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Unchained Tackles Science in 5 - Protein Thermal Stability with Uncle

Uncle生物製劑穩定性分析儀

分類: Unchained Labs

Uncle 結合了三種不同的測量模式—全光譜差示掃描螢光（differential scanning fluorimetry，DSF）、靜態光散射（SLS）和動態光散射（DLS）。因此您可以使用更少的蛋白質在短短幾小時內獲得所有數據。你獲得的所有資訊將使選擇最佳的配方、蛋白質或病毒載體變得輕而易舉。

Uncle 多參數生物製劑穩定性篩選平台

市場第一台一站式多參數生物製劑穩定性篩選平台

Uncle 結合了三種不同的測量模式——全光譜差示掃描螢光（Differential Scanning Fluorimetry，DSF）、靜態光散射（SLS）和動態光散射（DLS）。透過這種多模式整合設計，您可以使用更少的蛋白質樣品，在短短數小時內獲得完整的穩定性數據，讓選擇最佳的配方、蛋白質或病毒載體變得輕而易舉。

了解核心技術

Uncle multi-parameter biologics stability platform instrument

產品更新通知：Uncle 已停產，新款 Aunty 提供更便捷的測量體驗與更強大的分析功能。了解 Aunty

核心技術：三合一穩定性分析平台

Uncle 的核心設計理念是將三種原本需要不同儀器才能完成的偵測技術整合於單一平台，讓研究人員不必在多台儀器間往返轉移樣品。透過獨特的「Uni」微量石英 Cuvette，每個樣品只需 9 μL 即可同時進行螢光、靜態散射與動態散射三種模式的量測，並確保樣本在高效溫度傳導與氣密封閉狀態下進行，非常適合長時間高溫穩定性試驗，例如可進行為期三天的 DLS 實驗以監測樣本即時穩定性。

偵測技術	量測原理	可獲得的關鍵資訊
DSF 全光譜差示掃描螢光	量測蛋白質於熱梯度下結構展開時的螢光訊號變化，涵蓋內源螢光與外加染劑訊號	T_onset、T_m1、T_m2 等熔解拐點溫度
SLS 靜態光散射	量測特定角度上散射光強度，強度隨粒子分子量與濃度變化	T_agg 聚集溫度、病毒顆粒效價
DLS 動態光散射	量測散射光強度隨時間的波動速度，反映粒子布朗運動擴散速率	水合直徑（Hydrodynamic Diameter）、多分散性指數 PDI

獨特的「Uni」微量石英 Cuvette

使用極少量的樣品獲得更多數據是 Uncle 設計的核心價值。Uni 只需要 9 μL 樣本，即可確保樣本於高效溫度傳導與氣密封閉狀態下進行多參數量測。您可以自由選擇如何使用它：早上測一個樣品，下午測 48 個樣品；如果只需要 DLS 數值，那就單獨進行 DLS 量測，或者先進行 DLS 量測，再開始一個為期三天的實驗來監測樣本即時穩定性。

全光譜差示掃描螢光（DSF）

加速穩定度分析

利用差示掃描螢光法（DSF），您可以迅速篩選出多種蛋白質或配方，找到最穩定的選項。與其等待數天或數周進行高溫等溫加速實驗，甚至更長時間的實時穩定性研究，DSF 只需幾小時即可透過評估蛋白質在溫度變化過程中的結構變化來提供結果，大幅縮短配方開發週期。

DSF fluorescence detection principle diagram

全光譜設計充分利用螢光訊號

DSF 偵測原理是透過測量蛋白質結構變化時的螢光訊號變化來完成。螢光訊號可以來自蛋白質自身的色氨酸（Tryptophan）、酪氨酸（Tyrosine）和苯丙氨酸（Phenylalanine）殘基所產生的內源螢光，也可以來自添加的螢光染料，如「SYPRO Orange」，讓不同性質的蛋白質都能找到合適的偵測途徑。

Fluorescence spectrum shift between folded and unfolded protein

觀察光譜波形改變

對於蛋白質來說，發射螢光訊號的光譜波形取決於螢光氨基酸周圍的局部環境。折疊蛋白質具有高度非極性疏水口袋，其螢光光譜與螢光氨基酸（Trp、Tyr、Phe）暴露在弱極性水環境中的展開蛋白質光譜會有所不同，這種差異正是 DSF 判讀穩定性的基礎。

使用加熱系統

差示掃描螢光法（DSF）中的「差示」來自於加熱過程。透過 DSF，可以測量蛋白質在熱梯度下展開時螢光的變化，逐步升溫的過程讓研究人員能清楚掌握蛋白質結構穩定性隨溫度變化的完整曲線。

Protein stability inflection points Tm and Tagg identification

識別關鍵拐點

起始溫度（T_onset）是蛋白質開始展開的溫度，其他拐點（T_m1、T_m2）則是展開過程中點的溫度。搭配靜態光散射（SLS）可以進一步識別聚集溫度（T_agg），這是當蛋白質展開導致蛋白質聚集時的溫度，兩者合併判讀能更全面評估配方穩定性。

透過全光譜螢光檢測獲取更多資訊

全譜螢光不僅僅是擁有最佳的信噪比，它更是發現 DSF 實驗問題的關鍵工具，也是備用計劃的重要部分。某些較小的蛋白質可能不含螢光氨基酸，緩衝液也可能會發出螢光或淬滅內源蛋白質螢光的信號，這些問題都可以透過全譜檢測來解決。對於病毒載體的穩定性研究，可以使用對核酸敏感的染料（如用於 AAV 等病毒載體），來檢測基因組何時開始從病毒外殼中洩漏。

靜態光散射（SLS）

光學測量更多信息

靜態光散射（SLS）看起來似乎很簡單——激發光進入樣品，撞擊粒子，然後反射出來，但實際上它是檢測溶液中粒子的最強大技術之一。反射光的強度是 SLS 實驗的主要讀值，如果您知道樣品內容物，訊號強度能告訴您很多信息。SLS 可用於計算病毒顆粒的效價，或者作為最敏感的方法來監測樣品開始聚集的時間。

靜態光散射如何運作？

使用 SLS 時，激發光光束被引導至樣品，並在樣品周圍的一個或多個角度測量散射光。散射光的強度會受到多種樣品與設置屬性的共同影響，詳細因素如下表所示。

影響因素	說明
粒子分子量	分子量越大，散射強度越高
粒子尺寸（R_g）	迴轉半徑影響散射角度分布
粒子濃度	濃度與散射強度成正比
粒子間相互作用力	影響聚集傾向與散射訊號穩定性
粒子與溶劑折射率	折射率差異（dn/dc）直接影響訊號強度
激發光與偵測器角度	不同角度可獲得不同的粒子資訊
激發光波長	波長選擇影響瑞利散射行為

Rayleigh scattering principle for small particles

照射合適的光

相對於光波長較小的粒子將均勻地向所有方向散射光，此現象稱為瑞利散射。對於紫外和可見激光，蛋白質和腺相關病毒（AAV）等生物製劑被認為是小粒子，因此適用於瑞利散射模型進行分析。

SLS scattering intensity formula related to sample parameters

測量強度

散射光的強度將取決於與樣品、光源和偵測設置相關的多種因素。對於小且稀釋的粒子，強度與粒子分子量（M）、粒子濃度（C）、緩衝液的折射率（n_o）以及粒子相對於濃度的折射率差異（dn/dc）平方成正比，這使得 SLS 能夠精確反映樣品的物理特性。

提高溫度測量聚集

透過靜態光散射和熱階梯，您可以測量聚集溫度（T_agg），即 SLS 強度開始增加並且聚集失控的溫度。這項數據對於配方篩選極為關鍵，能協助研究人員及早排除容易聚集的候選配方。

Combined SLS and DLS measurement for AAV titer

搭配其他技術獲得雙重效益

透過同時進行 SLS 和 DLS 偵測，您可以確定來自 AAV 外殼的散射光強度，這使您可輕鬆快速獲得 AAV 的效價資訊，無須另外採購專屬效價分析儀器，節省基因治療開發流程中的時間與成本。

靜態光散射與動態光散射的區別

儀器通常同時提供靜態光散射（SLS）和動態光散射（DLS）數據，因此您可能會想知道這些技術之間的區別以及什麼時候使用哪一種。SLS 主要關注平均強度，可以告訴我們在某些設置中粒子的分子量和濃度；相比之下，DLS 讀取散射光強度隨時間的變化速度，這提供了擴散率和粒子大小的信息。可以這麼比喻：這就像聽搖滾音樂會——SLS 會告訴您音樂有多響，而 DLS 會告訴您正在播放哪首歌。

當您考慮選擇哪種光散射時，SLS 是檢測聚集開始時的理想選擇，因為它是一種直接測量，分子量增加時強度會立即增加。相比之下，DLS 根據溶液中粒子的擴散來觀察粒子大小，因此需要一些時間來檢測運動的粒子；但當您對樣品了解較少時，DLS 更具定量性，因此非常適合於日常或批次間比較粒子大小，以及在長時間等溫實驗中測量粒子大小的變化。

Comparison diagram of SLS versus DLS technology — SLS 與 DLS 技術比較：SLS 反映分子量與濃度，DLS 反映擴散率與粒徑大小

動態光散射（DLS）

為生物製劑研究人員設計的 DLS 儀器

動態光散射（DLS）透過測量分子或粒子在溶液中散射的激發光強度的快速變化來確定大小和分佈。DLS 分析是一種快速、無標記、非破壞性的方式來了解許多生物製劑的大小，包括胜肽、蛋白質、病毒或類病毒顆粒（VLP）。對於測量 10 nm 抗體、30 nm AAV 或任何亞微米蛋白樣品的平均大小和聚集狀態，DLS 是生物製劑研究人員的最佳選擇；而旋轉角動態光散射（RADLS）是一種更強大的技術，它基於 DLS 的基本原理，從多個角度收集數據。

動態光散射如何運作？

將激發光照射到粒子溶液上，會得到大量的光散射回來。當激發光波長遠大於粒子時，每個方向的光散射量相等，這就是為什麼在 DLS 儀器中使用 660 nm 激光的原因。DLS 可以透過測量散射光隨時間變化的速度來告訴您很多關於溶液中粒子大小的信息：由於小粒子快速移動，光強度變化也很快；相反，較大的粒子因為移動較慢，光強度變化較慢。分析光強度變化的速度，正是 DLS 分析的關鍵所在。

Light scattering intensity fluctuation over time for different particle sizes — 不同尺寸顆粒的光散射強度隨時間變化不同

從相關函數到粒子直徑

要從相關函數獲得真正關心的數據——粒子直徑，需使用兩種分析方法。第一種方法利用相關函數處理因粒子布朗運動造成的散射光強度變化，求出待測粒子的擴散係數（Diffusion Coefficient），再帶入斯托克斯-愛因斯坦方程（Stokes-Einstein）計算，並以使用者定義的黏度值與量測所得的樣品溫度完成方程式其餘變量。

計算出的直徑是水合直徑（Hydrodynamic Diameter）。擴散係數測量的標準偏差與大小分佈的寬度相關，通常會轉換為多分散性指數（Polydispersity Index，PDI）。第二種 DLS 分析方法則利用 DLS 數據庫來重現測量數據並確定樣品的大小分佈，這兩種分析方法都遵循最新的 ISO 標準進行 DLS 粒度分析，即「ISO 22412:2017」。

DLS particle size distribution analysis result — DLS 分析結果顯示樣品的大小分佈

在生物製劑領域，動態光散射不僅能告訴您樣品的大小，還能快速檢查樣品是否聚集。由於大粒子會強烈地散射光線，DLS 可以檢測到樣品中即使非常稀有的聚集體，對蛋白聚集體發出警告，避免您依賴已經過最佳狀態的樣品數據，或無法解釋抗體為何不再有好的表現。

DLS 儀器核心特點

特點	說明
快速精確	每個樣本在不到一分鐘的時間內即可提供準確、可重複和具再現性的尺寸數據
微量樣品	使用小樣品體積和低濃度的最佳組合即可獲取數據
完整分佈	提供整個樣品平均直徑結果，當有多個峰值時提供大小分佈資訊
高靈敏度	即使對傳統 SEC 分析來說可能太大或太稀有的聚集體樣本，仍具有高度敏感的偵測結果
寬廣範圍	測量範圍從 3 到 1000 nm，溶菌酶可達 1 mg/mL 濃度，較大蛋白質可達更低濃度

測量參數

Uncle 僅需 9 μL 樣本即可在單一實驗流程中獲得下列完整的穩定性數據，涵蓋熱穩定性、粒徑、交互作用力與病毒載體專屬參數，協助研究人員以最少的樣品消耗量完成最全面的評估。

參數	說明
T_m & T_agg	熔解溫度與聚集溫度
T_m with SYPRO（DSF）	染料法熔解溫度
Isothermal Stability	等溫穩定性
Sizing & Polydispersity	粒徑與多分散性
Sizing with Thermal Ramp	熱梯度粒徑變化
Thermal Recovery	熱回復性
Viscosity	黏度
k_D / B₂₂	交互作用參數
G₂₂	高濃度交互作用
ΔG	自由能變化
Viral Capsid Stability	病毒外殼穩定性

儀器特點

Uncle high-throughput stability screening result

一次性獲得更多資訊

嘗試找尋新的配方或結構時，Uncle 可在不到 2 小時內對多達 48 個樣本進行蛋白質穩定性測量並獲得結果，同時可取得 T_m 和 T_agg，並得知蛋白質樣本何時展開導致聚集。在進行溫度梯度加熱之前量測 DLS 數值，還能了解是否從一開始就存在聚集問題。

Uncle isothermal stability measurement application

對樣本進行煨煮——等溫穩定性測量

透過進行等溫蛋白穩定性測量（Isothermal Protein Stability Measurements），解決長期儲存測試問題。Uncle 特別為蛋白質、報導染劑或載體配備了一套量身定制的應用程序，可有效地在靜態溫度下煨煮樣本。僅需將樣品裝入 Unis，放入培養箱中，再放回 Uncle，即可得知哪個樣本表現出了問題，讓實驗室人員有更多時間處理其他事務。

AAV 穩定性分析

Uncle 搭配 SYBR Gold 使用，幫助您了解 DNA 開始洩漏（Leakage）的時機——在 AAV 外殼爆裂之前。量化初始的游離 DNA，以及在熱梯度後游離 DNA 的數量，了解何時聚集失控，並使用 SLS 和 DLS 解決粒子濃度的問題，為基因治療載體開發提供關鍵品管數據。

發現基因組洩漏

確保 DNA 或 RNA 不會悄悄地從您的載體中逃逸。Uncle 的全光譜螢光搭配 SYBR Gold 及等溫應用程式，讓您可以在早期對小體積樣本進行加速、等溫的儲存測試，及早發現潛在的載體不穩定問題。

Uncle B22 and kD interaction parameter measurement

B₂₂ & k_D 交互作用測量

在同一個 Uni 中同時獲取 B₂₂ 和 k_D。如果您使用的是超高濃度樣本，則可以切換到 G₂₂，使用方便的軟體即時了解您的蛋白質配方組合是否合適，或者是否存在聚集風險，加速高濃度製劑的配方開發流程。

釋放 Uni 的潛力

使用更少的樣品獲得更多數據。Uni 只需要 9 μL，您可以自由選擇如何使用它：如果只需要 DLS 數值，那就進行 DLS 量測；或者先進行 DLS 量測，然後再開始一個為期三天的實驗來監測樣本即時穩定性。樣品維持在密封狀態，因此可以進行短期或長期的測量，靈活對應不同實驗設計。

Uncle full-spectrum fluorescence detection

全光譜偵測

生物製劑和基因載體是特殊的，使用 Uncle，您可以獲得全螢光光譜資訊，因此不需要提前知道樣品的行為。如果您想要嘗試一些新的染劑，Uncle 也可以識別它們。Uncle 的 SLS 使用兩個波長來檢測樣本聚集，因此在發現各種尺寸範圍內的聚集體時非常靈敏。

21 CFR Part 11 法規合規

如果您在受管制的環境中工作，控制數據存取並保持其完整性是必不可少的。Uncle 具有符合 21 CFR Part 11 規範的軟體，並可提供 IQ/OQ 文件，以符合各大生物製劑廠的法規需求，適合導入 GMP 管制環境使用。

技術規格

項目	規格
最小樣品需求量	9 μL（Uni 微量石英 Cuvette）
溫度控制範圍	15–95°C
單次最大樣本數	48 個樣本／未滿 2 小時
DLS 測量範圍	3–1000 nm
DLS 分析標準	ISO 22412:2017
溶菌酶適用濃度上限	約 1 mg/mL（較大蛋白質可達更低濃度）
相容染劑	SYPRO Orange（DSF）、SYBR Gold（核酸洩漏偵測）
樣品槽設計	氣密封閉，可支援長達 3 天的等溫實驗
法規合規	21 CFR Part 11 相容軟體，提供 IQ/OQ 文件

訂購資訊

型號	貨號	說明
Uncle	洽詢博克科技業務窗口	多參數生物製劑穩定性篩選平台（已停產，建議洽詢新款 Aunty）

常見問題

Uncle 需要多少樣品量進行測量？

Uncle 使用專屬的 Uni 微量石英 Cuvette，僅需 9 μL 樣品即可進行完整的多參數穩定性分析，包括 DSF、SLS 和 DLS 測量。

Uncle 可以同時測量多少個樣品？

Uncle 可在不到 2 小時內對多達 48 個樣本進行蛋白質穩定性測量並獲得結果，非常適合高通量配方篩選應用。

DSF、SLS 和 DLS 三種技術有什麼不同？

DSF（差示掃描螢光）測量蛋白質展開時的螢光變化，可獲得熔解溫度 T_m；SLS（靜態光散射）測量散射光強度，可檢測聚集溫度 T_agg 和效價；DLS（動態光散射）測量散射光強度的時間變化，可獲得粒徑大小和多分散性指數 PDI。

Uncle 可以用於 AAV 病毒載體分析嗎？

可以。Uncle 搭配 SYBR Gold 染料使用，可以檢測 AAV 外殼中 DNA 開始洩漏的時機、量化游離 DNA、監測聚集情況，並使用 SLS 和 DLS 測量粒子濃度和效價。

Uncle 的溫度控制範圍是多少？

Uncle 的溫度控制範圍為 15–95°C，配合密封的樣品槽設計，可以進行短期熱梯度實驗或長期等溫穩定性測試，如為期三天的即時穩定性監測。

Uncle 的 DLS 測量範圍是多少？

Uncle 的 DLS 測量範圍從 3 到 1000 nm，對於溶菌酶可達到 1 mg/mL 的濃度，對於較大的蛋白質可以達到更低的濃度，每個樣本在不到一分鐘內即可獲得準確結果。

Uncle 是否符合 GMP 法規要求？

是的。Uncle 具有符合 21 CFR Part 11 規範的軟體，可控制數據存取並保持數據完整性，並可提供 IQ/OQ 文件，以符合各大生物製劑廠法規需求。

Uncle is the market's first one-stop multi-parameter biologics stability screening platform from Unchained Labs, integrating full-spectrum Differential Scanning Fluorimetry (DSF), Static Light Scattering (SLS), and Dynamic Light Scattering (DLS) to obtain comprehensive protein stability data from minimal sample volumes in just a few hours. The platform uses proprietary Uni quartz cuvettes requiring only 9 uL of sample, with a sealed chamber design and temperature control from 15 to 95 degrees Celsius, supporting both rapid thermal ramp experiments and extended isothermal stability studies lasting up to three days. DSF measures fluorescence changes as proteins unfold during heating, providing Tm and Tonset values from intrinsic tryptophan, tyrosine, and phenylalanine residues or extrinsic dyes such as SYPRO Orange. SLS provides Tagg measurements and, combined with DLS, enables AAV viral vector titer determination directly from capsid-scattered light intensity. DLS determines hydrodynamic diameter and polydispersity index following ISO 22412:2017 standards across a 3 to 1000 nanometer range, detecting rare aggregates that traditional SEC methods might miss. For AAV and gene therapy applications, Uncle combined with SYBR Gold dye enables detection of genome leakage before capsid rupture. Uncle measures Tm, Tagg, isothermal stability, sizing, polydispersity, thermal recovery, viscosity, kD, B22, G22, free energy change, and viral capsid stability from a single 9 uL sample, profiling up to 48 samples in under 2 hours. The platform includes 21 CFR Part 11 compliant software with IQ/OQ documentation for GMP-regulated environments.

附件

Uncle

基礎研究 Basic Research