Nestabilnost peptidov je ena glavnih težav pri raziskavah njihove formulacije, za kar obstaja veliko razlogov. Toda glavnih razlogov za nestabilnost določenega peptida ni veliko. Podrobna študija učinkov zunanjih pogojev (kot so pH, temperatura, svetloba, koncentracija kisika itd.) na stabilnost peptida lahko pomaga pri oblikovanju racionalne formulacije. Čeprav mehanizem, s katerim aditivi stabilizirajo peptide, še ni povsem razumljen, je uporaba aditivov še vedno eno glavnih sredstev za izboljšanje stabilnosti peptidnih formulacij. Uporaba analiznih metod, kot sta CD in DSC, lahko pomaga pri hitrem pregledu ustreznih dodatkov.
Vzroki za nestabilnost peptidov:
Reakcija deamidacije: V reakciji deacetilacije se ostanki Asn/Gln hidrolizirajo v Asp/Glu. Izvede se neencimska reakcija deamidacije. Amidne skupine v strukturi Asn Gly se lažje hidrolizirajo, amidne skupine, ki se nahajajo na površini molekule, pa se tudi lažje hidrolizirajo kot tiste znotraj molekule.
Obstajata dva glavna razloga, zakaj so raztopine peptidov nagnjene k oksidaciji: prvi je onesnaženje s peroksidi v raztopini, drugi pa je spontana oksidacija peptidov. Med vsemi aminokislinskimi ostanki se najlažje oksidirajo Met, Cys, His, Trp, Tyr itd. Parcialni tlak kisika, temperatura in puferska raztopina prav tako vplivajo na oksidacijo.
Hidroliza: Peptidne vezi v peptidih se zlahka hidrolizirajo in zlomijo. Peptidne vezi, ki jih tvori Asp, se lažje zlomijo kot druge peptidne vezi, zlasti peptidne vezi Asp Pro in Asp Gly.
Tvorba nepravilnih disulfidnih vezi: Izmenjava med disulfidnimi vezmi ali med disulfidnimi vezmi in tiolnimi skupinami lahko tvori nepravilne disulfidne vezi, kar povzroči spremembe v terciarni strukturi in izgubo aktivnosti.
Racemizacija: razen za Gly so atomi alfa ogljika vseh aminokislinskih ostankov kiralni in so zlahka podvrženi reakcijam racemizacije pod alkalno katalizo. Med njimi so ostanki Asp najbolj nagnjeni k reakcijam racemizacije.
- eliminacija: - eliminacija se nanaša na eliminacijo funkcionalnih skupin na - ogljikovem atomu v aminokislinskih ostankih. Cys, Ser, Thr, Phe, Tyr in drugi ostanki se lahko razgradijo z - eliminacijo. - izločanje je nagnjeno k pojavu pri alkalnem pH, nanj pa vplivajo tudi temperatura in kovinski ioni.
Denaturacija, adsorpcija, agregacija ali precipitacija so na splošno povezane z uničenjem terciarnih in sekundarnih struktur. V denaturiranem stanju so peptidi pogosto bolj nagnjeni k kemičnim reakcijam in njihovo aktivnost je težko obnoviti. V procesu denaturacije peptidov najprej nastanejo intermediati. Topnost vmesnih produktov je običajno nizka, zaradi česar jih je enostavno agregirati in tvoriti agregate, ki posledično tvorijo s prostim očesom vidne oborine.
Površinska adsorpcija beljakovin je še ena težava, s katero se srečujejo med njihovim shranjevanjem in uporabo, kot je adsorpcija riL-2 na površini cevovoda med perfuzijo Qu, kar povzroča izgubo aktivnosti.