Die Isotherme Titrationskalorimetrie (ITC) ist ein experimentelles Verfahren zur Messung der Wärmemenge, die während einer bimolekularen chemischen Reaktion freigesetzt oder verbraucht wird. Chemische Reaktionen können entweder exotherm oder endotherm sein, abhängig von den relativen energetischen Stabilitäten der Reaktanten. Mit der isothermen Titrationskalorimetrie lässt sich die Größe der Wärmeänderung während der Reaktion quantifizieren.

Mit einem einzigen isothermischen Titrationskalorimetrie-Experiment lassen sich die Bindungsaffinität, die Bindungsspezifität und das Verhältnis der Bindung (Stöchiometrie) berechnen.

Ein entscheidender Vorteil der ITC für die Messung bimolekularer Wechselwirkungen ist, dass sie auf freie Moleküle in Lösung angewendet werden kann. Dadurch muss keine der reaktiven Spezies immobilisiert werden, um isothermische Titrationskalorimetrie-Messungen durchzuführen. Somit ist keine zusätzliche Probenvorbereitung erforderlich, so dass es möglich ist, die Bindungsreaktionen in ihrer nativen Lösungsphasenumgebung zu messen.¹

Isotherme Titrationskalorimetrie-Messungen sind in allen Bereichen von Interesse, in denen die Untersuchung biomolekularer Wechselwirkungen von Interesse sein könnte. Zu den üblichen Anwendungen gehört die Messung von Protein-Protein-, Protein-Nukleinsäure- und Protein-Membran-Wechselwirkungen, die für den Aufbau makromolekularer Komplexe entscheidend und damit für pharmakologische Studien unerlässlich sind .

Einer der zunehmend wichtiger werdenden Bereiche für den Einsatz von ITC ist die Forschung im Bereich der Impfstofftherapie. Alle Arzneimittelinteraktionen können als eine Form der bimolekularen oder intermolekularen Interaktion höherer Ordnung betrachtet werden. Gleiches gilt für andere Arten der Interaktion zwischen biologischen Arten, einschließlich einer Immunreaktion auf einen invasiven Wirt.

Da mit der isothermen Titrationskalorimetrie die Stärke der Bindungswechselwirkungen in Lösung mit höchster Genauigkeit bestimmt werden kann, ist diese Technik für die Entwicklung von Impfstoffen sehr nützlich. Die isotherme Titrationskalorimetrie kann dazu verwendet werden, schnell nach Verbindungen zu suchen, die die richtigen Arten von Bindungsinteraktionen mit monoklonalen Antikörpern und mRNAs aufweisen, um geeignete Kandidaten für die Verwendung in Impfstoffen zu finden.²

Ein isothermes Titrationskalorimeter vergleicht die Leistung einer Referenzzelle mit der einer Messzelle. Wie bei anderen Kalorimetrie-Messungen sind die beiden Zellen von einem adiabatischen Mantel umgeben, um die Wechselwirkungen mit der Umgebung zu minimieren.

Die Zellen sind so gestaltet, dass sie so weit wie möglich identisch sind. Die Referenzzelle ist mit einer Pufferlösung gefüllt, die der in der Messzelle verwendeten ähnlich ist, und verfügt über eine an der Zelle angebrachte Referenzheizung.

Während der Titration des betreffenden Makromoleküls in der Messzelle kommt es zu einer Enthalpieänderung im System. Da die Reaktion zu einer Temperaturänderung führt und die beiden Proben- und Referenzzellen durch hocheffiziente wärmeleitende Legierungen verbunden sind, beginnt sich die Temperatur in der Referenzzelle zu ändern. Die Heizleistung, die erforderlich ist, um die Referenzzelle konstant zu halten, wird gemessen und zur Aufzeichnung der gesamten Thermochemie des Bindungsvorgangs verwendet.

TA Instruments unterstützt selbst die anspruchsvollsten Messungen in den Biowissenschaften mit einer Reihe von Geräten für die isotherme Titrationskalorimetrie. Da viele intermolekulare Wechselwirkungen und Bindungsenergien sehr schwach sein können, hat TA Instruments die Messgeräte für die isotherme Titrationskalorimetrie so konzipiert, dass sie möglichst empfindlich sind und eine hervorragende Basislinienstabilität aufweisen.²

TA Instruments bietet sowohl das Nano Isothermal Titration Calorimetry-Instrument als auch das Affinity ITC an, die als unkomplizierte, einfach zu bedienende Instrumente konzipiert wurden, ohne dabei auf eine außergewöhnliche Messleistung zu verzichten. Bei Nutzung der Messzellen mit kleinem Volumen, die sich ideal für wertvolle Impfstoff-Therapien eignen, kann beim Affinity-ITC auch ein 96-Well-Autosamplern integriert werden, um Ihre Entwicklungsprozesse zu beschleunigen.

Wenden Sie sich noch heute an TA Instruments, um zu erfahren, wie Ihre biowissenschaftlichen Anwendungen, von der Entwicklung von Medikamenten bis zu Impfstoffen, von der Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der branchenführenden ITC-Messungen profitieren können.