【摘要】 蛋白质稳定性是基于蛋白质的药物制剂的重要研究内容。当大分子，如蛋白质，经历温度变化时，它们从天然状态转变为变性状态。

蛋白质稳定性是基于蛋白质的药物制剂的重要研究内容。当大分子，如蛋白质，经历温度变化时，它们从天然状态转变为变性状态。热转变中点（Tm）越高，分子越稳定。差示扫描量热仪（DSC）通常用于研究这种热转变现象，因为它们通过显示天然形式的蛋白质转变的温度依赖性来揭示热稳定性的机制。当以恒定速度加热时，它测量与分子热变性相关的热变化，以便同时获得Tm和焓变化（H）。这些来自量热计的数据为候选治疗药物的配方提供了重要信息。然而，由于相变过程中的低焓变化，用少量液体蛋白质样品进行准确的DSC测量具有挑战性。几十年来，研究人员和工程师一直在开发各种方法来提高DSC的性能。传统的商业DSC使用盘、毛细管或管来构建腔室。它们用于保持液体，防止蒸发，并提供一个隔热环境。大容量室的一个优点是，它们可以承受额外的压力，以抑制样品蒸发，并防止在较高温度下出现气泡，从而使测量更具可重复性。学术界对AC DSC和TMDSC（温度调制差示扫描量热仪）的最新探索也为改进DSC仪器铺平了道路。他们使用平均技术从宽带噪声中提取信号，有些人报告检测到溶菌酶样品的热去折叠。尽管使用了这些技术，但传统的DSC仍然存在样本量大（通常为300 L–2 mL）和测量时间长（通常为2 h）的问题。微加工是改善DSC的一个机会。由聚合物或Si3N4制成的悬浮薄膜具有更高的绝热性，且更小的尺度允许的样品量更少。因此，获得了更高的灵敏度。同时，由于样品区的温度梯度较小，温度传感器的附加质量较小，因此可以更准确地检测转变温度。此外，嵌入式微加热器和超少量样品使超快扫描成为可能。当以1000K/s的速度扫描样品时，功率信号被显著放大，因为功率与扫描速率成正比。同时，由于更短的扫描时间和并行操作，可以实现更高的吞吐量。这对制药行业至关重要，考虑到数百万候选药物的测试可能需要数年时间才能完成，即使安装了自动化系统来始终如一地执行任务。最后，微加工使低成本和大规模生产成为可能，因此微DSC可能是一次性的，并且在测试后不需要清洗。

然而，用于蛋白质稳定性表征的显微DSC也面临着新的挑战。相同浓度下较低的样品量意味着变性过程中较小的功率变化，因此需要更灵敏的传感器。同时，即使使用塑料盖，生物样品的较小热质量在高温下也更容易蒸发。这种热容损失可能对测量有害，并限制应用。而且，如果腔室完全密封，温度升高会导致薄膜难以承受的更高压力。除此之外，由于DSC使用差分测量，样品和参考侧之间的不对称性可能对基线性能至关重要。微小的差异可能会导致两侧之间出现较大的不匹配，尤其是当制造规模缩小时。此前曾报道过针对该应用的热流型DSC的尝试。他们通过使用已知功率进行灵敏度校准并测量信号输出来确定功率。然而，在扫描过程中，热导率可能略有变化，因为它可能与温度有关。这可能会导致测量不准确。

 

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