蛋白质生物制剂——这一快速增长的新型药物类别——可有效治疗癌症、遗传性疾病及自身免疫性疾病。这类药物通常以大型蛋白质分子形式存在，通过培养经基因工程改造的活细胞来生产。然而在制造过程中，这些大分子蛋白质可能发生粘连形成颗粒物，进而引发患者不良免疫反应。
为有效管控这些颗粒物，生物制药企业需具备精准的测量与监控能力。近日，美国国家标准与技术研究院（NIST）最新发布的标准参考物质SRM 1989将为此提供技术支撑。该标准物质全称为"单分散不规则形状环氧基颗粒物"，包含三个规格的颗粒样本：220微米、150微米和100微米（作为参照，普通打印纸厚度约为100微米）。
美国国家标准与技术研究院（NIST）研究化学家Srivalli Telikepalli表示："该标准物质将成为首款公开可获取的生物治疗药物蛋白质颗粒可见微粒标准品，有助于制药商监测产品中的颗粒物，从而确保药品安全有效。"
蛋白质颗粒虽微小但有时肉眼可见，其形成源于蛋白质的不稳定性。温度变化或药瓶剧烈晃动等任何外界压力，都可能导致蛋白质聚集成颗粒。这种情况可能在药品纯化、包装、运输或长期储存过程中发生。
在生物制药工厂，经过培训的分析人员会对每瓶药品进行目视检查。若发现可见颗粒，则该瓶药品将被整批剔除。当不合格药瓶达到一定数量时，整批药品都将报废——每批不合格药品可能给制造商造成数百万美元损失。
Telikepalli进一步解释道："缺乏颗粒尺寸标准作为参照时，不同分析人员对颗粒的判定可能存在差异，导致检测过程出现主观偏差。我们研发的新型标准物质将使颗粒检测流程更加标准化。"该标准参考物质（SRM）可纳入培训套件，用于模拟蛋白质颗粒，帮助分析人员准确识别药品中的此类颗粒。
颗粒检测亦可借助实验室仪器实现自动化。仪器制造商可利用NIST的SRM校准设备性能，并持续提升检测精度。分析人员还可通过SRM验证自动化检测流程的准确性，确保仪器检测结果可靠。
无论是人工检测还是自动化检测，更精准、统一的检测流程都有助于避免药品批次被不必要的报废。
在制备颗粒过程中，NIST研究人员采用了一项精密技术：将紫外线（UV）照射于涂覆有环氧类物质的硅晶圆上，该物质在UV照射下会固化。这种被称为光刻技术（photolithography）的工艺——与计算机芯片上制造微电子电路的工艺相同——在晶圆表面形成了特定图案的颗粒。随后，这些颗粒被从晶圆上分离并置于液态混合溶液之中。整个制备流程在NIST纳米尺度科学技术中心完成，该中心是半导体制造研究的重要基地。
这些人工颗粒具有与蛋白质颗粒相似的特征——形状不规则且呈透明状。最关键的是，它们的尺寸高度均一。"依托先进的测量能力，我们能够以极高精度可靠地验证这些颗粒的尺寸，"NIST电气工程师Michael Carrier强调道。
运用半导体制造技术来模拟蛋白质颗粒，这一创新举措或许只有在NIST这样的机构才能实现。
"NIST同时拥有生物制药和半导体制造领域的顶尖专家，"NIST生物分子测量部门主任Mike Tarlov表示，"这使我们能整合跨学科的测量技术专长，共同解决现实世界中的难题。"
NIST已研制逾千种标准参考物质（SRM），涵盖公共卫生安全与工业发展各领域。这些SRM为从医疗卫生、建筑工程（如夏比冲击试验材料）到半导体制造（如半导体薄膜）等众多行业提供精准测量保障。
NIST还为生物制药行业开发了系列SRM，包括单克隆抗体蛋白标准品NISTmAb，以及能表达NISTmAb蛋白变体的活细胞标准品NISTCHO。这些标准物质将有力支撑预计从2025年6660亿美元增长至2032年1.184万亿美元的生物制药市场。
