Nanoplasmonic Sensor for Biologics Bioprocess Monitoring
- Reference number
- ID25-0111
- Project leader
- Chotteau, Veronique
- Start and end dates
- 260115-300115
- Amount granted
- 3 250 000 SEK
- Administrative organization
- KTH - Royal Institute of Technology
- Research area
- Life Science Technology
Summary
This doctoral project aims to develop a novel sensor platform for real-time monitoring of advanced biopharmaceutical production, focusing on monoclonal antibodies (mAbs) and adeno-associated viruses (AAVs), both essential for modern treatments of cancer and other severe diseases. The project will optimize a nanoplasmonic sensor system based on localized surface plasmon resonance (LSPR) technology, enabling continuous, label-free detection of target biomolecules directly during cell cultivation processes. The goal is to move beyond today's time-consuming off-line analysis and enable more precise, efficient, and scalable production. The sensor will first be applied to monitor mAb concentrations during cultivation processes and later extended to quantify AAV capsids, with the ambitious aim of distinguishing between full and empty capsids, a critical quality parameter in gene therapy. The research will be conducted in collaboration between KTH and ArgusEye AB, ensuring both academic depth and industrial relevance. The expected outcome is a validated, application-ready sensor technology with strong potential for integration in industrial bioprocesses.
Popular science description
Biologiska läkemedel, som monoklonala antikroppar och genterapier med AAV-virus, används allt oftare för att behandla allvarliga sjukdomar som cancer och autoimmuna sjukdomar. Tillverkningen av dessa läkemedel är komplicerad och dyr. För att kunna garantera hög kvalitet i varje steg av läkemedelsproduktionen krävs nya verktyg som ger omedelbar information direkt från processen. Det här projektet utvecklar en ny typ av sensor som kan mäta läkemedelsmolekyler direkt i tillverkningsprocessen, utan att behöva ta ut prover och analysera dem i separata laboratorier. Sensorn ska användas för två viktiga applikationer: att mäta mängden monoklonala antikroppar i cellodlingar, och att avgöra kvaliteten på viruspartiklar som används i genterapi. I dagens produktion tar det ofta flera timmar eller dagar att få svar på hur mycket läkemedel som bildats, vilket gör det svårt att styra processen effektivt. Med den nya sensorn kan man istället få snabba svar direkt under processen. Det innebär att man i realtid kan justera viktiga processparametrar för att förbättra resultatet. För genterapier är behovet ännu mer kritiskt. Där måste man kunna särskilja mellan viruspartiklar som innehåller aktivt genetiskt material och de som inte gör det, något som i dag kräver komplicerad laboratorieutrustning. Med den nya tekniken ska detta kunna göras snabbare och billigare, vilket kan öka tillgången till avancerade terapier och minska kostnaderna. Sensorn utvecklas i samarbete mellan KTH och ArgusEye, och ska kunna integreras direkt i befintlig bioproduktionsutrustning. Tekniken är tänkt att vara enkel att använda, återanvändbar och anpassad för både forskning och industriell tillverkning. På sikt kan detta ge bättre kontroll över biologiska läkemedelsprocesser, kortare utvecklingstider, färre felaktiga batcher och i slutändan en ökad tillgänglig av läkemedel till patienter som behöver livsviktig behandling.