Do not drop: Mechanical shock in vials causes cavitation, protein aggregation and particle formation

Industry experience suggests that g-forces sustained when vials containing protein formulations are accidentally dropped can cause aggregation and particle formation. To study this phenomenon, a shock tower was used to apply controlled g-forces to glass vials containing formulations of two monoclonal antibodies and recombinant human growth hormone (rhGH). High-speed video analysis showed cavitation bubbles forming within 30 μs and subsequently collapsing in the formulations. As a result of echoing shock waves, bubbles collapsed and reappeared periodically over a millisecond timecourse. Fluid mechanics simulations showed low-pressure regions within the fluid where cavitation would be favored. A hydroxyphenylfluorescein assay determined that cavitation produced hydroxyl radicals. When mechanical shock was applied to vials containing protein formulations, gelatinous particles appeared on the vial walls. Size exclusion chromatographic analysis of the formulations after shock did not detect changes in monomer or soluble aggregate concentrations. However, subvisible particle counts determined by microflow image analysis increased. The mass of protein attached to the vial walls increased with increasing drop height. Both protein in bulk solution and protein that became attached to the vial walls after shock were analyzed by mass spectrometry. rhGH recovered from the vial walls in some samples revealed oxidation of Met and/or Trp residues

ERGEBNISSE DES FLUGZEUGVORENTWURFSPROJEKTS “FREACS” (FUTURE ENHANCED AIRCRAFT CONFIGURATIONS)

Das DLR Projekt FrEACs (Future Enhanced Aircraft Configurations) hat sich mit der Auslegung unkonventioneller Flugzeugkonfigurationen beschäftigt. Dabei war es ein wesentlicher Bestandteil, ein verteiltes Entwurfssystem aufzubauen, welches die Fähigkeit besitzt, die im Vergleich zu konventionellen Konfigurationen zusätzlich auftretenden physikalischen Effekte mittels der in den verschiedenen beteiligten Instituten verfügbaren Analysemodulen zu berücksichtigen. Für eine Verbesserung der Aussagesicherheit über die mit dem Entwurfssystem erzeugten Ergebnisse wurde die Betrachtung von Unsicherheiten mit einbezogen. Im Mittelpunkt des Projektes standen der Entwurf einer Strut-Braced Wing Konfiguration mit physikalischen Analysemodellen und die flugmechanische Analyse einer Blended Wing Body Konfiguration sowie die Überführung dieser in den DLR AVES Flugsimulator. In dieser Veröffentlichung werden das Projekt, die dort verwendeten Entwurfsmethoden und die wesentlichen erzielten Ergebnisse vorgestellt