细胞培养液中有机硅消泡剂检测方案(ICP-AES)

应用简讯 AgilentTrusted Answers 使用 Agilent 5800 ICP-OES 分析细胞培养液中的有机硅消泡剂 欧阳昆，米健秋，夏敏 安捷伦科技(中国)有限公司 在重组蛋白治疗药物的细胞培养发酵过程中，有可能产生大量泡沫。菌体与泡沫形成较为稳定的乳浊液体系后，会影响氧的传递，从而对细胞培养过程产生负面影响。因此，消泡剂，特别是硅基消泡剂(例如 Sigma 的 DefoamerC)，广泛应用于细胞培养过程中。但另一方面，消泡剂一次性加入过多时，会聚集在细胞表面和气泡液膜，增加传质阻力，大大降低氧的传递速率。因此在细胞培养过程中，一般遵循“少量多次”的原则，按照实际需要加入消泡剂，并监控其在体系中的浓度。 使用液相色谱法测定培养液中的消泡剂浓度时，存在样品混合不均匀以及回收率偏低等问题。本研究使用 ICP-OES 对细胞培养液中硅的浓度(可换算为硅基消泡剂浓度)进行测定。该方法具有分析速度快、适合实时检测、灵敏度高、重现性好等特点，非常适合在实际工作中推广。 准确量取细胞培养液样品2mL(量取体积可根据实际培养液中的消泡剂含量进行适当调整)，加入50mL 试管(CORNING)中，向其中加入5mL 浓硝酸，同时做全程空白实验。使用电热板缓慢加热，将温度控制在120-130℃，反应30 min。然后取下试管，待冷却至室温后，根据实际样品含量添加标准硅溶液，做全程加标实验。本实验加标浓度选取1 mg/L 和3 mg/L，以验证在不同加标量下的回收效果。将试管继续加热2h左右，待样品中的蛋白质完全分解，溶液完全澄清后，取下试管；冷却至室温后，准确定容至25mL(定容体积也可根据实际样品中的消泡剂含量进行调整)，待测。 在样品前处理过程中，需要注意以下事项：a.样品宜在相对较低的温度下进行处理，防止温度过高造成硅元素损失而导致回收率偏低；b.需要缓慢回流并防止污染；c.由于市售硅标液通常为碱性体系，因此宜在样品与硝酸初步反应后再开始加标实验；d.需要防止因酸碱中和及剧烈反应造成硅元素损失而影响回收率。 由于样品实际含量的不确定性，本研究采用安捷伦27种元素混合标准溶液，用5%硝酸体系连续稀释以配制校准标样，绘制浓度范围为 5 ug/L 至10000 pg/L的校准曲线(见下图)。 本研究根据实际样品的待测浓度进行了仪器的相关优化，具体参数见下表。 回 %RSE：3.87686628 针对样品的实际处理与分析参数，采用以下方案考察了各种方法学性能。 所得方法检测限、重复性、回收率等结果见下表(样品稀释倍数为12.5倍)。 -方法检测限：将样品全程空白重复测量11次，计算平均值和标准偏差，并以标准偏差的三倍作为最低检测限；然后乘以稀释倍数12.5倍，作为方法检测限 一样品含量：将消解后的样品重复测量11次，将实测值的相对标准偏差作为精密度进行统计，并将样品含量乘以稀释倍数，得到样品定量分析的最终结果 ( 回收率：根据实际样品含量，分别采用1 mg/L 和 3 mg/L的加标浓度，计算回收率 ) 方法检测限 15pg/L Si 251.611 nm 波长 样品含量(以硅元素计) 1.25 mg/L 样品测试精密度 RSD 0.5% 回收率% 加标1mg/L 93.3 94.1 加标3mg/L 91.0 87.4 综上，本研究使用 Agilent 5800 ICP-OES对细培培养液样品中的有机硅消泡剂进行测定。采用该方法将单个样品平行测定3次，时间短于1分钟，极大提升了样品通量；并具有实现在线实时监测的潜力；实际样品加标回收率均在90%左右；且整个体系不存在样品残留等问题；无需经过色谱分离，快速简便。非常适合用于生物制药行业中。 关于 Agilent 5800 ICP-OES Agilent 5800 ICP-OES 为最新一代发射光谱产品。区别于市场上任何一款同类产品，在仪器的设计理念、硬件技术及软件功能方面均为行业先锋。 在硬件方面，5800ICP-OES 采用最为前沿的航天级镜面加工技术，是一款小型化光学系统。其中自由曲面的准直镜系统极大地改善了光谱仪中常见的像散及像差现象，提高了光学系统的成像质量，有效提升了仪器的灵敏度、检测限和分辨率。 在软件方面，5800 ICP-OES 采用智能化专家系统，可针对样品、干扰、仪器参数、系统维护报警、运行状态等进行实时分析洞察，帮助使用者快速实现方法开发、消除干扰及最佳条件选择。同时能够针对未知样品进行全元素的预分析，针对含量、元素分布、浓度差异等提出方法建立参考，提供趋势分析、饼图显示、比例分析、异常值标记等一系列专家建议提示。有效提升分析可靠性，增加样品分析结果的信心，减少重复测量。 该仪器系统采用垂直炬管的双向观测模式，特别是冷锥的尾焰处理方式，使得易电离元素的干扰大大降低，适用范围更加广泛。同时，炬管的使用寿命大大延长，有效降低了使用成本。采用专利冷锥尾焰处理方式，大大提升了紫外区元素的分析灵敏度。 此外，5800 ICP-OES 采用专利自动化拟合背景校正技术，无需人为设定背景扣除点，样品分析简单易行。可实现多元素、多谱线同时测量，分析速度快，左气体用量少，分析效率高。 www.agilent.com 安捷伦对本资料可能存在的错误或由于提供、展示或使用本资料所造成的间接损失不承担任何责任。 本文中的信息、说明和技术指标如有变更，恕不另行通知。 ◎安捷伦科技(中国)有限公司，2021 5994-4207ZHCN 本研究使用 Agilent 5800 ICP-OES 对细胞培养液样品中的有机硅消泡剂进行测定。采用该方法将单个样品平行测定 3 次，时间短于 1 分钟，极大提升了样品通量；并具有实现在线实时监测的潜力；实际样品加标回收率均在 90% 左右；且整个体系不存在样品残留等问题；无需经过色谱分离，快速简便。非常适合用于生物制药行业中。