo tematike fizike mehke snovi v povezavi s temi procesi, od katerih zavisi razvoj, varnost in učinkovitost vodnih raztopin terapevtskih proteinov. Osredotočamo se predvsem na procese nereverzibilne agregacje in reverzibilnega povezovanja proteinskih molekul, na katere lahko v veliki meri vplivamo s fizikalnimi lastnostmi raztopin. Fizikalno-kemijske interakcije, ki vplivajo na koloidno in konformacijsko stabilnost, ovrednotimo z dinamičnim sipanjem svetlobe (DLS) in denaturacijo. Termično denaturacijo merimo z diferencialno kalorimetrijo (DSC). Kot denaturante za kemično denaturacijo uporabljamo gvanidinijev klorid in ureo, merimo pa jo prek fluorestenčnega odziva triptofanov. Ovrednotimo fizikalni vpliv pomožnih snovi v zdravilu (ekscipientov), kot so soli in sladkorji. Tvorbo nereverzibilnih agregatov pospešimo s povišano temperaturo in merimo z izključitveno kromatografijo (SEC), resonančnim merjenjem mase (RMM) in pretočno mikroskopijo (MFI). Vzporedno z eksperimentom numerično rešimo sistem enačb po vzoru Smoluchowskega, ki opisujejo kinetiko binarne agregacije na večih velikostnih skalah, in primerjamo dobljene rezultate z eksperimentom. Tako pojasnimo osnovne pojave, povezane z agregacijo proteinov. Z mikroskopom na atomsko silo (AFM) in optično mikroskopijo raziskujemo adhezijo proteinov in proteinskih delcev na površine vsebnikov. Opišemo več režimov tvorbe delcev v raztopini in njihovega prijemanja na površine, ki imajo pomemben vpliv na interpretacijo rezultatov meritev vsebnosti delcev po študijah pri povišani temperaturi. Komentiramo tudi odstopanje rezultatov od teoretičnih napovedi modela Smoluchowskega zaradi posedanja in adhezije. Reverzibilno povezovanje proteinskih molekul, katerega makroskopski vpliv se kaže v povišani viskoznosti, merimo z mikrofluidno reometrijo. Razločimo in analiziramo različne faktorje, ki vplivajo na viskoznost. Predlagamo nov mehanizem, ki povezuje povišanje viskoznosti z elektrostatskimi interakcijami. To delo prispeva k napredku razvoja proteinskih formulacij, s posebnim poudarkom na razvoju bioloških zdravil.
|