雙模式微粒表征的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于檢測懸浮微粒的性質(zhì)的方法和設(shè)備。公開的實施例包括光學(xué)儀器（200），其用于檢測樣品的性質(zhì)，其包括：樣品池（103），用于容納顆粒散布的樣品；相干光源（101），其被配置成用來照射樣品池（103）中的樣品；光強(qiáng)度檢測器（104，106），其被放置用來接收和測量來自相干光源（101），由樣品池（103）中的樣品彈性散射的光的強(qiáng)度；以及光譜光檢測器（212），其被放置和配置用來接收和測量來自相干輻射源（101），由樣品池（103）中的樣品非彈性散射的光的波長范圍。
【專利說明】雙模式微粒表征
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于檢測懸浮微粒的性質(zhì)的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有一些不同的方式來表征復(fù)雜納米微粒材料，比如蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)的大聚合體。光學(xué)顯微鏡法是一種相對花費(fèi)較少的技術(shù)，它可以提供關(guān)于細(xì)胞和高度聚合蛋白質(zhì)的有限量的尺寸和形狀信息。例如，那些執(zhí)行動態(tài)光散射(DLS)、靜態(tài)光散射(SLS)、或尺寸排阻色譜法(SEC)的儀器能夠提供關(guān)于各種各樣的納米材料和納米微粒的尺寸的更高的分辨率信息，但它們?nèi)鄙賯鬟f結(jié)構(gòu)和形狀信息的能力。而更精密的儀器，例如那些執(zhí)行圓二色性(CD)、拉曼光譜、或傅里葉變換紅外(FTIR)光譜的裝置能夠提供關(guān)于比如蛋白質(zhì)材料的分子結(jié)構(gòu)和構(gòu)象的信息，但缺少提供關(guān)于這些材料的尺寸或尺寸分布的任何直接信息的能力。最昂貴的儀器，例如執(zhí)行X射線晶體學(xué)和多唯核磁共振(匪R)的儀器能夠提供大量關(guān)于復(fù)雜納米微粒，比如更大蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，但這些裝置要花費(fèi)百萬美元或更多，并且對于常規(guī)測量、質(zhì)量保證和質(zhì)量控制用途來說顯得不是特別有用處。
[0003]本發(fā)明的目的是解決一個或更多個上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于檢測樣品性質(zhì)的光學(xué)儀器，包括:
[0005]樣品池，所述樣品池用于容納微粒散布的樣品；
[0006]相干光源，所述相干光源被配置成用來照射所述樣品池中的所述樣品；
[0007]光強(qiáng)度檢測器，所述光強(qiáng)度檢測器被放置用來接收和測量來自所述相干光源，由所述樣品池中的樣品彈性散射的光的強(qiáng)度；及
[0008]光譜光檢測器，所述光譜光檢測器被放置和配置用來接收和測量來自相干輻射源，由所述樣品池中的樣品非彈性散射的光的波長范圍。
[0009]所述光譜光檢測器是拉曼檢測器。所述相干光源可以是激光。所述光強(qiáng)度檢測器是光子計數(shù)檢測器。
[0010]衰減器放置在以下所列的其中一項或更多項之間:
[0011 ] 所述相干光源和所述樣品池；
[0012]所述樣品池和所述光譜光檢測器；及
[0013]所述樣品池和所述光強(qiáng)度檢測器。
[0014]所述衰減器被配置成可切換的，以在第一狀態(tài)下為由所述光強(qiáng)度檢測器接收到的光提供預(yù)定量的衰減，在第二狀態(tài)下為由所述光譜光檢測器接收到的光提供較小量的衰減。所述光強(qiáng)度檢測器被配置成當(dāng)所述衰減器在第二狀態(tài)下時不檢測光。
[0015]所述光學(xué)儀器包括濾波器，所述濾波器被配置成將來自所述相干輻射源，由所述樣品池中的樣品非彈性散射的選定波長范圍內(nèi)的光發(fā)射至所述光譜光檢測器。所述濾波器是陷波濾波器。[0016]所述光譜測定檢測器被配置以沿著正交于來自光源的入射光的路徑和/或沿著反向于入射光的路徑，接收來自所述樣品池的散射光，用于檢測背散射光。
[0017]在特定實施例中，所述相干輻射源包括第一和第二相干光源，且其中所述光強(qiáng)度檢測器響應(yīng)于由所述第一相干光源發(fā)射的光，所述光譜光檢測器響應(yīng)于由所述第二相干輻射源發(fā)射的光。
[0018]所述光強(qiáng)度檢測器和所述光譜光檢測器都被配置以在當(dāng)所述樣品池中的樣品的性質(zhì)發(fā)生變化的測量期間接收和測量光。所述性質(zhì)是酸堿度和溫度中的一個或更多個。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種檢測微粒散布樣品的光學(xué)性質(zhì)的方法，所述方法包括:
[0020]將所述樣品放置在樣品池中用于分析；
[0021]用來自相干光源的入射光激發(fā)樣品；
[0022]用光強(qiáng)度檢測器檢測來自被激發(fā)的樣品的彈性散射光；及
[0023]用光譜光檢測器檢測來自被激發(fā)的樣品的非彈性散射光。
[0024]在檢測來自被激發(fā)的樣品的彈性和非彈性散射光期間，所述樣品是用來自共用相干輻射源的光激發(fā)的。
[0025]激發(fā)的步驟包含在檢測來自所述樣品的彈性散射輻射的步驟和檢測來自所述樣品的非彈性散射輻射的步驟期間，用不同的相干輻射源激發(fā)所述樣品。
[0026]當(dāng)所述樣品的狀態(tài)變化時，激發(fā)所述樣品的步驟被重復(fù)。所述方法進(jìn)一步包括步驟:當(dāng)所述狀態(tài)變化時，在檢測來自被激發(fā)的樣品的彈性散射輻射的步驟的結(jié)果和檢測來自被激發(fā)的樣品的非彈性散射輻射的步驟的結(jié)果之間，進(jìn)行相關(guān)聯(lián)。所述狀態(tài)是溫度或酸堿度。
[0027]所述方法進(jìn)一步包括步驟:基于檢測來自被激發(fā)的樣品的彈性散射輻射和檢測來自被激發(fā)的樣品的非彈性散射輻射的步驟的結(jié)果，將所述樣品中的種類的化學(xué)性質(zhì)的變化與在所述狀態(tài)中的變化相聯(lián)系。
[0028]激發(fā)和檢測的步驟被重復(fù)以評估所述樣品的可制造性、穩(wěn)定性、保質(zhì)期、質(zhì)量控制、質(zhì)量保證或配方中的一個。
[0029]放置、激發(fā)、檢測和移除的步驟被執(zhí)行用于蛋白質(zhì)懸浮微粒、生物藥品微?；蛴糜诿肝⒘！NA序列微粒、RNA序列微粒、疫苗微粒、病毒微?；虿《绢愇⒘Ｖ械囊粋€或更多個。
[0030]所述方法進(jìn)一步包括從檢測到的彈性散射輻射獲得所述樣品的物理性質(zhì)的步驟，以及從檢測到的非彈性散射輻射獲得所述樣品的化學(xué)性質(zhì)。
[0031]獲得物理性質(zhì)的步驟包括獲得粒子尺寸或多分散性值，獲得化學(xué)性質(zhì)的步驟包括獲得化學(xué)鑒別或分子結(jié)構(gòu)的量度。
[0032]放置、激發(fā)、檢測和移除的步驟可以被執(zhí)行用于蛋白質(zhì)，且其中獲得物理性質(zhì)的步驟包括獲得蛋白質(zhì)聚合尺寸分布，獲得化學(xué)性質(zhì)的步驟包括從拉曼測量獲得蛋白質(zhì)二級和三級結(jié)構(gòu)信息。
[0033]獲得化學(xué)性質(zhì)的步驟包括獲得蛋白質(zhì)折疊或蛋白質(zhì)變性/復(fù)性的信息。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)能比一些較昂貴的X射線晶體學(xué)和多維核磁共振(NMR)裝置以較低費(fèi)用提供大量關(guān)于納米微粒和其他納米材料，比如較大蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和化學(xué)信息。這樣的代價是在現(xiàn)有DLS/SLS系統(tǒng)上的一個相對簡單的附加裝置。在一些實施例中，雙模式裝置能使用單個輻射源來獲得關(guān)于彈性和非彈性散射的互補(bǔ)信息。
[0035]根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的總的方面，提供了一種用于檢測樣品性質(zhì)的光學(xué)儀器，包括:
[0036]用于容納用于分析的樣品的裝置，
[0037]用于激活樣品的裝置，
[0038]用于檢測來自被激活的樣品的彈性散射輻射的裝置，及
[0039]用于檢測來自被激活的樣品的非彈性散射輻射的裝置。
[0040]根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的總的方面，提供了一種用于檢測樣品性質(zhì)的光學(xué)儀器，包括:
[0041]用于容納樣品的容器；
[0042]一個或更多個相干輻射源，被放置以照射容器中的樣品；
[0043]多個散射檢測器，被放置以接收來自相干輻射源，由容器中的樣品以不同角度散射的光；及
[0044]至少一個光譜測定檢測器被放置以接收來自相干輻射源，由容器中的樣品非彈性散射的光。
[0045]根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的總的方面，提供了一種檢測樣品的光學(xué)性質(zhì)的方法，包括:
[0046]放置用于分析的樣品；
[0047]對樣品進(jìn)行非彈性光譜測量；及
[0048]基于之前的非彈性光譜測量的表征，使用另一種類的測量獲得關(guān)于來自非彈性光譜測量的樣品的至少一個物理性質(zhì)。
[0049]對樣品進(jìn)行非彈性光譜測量的步驟可包括執(zhí)行拉曼測量。
[0050]根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的總的方面，提供了一種用于檢測樣品性質(zhì)的光學(xué)儀器，包括:
[0051]用于容納樣品的容器，
[0052]一個或更多個相干輻射源，被放置以照射容器中的樣品，
[0053]至少一個光子計數(shù)檢測器，被放置以接收來自相干輻射源，由容器中的樣品彈性散射的光，及
[0054]至少一個光譜測定檢測器，被放置以接收來自相干輻射源，由容器中樣品非彈性散射的光。
[0055]根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的總的方面，提供了一種檢測樣品光學(xué)性質(zhì)的方法，包括:
[0056]放置用于分析的樣品，
[0057]激發(fā)樣品，
[0058]檢測來自被激發(fā)的樣品的彈性散射輻射，
[0059]檢測來自被激發(fā)的樣品的非彈性散射輻射，及
[0060]移除樣品。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0061]以下通過示例性的實施例結(jié)合附圖的方式，對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)地描述，其中:
[0062]圖1是一個現(xiàn)有技術(shù)DLS/SLS測量系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)可被用作為根據(jù)本發(fā)明的一個示范性系統(tǒng)的基礎(chǔ)；
[0063]圖2是基于圖1中的DLS/SLS測量系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的雙模式散射系統(tǒng)的示意實施例的框圖；
[0064]圖3是用圖2的系統(tǒng)獲得的50毫克/毫升BSA溶液在61°C的示意性拉曼光譜；
[0065]圖4是用圖2的系統(tǒng)獲得的50毫克/毫升BSA溶液在61°C的示意性尺寸分布圖；
[0066]圖5是用圖2的系統(tǒng)獲得的一系列不同溫度下的拉曼和DLS尺寸測量的組合圖；
[0067]圖6是基于激光衍射測量系統(tǒng)的根據(jù)另一實施例的雙模式散射系統(tǒng)的示意實施例的框圖；
[0068]圖7是一個圖表，顯示了 z均值半徑和拉曼酰胺III強(qiáng)度(1297(^1)的圖，作為在滴定時BSA樣品的pH值的函數(shù)；
[0069]圖8是一個拉曼位移測量和與BSAlO暈克/毫升的溶液DLS尺寸測量的相關(guān)性的圖；
[0070]圖9是一個拉曼強(qiáng) 度的圖，作為10毫克/毫升BSA和IcG溶液的拉曼位移的函數(shù)；及
[0071]圖10顯示拉曼強(qiáng)度的圖，結(jié)合與DLS多分散性和尺寸的相關(guān)性作為BSA(圖10)和IgG (圖1Ob)溶液的拉曼位移的函數(shù)。
【具體實施方式】
[0072]根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以從頭開始構(gòu)建，或可以是基于已有的現(xiàn)成的光學(xué)儀器。這樣一個系統(tǒng)可以基于光學(xué)儀器100，比如Zetasizer納米粒子測量系統(tǒng)，它是如圖1所概括地示意。Zetasizer粒子測量儀器線可以從英國莫爾文的莫爾文儀器有限公司購得，并且在專利申請W02010/04182中被進(jìn)一步詳細(xì)地描述，此專利申請的內(nèi)容通過引用合并于此。
[0073]粒子測量系統(tǒng)100包括相干輻射源101，如激光。激光101的輸出被提供至衰減器102，選擇性地通過一個或多個中間反射鏡110a、110b，穿過樣品池103，到傳輸監(jiān)控器104上。經(jīng)典90°光學(xué)件106和/或背散射光學(xué)件105接收來自樣品池103中的懸浮微粒樣品的散射輻射并測量從光源101接收到的和由樣品池103中的樣品彈性散射的光的強(qiáng)度。對于兩套光學(xué)件105、106的一個或兩個所接收到的散射輻射可以通過光纖107傳播到雪崩光電二極(ADP) 108。光電二極管108的輸出在DLS的情況下可以使用相關(guān)器109相關(guān)，或在SLS(未示出)的情況下使用一個集成器集成。
[0074]參考圖2和圖3，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，修改圖1的系統(tǒng)100以實現(xiàn)雙模式檢測的一個方法是在背散射路徑中添加一個介質(zhì)濾波器211。這個介質(zhì)濾波器211將較長波長的光傳播至光譜測定檢測器212，如拉曼檢測器。拉曼檢測器212可以包括一個或多個激光陷波濾波器、衍射光柵214和維度檢測器215，如電荷耦合裝置(CCD)。雖然拉曼檢測如圖2所示在背散射路徑進(jìn)行，它還可以或者作為替換地從許多不同的角度中的一個或多個進(jìn)行，包括從經(jīng)典90°路徑的截取點216進(jìn)行。因此在總體方面，光譜測定檢測器212可配置為沿著正交于入射光的路徑和/或沿著反向于入射光的路徑，接收來自所述樣品池的散射光，用于檢測背散射光。[0075]在操作中，圖2的系統(tǒng)200中的激光101用于DLS和拉曼測量。DLS測量期間，衰減器102打開，APD108不飽和(圖1)。拉曼測量期間，衰減器102是關(guān)閉的，以便讓高水平的照明用于拉曼測量。通過交替DLS和拉曼測量，系統(tǒng)200可獲得彈性和非彈性散射信息。這兩種檢測類型可以提供關(guān)于一個特定懸浮的互補(bǔ)信息。例如，DLS測量可以提供微粒聚合的信息，而拉曼測量可以提供聚合原因的信息或者是否單個粒子的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化的信息。這可以有助于調(diào)查生物制藥的聚合，這可以是一個嚴(yán)重的問題，因為它們聚合時會失去功效甚至是有害的。儀器200也可以用來將一個微粒懸浮與另一個做比較。這可能是有用的，例如當(dāng)比較來自一個公司的生物制藥配方與來自另一家公司生產(chǎn)的生物相似藥。
[0076]還有許多其他方法來建立一個配置為獲得這些類型的補(bǔ)充信息的系統(tǒng)。例如，系統(tǒng)可以配有分開的來源，用于圍繞分開的光學(xué)路徑組織的不同測量。系統(tǒng)也可以采用不同的光元素的布置和/或不同的選擇性或切換元素，如移動鏡子或斬波器，以實現(xiàn)兩種類型的測量。在一個實施例中，例如，衰減器102可以放在光纖107路徑上，允許同時進(jìn)行DLS和拉曼測量。
[0077]參見圖3-5、可以操作圖2的系統(tǒng)200以提供光譜信息，如拉曼光譜301 (圖3)和物理性質(zhì)的信息，如對同樣樣本在有效地相同時間的尺寸分布401 (圖4)。這些測量也可以在不同條件下連續(xù)進(jìn)行，如樣品溫度、濃度、PH值或組成。圖5展示了 DLS平均尺寸數(shù)據(jù)501的圖(左手的刻度，以nm)和拉曼位移數(shù)據(jù)502 (右手刻度，以cnT1)作為溫度的函數(shù)(以。C)用于蛋白質(zhì)溶液的圖。隨著溫度的增加，DLS尺寸數(shù)據(jù)顯示粒子尺寸的增加，表明蛋白質(zhì)的聚合，而拉曼位移信息表明蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化，在這種情況下，這解釋為α螺旋的喪失。因此在一般方面，光強(qiáng)檢測器和光譜光檢測器皆配置為在樣品池的樣品的性質(zhì)發(fā)生變化的測量期間，接收和測量光。樣品被測期間，樣品的性質(zhì)可能會緩慢改變，如通過改變樣品的PH值或溫度，或可能改變?yōu)橐环N正在進(jìn)行的反應(yīng)的結(jié)果。因此這種雙重測量的優(yōu)點是清楚的，因為可以對同一樣品在同一測量期間通過交替進(jìn)行DLS和拉曼測量進(jìn)行不同的測量。測量可以手動執(zhí)行，也可以使用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器人加載系統(tǒng)自動執(zhí)行，如χ-y階段，或使用自動移液系統(tǒng)。
[0078]為了從測量中得到信息，如尺寸分布或化學(xué)信息，根據(jù)本發(fā)明實施例的光學(xué)儀器系統(tǒng)可以與運(yùn)行在通用計算機(jī)平臺上專用軟件程序結(jié)合地來實現(xiàn)，其中存儲的程序指令在處理器上被執(zhí)行。該系統(tǒng)也可以實現(xiàn)全部或部分使用專用硬件來實現(xiàn)相同的功能。而出于闡述的目的，系統(tǒng)可以分解成一系列模塊和步驟，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會認(rèn)識到也可以把它們組合起來和/或?qū)⑺鼈儾煌剡M(jìn)行分割以實現(xiàn)不同的分解。
[0079]參見圖6，微粒的雙模式表征的另一種方法是同步執(zhí)行拉曼和激光衍射測量。激光衍射技術(shù)是基于以下原則:通過一激光束的粒子將以一個角度散射光線，這個角度與它們的尺寸直接相關(guān)。隨著粒徑減小，觀察到的散射角度以對數(shù)地增大。觀察到的散射強(qiáng)度也取決于粒子的尺寸并，相當(dāng)近似地，與粒子的橫截面積相關(guān)聯(lián)地減小。因此大粒子以小角度高強(qiáng)度散射光，而小顆粒以較大角度低強(qiáng)度散射光。在激光衍射系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行的主要測量是捕獲來自被研究的粒子的光散射數(shù)據(jù)。
[0080]根據(jù)本發(fā)明的這方面的系統(tǒng)可以從頭開始構(gòu)建，或他們可以基于已有的現(xiàn)成的儀器。在一個實施例中，這樣一個系統(tǒng)可以基于Mastersizer3000粒子尺寸分析儀,其可以從英國莫爾文的莫爾文儀器有限公司獲得。一個模范系統(tǒng)300，示意性地在圖6中繪示出，包括相干光源，如與可選的衰減器602 —起的紅色激光601，用于提供相干的、強(qiáng)烈的固定波長的光的來源。也可以提供可選的第二個相干光源，如藍(lán)色激光621。系統(tǒng)300進(jìn)一步包括樣品呈現(xiàn)系統(tǒng)，如樣品池603，其被配置為使被測材料通過入射激光束，優(yōu)選地是以在已知的、可再生的分散狀態(tài)下的粒子604的均勻流的形式。
[0081]提供了第一系列檢測器，包括焦平面檢測器605a和一列大角度檢測器605b，以測量由樣品池603中分散的粒子散射入射光而在一個寬的角度范圍內(nèi)產(chǎn)生的光圖像。提供了第二個系列的檢測器606、612，以測量來自樣品池603和用于拉曼檢測的背散射的光。介質(zhì)濾波器611可以被放置在多個背散射光的路徑中的一個上，濾波器611被配置為將較長波長光傳播至光譜測定檢測器，如拉曼檢測器612。拉曼檢測器612可以包括一個或多個激光陷波濾波器613、衍射光柵614和維度檢測器615，如電荷耦合裝置(CCD)。盡管拉曼檢測顯示為在多個背散射路徑中的一個上進(jìn)行，它還可以或作為替換地從許多不同的角度中的一個或多個進(jìn)行，包括從經(jīng)典90°路徑的截取點開始。如圖2中所述的實施例。
[0082]在操作中，圖6的系統(tǒng)300中的激光601 (和/或621)被用于激光衍射和拉曼測量。在激光衍射測量期間，衰減器602打開，這樣散射檢測器不飽和(圖1)。在拉曼測量期間，衰減器602是關(guān)閉的，以便讓高水平的照明用于拉曼測量。通過交替激光衍射和拉曼測量，系統(tǒng)可獲得關(guān)于一個特定懸浮的互補(bǔ)信息。例如，激光衍射測量可以提供樣品的物理性質(zhì)的信息，而拉曼測量可以提供樣品的化學(xué)組成信息。
[0083]在其他的實施例中，還有許多其他方法，用以建立起獲得這些類型的互補(bǔ)信息的系統(tǒng)。例如，系統(tǒng)可以配有分開的來源，用于圍繞分開的光學(xué)路徑組織的不同測量。系統(tǒng)也可以采用不同的光元素的布置和/或不同的選擇性或切換元素，如移動鏡子或斬波器，以實現(xiàn)兩種類型的測量。在一個實施例中，例如，衰減器602可以被放置成允許同時進(jìn)行激光衍射和拉曼測量。
[0084]在測量期間可獲得的尺寸范圍直接與散射測量的角范圍相關(guān)。現(xiàn)代激光衍射儀器進(jìn)行約0.02度到135度的測量。當(dāng)檢測器605在小角度處緊密組合在一起而在大角度處更寬的間隔開時，對數(shù)檢測器序列產(chǎn)生最佳靈敏度。檢測器序列也可以設(shè)置為不同尺寸的粒子的相等體積產(chǎn)生類似的被測信號。使用這種方法，當(dāng)被測量的散射角增大時，檢測器的尺寸也增大。
[0085]一旦進(jìn)行了同時測量，測量之間的關(guān)系就可以建立。這可以進(jìn)一步了解樣品和/或允許一個測量獲取另外其他的可能通常用來測量的信息。用下面的例子對這種方法更詳細(xì)地進(jìn)行描述。
[0086]示例 I
[0087]參見圖7，在不同pH水平下對牛血清白蛋白(BSA)的樣品進(jìn)行雙模拉曼和DLS測量。隨著PH值的增加，DLS測量701顯示了一種趨勢，這種趨勢指示了粒子尺寸的變化。同時，拉曼測量702也以與DLS測量的變化相關(guān)的方式改變。DLS和拉曼測量的變化被認(rèn)為由PH值的變化產(chǎn)生的蛋白質(zhì)的去折疊所引起。這種去折疊被認(rèn)為導(dǎo)致分子尺寸的增大，并且當(dāng)其去折疊，會引起蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)中的可測量的變化。
[0088]示例 2
[0089]參見圖8到10，針對牛血清白蛋白(BSA)的樣品在不同溫度水平下執(zhí)行雙模式拉曼和DLS測量。隨著溫度的增加，進(jìn)行并記錄DLS測量和拉曼測量801 (圖8)。使這兩組值相關(guān)聯(lián)以產(chǎn)生圖表(虛線802)，表明尺寸變化是怎樣與在不同波長的拉曼光譜的變化相關(guān)聯(lián)的。然后用免疫球蛋白G(IgG)重復(fù)實驗。
[0090]在實驗的這個第一部分中使用溫度調(diào)整，但也可以改變其他物理性質(zhì)，如pH值。盡管在這種情況下用DLS尺寸參數(shù)，也可以使用其他DLS參數(shù)，如多分散系數(shù)，它提供了一種樣品中尺寸分布的測量方法。
[0091]如圖9所示，化學(xué)結(jié)構(gòu)特點對應(yīng)于化合物的拉曼光譜的不同部分。例如，在較高的拉曼位移處的第一個區(qū)域901中的大頂峰對應(yīng)于BSA和IgG兩者的主干，而在略低位移處的第二個區(qū)域902中的較小頂峰對應(yīng)于芳香族側(cè)鏈。這些知識可以幫助了解物理性質(zhì)影響分子的方式。
[0092]如圖10和圖1Ob所示，DLS和拉曼測量之間的相關(guān)圖顯示出在不同波長下更強(qiáng)的相關(guān)性。圖1Oa繪示了 BSA的拉曼測量IOOla以及與DLS多分散性1002a和尺寸1003a的相關(guān)性的圖表，而圖1Ob繪示出了拉曼測量IOOlb以及與IgG的DLS多分散性1002b和尺寸1003b的相關(guān)性的圖表。這些相關(guān)性可以與相應(yīng)的分子特性匹配，以確定哪些特性可能會受到物理變化的影響。使用這種技術(shù)可以顯示，例如，比起響應(yīng)于PH值的改變，蛋白質(zhì)更響應(yīng)于溫度的變化而不同地發(fā)生性質(zhì)改變以及/或發(fā)生聚合。
[0093]也可以執(zhí)行其他類型的變化的實驗，如溫度、鹽濃度、藥物或其他化學(xué)濃度、離子強(qiáng)度、和/或變性水平。這些類型的雙模式實驗也可以進(jìn)行，以確定其他類型的不同材料的化學(xué)和物理性質(zhì)。例如，當(dāng)樣品狀態(tài)變化時，拉曼測量可以用來檢測樣品的結(jié)晶度，激光衍射用來檢測樣品的尺寸。這可以使得更深入地理解在不同的條件下到什么程度一個樣品會呈現(xiàn)結(jié)晶的，無定形的，和/或多形態(tài)的性質(zhì)。有了這種類型的理解，就可以執(zhí)行拉曼測量，以了解在一個特定系統(tǒng)下的樣品的物理性質(zhì)的信息，如尺寸、形狀、直徑、縱橫比的信息。還可以了解其他使用DLS進(jìn)行測量另外可獲知的性質(zhì)，包括物理化學(xué)性質(zhì)，如蛋白質(zhì)ζ電勢、電荷和等電位點。這個交叉測量原則可以根據(jù)不同的時間表，在雙模式系統(tǒng)中的任何類型的測量間使用。在質(zhì)量控制情況下，例如，用兩種測量技術(shù)，被測物質(zhì)可能被充分地表征，但常規(guī)測試可能只會執(zhí)行其中之一。為常規(guī)測試所選的技術(shù)可能會因為各種各樣的原因而被選擇，比如，因為它更便宜、更快、更可測量的、或更可靠。
[0094]根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以適用于各種應(yīng)用，包括研究、質(zhì)量控制、配方開發(fā)、穩(wěn)定性測試、可制造性測試，效率測試，發(fā)布測試和藥物發(fā)現(xiàn)。他們也適用于各種各樣的材料，如生物制藥、小和大分子蛋白質(zhì)，賦形劑，顏料和其他工業(yè)粉末。
[0095]本發(fā)明已結(jié)合多個具體實施例詳述。然而，諸多預(yù)期將落在本發(fā)明的范圍內(nèi)的修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說也應(yīng)該是明顯的。因此，它的目的旨在，本發(fā)明的保護(hù)范圍僅由權(quán)利要求所限定。此外，權(quán)利要求的順序不應(yīng)被解釋為限制權(quán)利要求中任何特定詞的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢測樣品性質(zhì)的光學(xué)儀器，包括: 樣品池，所述樣品池用于容納微粒散布的樣品； 相干光源，所述相干光源被配置成用來照射所述樣品池中的所述樣品； 光強(qiáng)度檢測器，所述光強(qiáng)度檢測器被放置用來接收和測量來自所述相干光源，由所述樣品池中的所述樣品彈性散射的光的強(qiáng)度；及 光譜光檢測器，所述光譜光檢測器被放置和配置用來接收和測量來自所述相干輻射源，由所述樣品池中的所述樣品非彈性散射的光的波長范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)儀器，其中所述光譜光檢測器是拉曼檢測器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)儀器，其中所述相干光源是激光。
4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)儀器，還包括衰減器，所述衰減器放置在以下所列的其中一項或更多項之間: 所述相干光源和所述樣品池； 所述樣品池和所述光譜光檢測器；及 所述樣品池和所述光強(qiáng)度檢測器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)儀器，其中所述衰減器被配置成可切換的，以在第一狀態(tài)下為由所述光強(qiáng)度檢測器接收到的光提供預(yù)定量的衰減，在第二狀態(tài)下為由所述光譜光檢測器接收到的光提供較小量的衰減。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)儀器，其中所述光強(qiáng)度檢測器被配置成當(dāng)所述衰減器在所述第二狀態(tài)下時不檢測光。
7.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)儀器，還包括濾波器，所述濾波器被配置成將來自所述相干輻射源，由所述樣品池中的所述樣品非彈性散射的選定波長范圍的光發(fā)射至所述光譜光檢測器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)儀器(200)，其中所述濾波器是陷波濾波器。
9.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)儀器，其中所述光譜測定檢測器被配置成沿著正交于來自所述光源的入射光的路徑和/或沿著反向于所述入射光的路徑，接收來自所述樣品池的散射光，用于檢測背散射光。
10.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)儀器，其中所述相干輻射源包括第一和第二相干光源，且其中所述光強(qiáng)度檢測器響應(yīng)于由所述第一相干光源發(fā)射的光，所述光譜光檢測器響應(yīng)于由所述第二相干輻射源發(fā)射的光。
11.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)儀器，其中所述光強(qiáng)度檢測器和所述光譜光檢測器都被配置成在當(dāng)所述樣品池中的所述樣品的性質(zhì)發(fā)生變化的測量期間接收和測量光。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)儀器，其中所述性質(zhì)是酸堿度和溫度中的一個或更多個。
13.—種檢測微粒散布的樣品的光學(xué)性質(zhì)的方法，所述方法包括: 將所述樣品放置在樣品池中用于分析； 用來自相干光源的入射光激發(fā)樣品； 用光強(qiáng)度檢測器檢測來自被激發(fā)的所述樣品的彈性散射光；及 用光譜光檢測器檢測來自被激發(fā)的所述樣品的非彈性散射光。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中在檢測來自被激發(fā)的所述樣品的彈性和非彈性散射光期間，所述樣品是用來自共用相干輻射源的光激發(fā)的。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中在檢測來自所述樣品的彈性散射輻射的步驟和檢測來自所述樣品的非彈性散射輻射的步驟期間，所述激發(fā)的步驟是用不同的相干輻射源激發(fā)所述樣品。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一權(quán)利要求所述的方法，其中當(dāng)所述樣品的狀態(tài)發(fā)生變化時，所述激發(fā)所述樣品的步驟被重復(fù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括步驟:當(dāng)所述狀態(tài)發(fā)生變化時，在檢測來自被激發(fā)的所述樣品的彈性散射輻射的步驟的結(jié)果和檢測來自被激發(fā)的所述樣品的非彈性散射輻射的步驟的結(jié)果之間，進(jìn)行相關(guān)聯(lián)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其中所述狀態(tài)是溫度或酸堿度。
19.根據(jù)權(quán)利要求13至18中任一權(quán)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括步驟:基于檢測來自被激發(fā)的所述樣品的彈性散射輻射和檢測來自被激發(fā)的所述樣品的非彈性散射輻射的步驟的結(jié)果，將所述樣品中的種類的化學(xué)性質(zhì)的變化與在所述狀態(tài)中的變化相聯(lián)系。
20.根據(jù)權(quán)利要求13至19中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述激發(fā)和檢測的步驟被重復(fù)以評估所述樣品的可制造性、穩(wěn)定性、保質(zhì)期、質(zhì)量控制、質(zhì)量保證或配方中的一個。
21.根據(jù)權(quán)利要求13至20中任一權(quán)利要求所述的方法，其中放置、激發(fā)、檢測和移除的步驟被執(zhí)行用于蛋白質(zhì)懸浮微粒、生物藥品微?；蛴糜诿肝⒘！⒌鞍踪|(zhì)微粒、DNA序列微粒、RNA序列微粒、疫苗微粒、病毒微?；虿《绢愇⒘Ｖ械囊粋€或更多個。
22.根據(jù)權(quán)利要求13至20中任一權(quán)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括從檢測到的所述彈性散射輻射獲得所述樣品的物理性質(zhì)的步驟，以及從檢測到的所述非彈性散射輻射獲得所述樣品的化學(xué)性質(zhì)的步驟。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中獲得物理性質(zhì)的步驟包括獲得粒子尺寸或多分散性值，獲得化學(xué)性質(zhì)的步驟包括獲得化學(xué)鑒別或分子結(jié)構(gòu)的量度。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中放置、激發(fā)、檢測和移除的步驟被執(zhí)行用于蛋白質(zhì)，且其中獲得物理性質(zhì)的步驟包括獲得蛋白質(zhì)聚合尺寸分布，獲得化學(xué)性質(zhì)的步驟包括從拉曼測量獲得蛋白質(zhì)二級和三級結(jié)構(gòu)信息。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中獲得化學(xué)性質(zhì)的步驟包括獲得關(guān)于蛋白質(zhì)折疊或蛋白質(zhì)變性/復(fù)性的信息。
【文檔編號】G01N21/51GK103748450SQ201280040414
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月19日
【發(fā)明者】E·尼爾·路易斯 申請人:馬爾文儀器有限公司