Biologinių vaistų stabilumo problemos ir sprendimai gamybos procese
Pastaraisiais metais biotechnologiniai vaistai, ypač monokloniniai, palaipsniui tapo pagrindine naujų vaistų tyrimų ir plėtros dalimi. Tačiau baltymų biologiniai preparatai paprastai turi sudėtingos ir nestabilios struktūros problemą, ypač dėl įvairių nestabilių veiksnių gamybos procese, dėl kurių biologiniai preparatai suyra ir inaktyvuojami. Biologinių vaistų paruošimo procesas yra labai sudėtingas, dažnai vykstant biosintezei (pvz., mikrobinė fermentacija/ląstelių kultūra), žaliavų gryninimas ir rafinavimas (pvz., chromatografinis valymas, virusų pašalinimas) ir paruošimo procesas (pvz., paruošimo konfigūracija, aseptinis filtravimas, užpildymas, užšaldymas). -džiovinimas ir lempų tikrinimas) ir kitos gamybos, sandėliavimo, transportavimo ir kitos jungtys. Todėl šių nestabilumo problemų sprendimas yra raktas į sėkmingą biologinių vaistų taikymą klinikinėje praktikoje. Šiame straipsnyje buvo apibendrinti biologinių vaistų gamybos skilimo būdai ir pateikti atitinkami sprendimai.
Kadangi biologinės technologijos (pvz., rekombinantinės DNR technologija, limfocitų hibridomos technologija, fagų rodymo technologija) ir žmogaus genomikos kūrimas, biotechnologiniai vaistai (biologinė medicina, bioterapija, biologiniai vaistai, biofarmaciniai preparatai), ypač monokloniniai vaistai, palaipsniui tapo pagrindine dalimi. naujų medicinos tyrimų ir plėtros. Pastaraisiais metais biologiniai vaistai sudarė 80% geriausiai parduodamų receptinių vaistų pasaulyje dešimtuko, o visos farmacijos srities dalis taip pat kasmet didėja. Palyginti su tradiciniais mažos molekulės vaistais, pagrįstais chemine sinteze, biologiniai vaistai daugiausia ruošiami ir gaminami biotechnologiniais metodais, ypač rekombinantinės DNR technologija, kuri pasižymi didelio aktyvumo, didelio specifiškumo ir mažo toksiškumo savybėmis ir išsprendžia daugybę medicininių problemų, kurias tradicinės mažos molekulės sukelia. vaistai negali išspręsti, todėl jie atlieka vis svarbesnį vaidmenį gelbėjant gyvybes ir gerinant pacientų gyvenimo kokybę.
Tačiau biologinių vaistų kūrimas taip pat susiduria su daugybe techninių iššūkių. Pirma, biofarmaciniai preparatai yra biomakromolekulės (santykinė molekulinė masė paprastai yra 5x103 ~ 2x105), turinčios labai sudėtingą struktūrą ir komponentus. Be pirminės struktūros, ty aminorūgščių sekos, biologiniai vaistai paprastai turi sudėtingas aukšto lygio struktūras (pavyzdžiui, antrines, tretines ar net ketvirtines), kurios yra jų biologinio aktyvumo pagrindas.
Tuo pačiu metu dėl tokių veiksnių, kaip potransliacinė modifikacija, fermentinė hidrolizė ir cheminis skaidymas, įprasti biologiniai vaistai yra labai sudėtingi mišiniai, kuriuose yra milijonai ar daugiau molekulių. Antra, biologiniai vaistai yra nestabilūs ir linkę į cheminį ir fizinį skaidymąsi. Cheminio skilimo metu nutrūksta ir susidaro kovalentiniai ryšiai, o fizinis skaidymas būdingas tik biologiniams vaistams ir neapima kovalentinių ryšių pokyčių, o daugiausia vyksta baltymų aukšto lygio struktūros pokyčiai, įskaitant fizinę adsorbciją (į hidrofobinius paviršius), denatūraciją, depolimerizacija, agregacija ir nusodinimas. Šis skilimas ne tik paveiks jo biologinį aktyvumą, bet ir gali sukelti daug saugos problemų. Antra, skirtingai nei mažos molekulės vaistai, beveik visi biologiniai vaistai turi potencialų imunogeniškumą, ty gebėjimą skatinti organizmą formuoti specifinius antikūnus arba jautrinti limfocitus.
Be pačių biologinių vaistų sandaros, imunogeniškumas taip pat glaudžiai susijęs su biologinių vaistų, ypač polimerų ir baltymų dalelių, stabilumu, kurie lengvai skatina organizmą susidaryti atitinkamus antikūnus prieš vaistus, o tai turi įtakos vaistų veiksmingumui. net dėl kryžminio reaktyvumo gali neutralizuoti endogeninius žmogaus organizmo baltymus. Pavyzdžiui, antikūnai, susidarantys gydant žmogaus eritropoetinu (EprexR), ne tik neutralizuos baltyminius vaistus, bet ir sujungs žmogaus endogeninius baltymus, kad juos inaktyvuotų, o tai sukelia grynų raudonųjų kraujo kūnelių regeneracijos sutrikimų pacientams. Imuninis atsakas taip pat gali sukelti padidėjusio jautrumo reakcijas, kurios sunkiais atvejais gali net kelti pavojų paciento gyvybei.
Kai kuriuos subtilius pokyčius (pvz., konformaciją), atsirandančius gaminant biologinius vaistus, gali būti sunku pastebėti gamybos proceso ar trumpalaikio saugojimo metu naudojant esamas analitines technologijas, tačiau jie gali turėti įtakos ilgalaikio saugojimo proceso stabilumui, todėl didesnę įtaką galutinei produkto kokybei. Didelę įtaką gaminių kokybei turės ir gamybinių patalpų, žaliavų bei pakavimo medžiagų kokybė, darbuotojų mokymas ir veikla. Šiame straipsnyje apibendrinamos dažniausios problemos, turinčios įtakos biologinių vaistų stabilumui gamybos procese, ir pateikiami atitinkami jų sprendimo būdai.
01 Biologinio vaisto ruošimo procesas
Biologinių vaistų paruošimo procesas yra labai sudėtingas. Nuo biosintezės iki galutinio pakavimo į klinikinius preparatus paprastai reikia atlikti įvairius gamybos, saugojimo ir transportavimo etapus, įskaitant biosintezę (pvz., mikrobų fermentaciją / ląstelių kultūrą), žaliavų gryninimą, rafinavimą (pvz., chromatografinį valymą, virusų pašalinimą) ir paruošimą. procesas (pvz., paruošimo konfigūracija, aseptinis filtravimas, užpildymas, džiovinimas šalčiu ir lempos tikrinimas). Kaip pavyzdį paėmus populiariausius biologinius antikūnų vaistus, įprasta gamybos procedūra apima šiuos veiksmus: Pirma, ląstelių linija ištirpinama ir palaipsniui plečiama tinkamoje augimo aplinkoje, kad galiausiai atitiktų gamybos poreikius.
In the cell culture process, the environment of biologic medicines including cells, various proteolytic enzymes, nutrients and dissolved oxygen, etc., usually need to be maintained at a relatively high temperature (>30 laipsnių) ir neutralios pH sąlygos Didesnė arba lygi 10 dienų, kol bus pakankamai baltymų sintezės ir sekrecijos į tarpląstelinį. Po biologinių vaistų sintezės netirpios ląstelių liekanos pašalinamos centrifuguojant arba filtruojant, o tada supernatantas, kuriame yra biologinio vaisto, išvalomas keliomis chromatografinėmis kolonėlėmis, tokiomis kaip afininė baltymo A chromatografija (baltymų A chromalografija), katijonų mainų chromatografija ir anijonų mainai. chromatografija, o virusas pašalinamas ir inaktyvuojamas.
Po gryninimo biologiniai preparatai pakeičiami į atitinkamą buferį ultrafiltravimo arba perkoliacijos būdu ir laikomi vaistinėje medžiagoje arba galutinio birumo pavidalu, kai jie pridedami prie galutinių preparato komponentų. Gatavas produktas gaunamas supilant į skirtingas vidines pakavimo medžiagas (uždarant talpyklą) arba toliau paruošiant liofilizuotus miltelius liofilizuojant. Viso gamybos proceso metu baltymai patiria įvairius destruktyvius veiksnius, tokius kaip žemas pH, didelis druskos kiekis, užšalimas-atšilimas, šviesa, svyravimai, kirpimas ir įvairūs (hidrofobiniai) paviršiai, kurie gali sukelti struktūrinius pokyčius arba baltymo degradaciją. turi įtakos biologinio vaisto kokybei, ir kiekvienas veiksmas gali būti optimizuotas, kad būtų išvengta arba sumažintas atsirandantis skilimas.
02 Biologinių vaistų skilimas ir kontrolė mikrobinės fermentacijos / ląstelių kultūros metu
Mikrobų fermentacijos/ląstelių kultivavimo procesas gali turėti įtakos jo ekspresuojamų baltyminių vaistų stabilumui, tačiau pranešimų apie biologinių vaistų stabilumą mikrobinės fermentacijos/ląstelių kultivavimo procese yra nedaug arba šiai problemai nebuvo skiriama pakankamai dėmesio. Pagrindinė šio reiškinio priežastis gali būti ta, kad L-ląstelių kultūros mikrobinės fermentacijos procese daugiau dėmesio skiriama atitinkamoms mikrobų/ląstelių augimo sąlygoms ir ekspresijos kiekiui, o kai kurie skilimo produktai gali būti pašalinti vėliau juos išvalant arba Manoma, kad baltymų praradimas dėl degradacijos atsiranda dėl nepakankamos baltymų ekspresijos.
Pagal QbD biologinių vaistų kūrimo principą ir atitinkamas gaires, pvz., FDA, su produktu susijusios priemaišos geriausiai pašalinamos gamybos pradžioje, o po to atliekamas gryninimas ir kiti procesai, kuriuos reikia pašalinti. Nesant veiksmingo pašalinimo metodo, būtina įrodyti, kad priemaiša nedaro didelės įtakos vaisto saugumui ir veiksmingumui, tačiau tai pareikalaus daug papildomų tyrimų ir kyla tam tikrų neaiškumų dėl prasto poveikio. tikslinės studijos. Taigi tinkamiausia strategija yra apsvarstyti galimybę slopinti šiuos degradacijos šaltinius.
Yra daug veiksnių, sukeliančių baltymų skaidymą mikrobinės fermentacijos/ląstelių kultūros metu, pirmasis yra aplinkos veiksniai, tokie kaip aukšta temperatūra, neutralus pH, ištirpęs deguonis, druskos jonų stiprumas ir tt Ląstelių kultūros temperatūra yra daug aukštesnė nei įprastai saugoti. temperatūra (pvz., 2–8 laipsniai), ir, kaip ir daugelyje cheminių reakcijų, kuo aukštesnė temperatūra, tuo greičiau skaidosi baltymai. Esant neutraliam pH, daugelis baltymų, įskaitant monokloninius antikūnus, yra labiau linkę į agregaciją ir deamidaciją. Mažesnė ištirpusio deguonies koncentracija gali lemti nepilną baltymų disulfidinio ryšio poravimą.
Be to, terpės komponentai, tokie kaip metalo jonai (pvz., vario jonai), aminorūgštys (pvz., cisteinas) ir kt., taip pat turės įtakos biologinių vaistų kokybei, ypač disulfidinių jungčių susidarymui ir mainams. Optimizuotos ląstelių kultūros sąlygos gali pagerinti baltymų stabilumą, tačiau bet koks procesas turi būti veiksmingas ir veikiantis. Kadangi daugelio baltymų ekspresijos sąlygos gali prieštarauti baltymų stabilumui, mikrobų fermentacijos / ląstelių kultūros sąlygų pokyčiai gali turėti įtakos tikslinių baltymų ekspresijos lygiams, ląstelių augimui, su procesu susijusioms priemaišoms ir glikozilinimo lygiams. Šiuo metu būtina visapusiškai apsvarstyti ir optimizuoti.
03 Biocheminių medžiagų skilimas ir kontrolė gryninimo ir debakterializacijos/devirusizacijos metu
3.1 Valymas
The purification process is usually used to remove impurities and improve the purity of the medicine, but the conditions of some purification processes are relatively intense and the protein may be degraded. For example, protein A affinity chromatography used to purify monoclonal antibodies usually requires elution under acidic conditions (such as pH 3 to 4), however, some monoclonal antibodies are sensitive to acid, resulting in reduced or lost biologic activity. For example, the anti-CD52 monoclonal antibody alemtu-zumab (Campath) aggregated in >25 % po gryninimo baltymų A chromatografija. Šių rūgščiai jautrių baltymų eliuavimo laikas turi būti sumažintas iki minimumo, o eliuavimas turi būti neutralizuotas laiku po eliuavimo arba eliuavimo žemesnėje temperatūroje. Be to, optimizuotų buferinių sistemų naudojimas (pvz., Arginino pridėjimas) gali žymiai slopinti agregacijos susidarymą ir pagerinti antikūnų atsigavimą.
Atliekant jonų mainų chromatografiją, dažnai reikia naudoti didesnės koncentracijos druskas (pvz., natrio chloridą ir natrio acetatą) ir reguliuoti tirpalo pH, kad jis būtų tinkamas anijonų arba katijonų mainų chromatografijai, kartu užtikrinant, kad šios sąlygos atitiktų neturi įtakos baltymų kokybei. Kai kurie monokloniniai antikūnai yra jautresni dideliam druskos kiekiui ir linkę formuoti baltymų agregatus, tokius kaip opalescencija ir dalelės. Mes nustatėme, kad eliuavimas naudojant histidiną kaip buferį, o ne daug druskos, gali veiksmingai slopinti tokias agregacijos reakcijas (duomenys neskelbtini).
Hidrofobinės mainų chromatografijos metu baltymai yra atskiriami afinitetu tarp hidrofobinės grupės ir judriosios fazės ir lengvai adsorbuojami ant hidrofobinio paviršiaus, kad denatūruotųsi. Tačiau ji yra daug švelnesnė nei atvirkštinės fazės chromatografija, kuriai reikalingas baltymų eliuavimas naudojant organinius tirpiklius. Arginino pridėjimo į mėginio tirpalą arba judriąją fazę metodas taip pat gali būti naudojamas siekiant pagerinti baltymų regeneraciją.
3.2 Virusų sterilizavimas/pašalinimas
Kadangi biologiniai vaistai turi būti švirkščiami, sterilizavimas ir virusų pašalinimas taip pat yra būtinas biofarmacinių preparatų procesas, daugiausia apimantis fizinį pašalinimą ir cheminį inaktyvavimą. Fizinis pašalinimas – tai bakterijų ar virusų atskyrimas nuo biologinių vaistų fizinėmis priemonėmis, pagrindiniai metodai – membraninis filtravimas/nanofiltravimas ir chromatografija. Cheminis inaktyvavimas – tai bakterijų ar virusų inaktyvavimas cheminiais metodais, daugiausia apimantis paviršinio aktyvumo medžiagų naudojimą, kaitinimą, apdorojimą rūgštimi ir apdorojimą UV/Y spinduliais.
Sterilization by heat treatment means that the solution is heated to 60 ℃ for 10 h. When sterilizing by heat treatment, it is necessary to pay attention to whether the target protein can withstand the conditions. If the melting temperature (Tm) of human blood albumin is close to 60 ℃, it is generally necessary to add some protective agents, such as sodium caprylate and acetyltryptophan, to raise the Tm to >70 laipsnių prieš terminio apdorojimo sterilizavimą. Tuo pat metu reikia atkreipti dėmesį į kai kurių įvairių baltymų, ypač nedidelio kiekio įvairių baltymų, kurių lydymosi temperatūra žema, poveikį, o dalelės, susidariusios po šių priemaišų skaidymo, taps baltymų agregacijos branduolių susidarymo vietomis, paspartindamos baltymų agregaciją. tiksliniai baltymai. Jei tirpale yra sacharozės, taip pat reikia atsižvelgti į tai, kad sacharozė yra linkusi hidrolizuotis, kad susidarytų gliukozė ir fruktozė esant aukštai temperatūrai, o šie du redukuoti cukrūs įvyks Maillardo reakcija su laisvąja baltymų aminogrupe, dėl kurios suirs biologiniai vaistai.
Norint sterilizuoti spinduliuote, būtina atkreipti dėmesį į cheminį ir fizinį baltymų skaidymą, kurį sukelia laisvieji radikalai, ir paprastai reikia pridėti laisvųjų radikalų gaudyklių, kad apsaugotų baltymus.
3.3 Užšaldymas-Atšildymas
Užšaldymas ir atšildymas yra būtinas biologinių vaistų gamybos procesas, pvz., laukimo procesas skirtinguose gamybos proceso etapuose arba vietos keitimas/perkėlimas, taip pat įprastas ilgalaikio pradinio tirpalo laikymo būdas. . Be to, netyčinis užšalimas arba atšildymas gali atsirasti, kai gatavas produktas transportuojamas arba pacientas jį naudoja namuose. Kai kurie baltymai yra labai jautrūs užšalimui ir atšildymui, ypač jei nėra tinkamų apsauginių medžiagų, kurios gali lengvai sukelti baltymų inaktyvaciją. Todėl užšaldymo ir atšildymo eksperimentas taip pat yra esminė receptinių vaistų patikros dalis.
Baltymų užšalimo-atšilimo naikinimo mechanizmai yra tokie: Pirma, užšalimo metu susidaręs ledo vandens paviršius yra svarbi baltymų denatūravimo priežastis, o baltymai linkę adsorbuotis prie šių paviršių denatūruotis ir agreguotis; Antra, po to, kai užšalimo proceso metu didelis kiekis vandens virs ledu, likusios tirpios medžiagos ir paties baltymo koncentracija smarkiai padidės, o kuo didesnė baltymų koncentracija, tuo didesnė tarpmolekulinio susidūrimo tikimybė ir tuo rimtesnis susidarymas. sumavimo.
Atsižvelgiant į baltymų skilimo reakcijos mechanizmą, yra įvairių būdų, kaip slopinti baltymų skaidymą, kurį sukelia užšalimas ir atšildymas. Pavyzdžiui, aštuntasis ledo vandens agentas (pvz., polisorbatas 20, polisorbatas 80) slopina ledinio vandens paviršiaus sukeltą degradaciją. Termodinaminis stabilumas (baltymo išlaikymas natūralioje būsenoje) padidinamas reguliuojant tirpalo pH ir jonų stiprumą bei pridedant pagalbinių/apsauginių medžiagų.
Norint užtikrinti labai mažą judrumą (kinetinį stabilumą), norint ilgai laikyti biologinių vaistų atsargas, paprastai būtina išlaikyti baltymą žemiau stiklėjimo temperatūros (T') maksimaliai užšaldytame koncentrate. Pavyzdžiui, baltymų tirpalas, kurio sudėtyje yra sacharozės kaip apsauginės medžiagos, kadangi jo T' yra apie -30 laipsnį, jį reikia laikyti -40 laipsnio ar net žemesnėje temperatūroje.
Užšalimo ir atšildymo greitis taip pat turi įtakos biologinių vaistų stabilumui. Jei užšaldymas bus per lėtas, baltymai bus lengviau skaidomi didesnės koncentracijos būsenoje ilgą laiką. Priešingai, esant labai greitoms sąlygoms (pvz., -80 laipsnis ), gali susidaryti daug ledinio vandens paviršiaus, kuris taip pat sukelia degradaciją dėl paviršiaus. Lydymosi greitis taip pat yra labai svarbus, nes lėtas tirpimas (pvz., 4 laipsniai) daro dar daugiau žalos dėl ledinio vandens paviršiaus ištirpusio vandens perkristalizavimo. Todėl gamybos procese paprastai rekomenduojama šaldytus produktus lydyti kiek įmanoma didesniu greičiu, pavyzdžiui, naudojant tekantį vandenį, kad paspartintumėte tirpimą.
Be to, užšalimo proceso metu kai kurios ištirpusios medžiagos kristalizuojasi dėl ledo susidarymo ir sumažėjusio tirpumo. Tipiškiausias yra natrio fosfatinis buferis, lyginant su natrio-divandenilio fosfatu, natrio-divandenilio fosfato tirpumas labai jautrus temperatūrai, esant žemai temperatūrai bus pirmieji krituliai, dėl kurių tirpalo pH sumažės iki 3 4 vienetai, šiuo metu rūgštims jautrus baltymas yra linkęs skaidytis. Kai kurie baltymai, turintys kelių subvienetų struktūrą, pavyzdžiui, aponeokarzinostatinas ir stafilokokinė nukleazė, denatūruojasi žemoje temperatūroje dėl sumažėjusio subvienetų hidrofobinio poveikio mažėjant temperatūrai.
3.4 Filtravimas/ultrafiltravimas
Yra trys pagrindiniai baltymų tirpalų membraninio filtravimo tipai, būtent sterilus filtravimas, nanofiltravimas ir ultrafiltravimas/perkoliacija. Baktericidinis filtravimas daugiausia naudojamas netirpioms dalelėms ir bakterijoms pašalinti, paprastai naudojamas prieš užpildant galutinį produktą; Nanofiltracija daugiausia naudojama virusams pašalinti; Ultrafiltracija/perkoliacija daugiausia naudojama išgrynintam mėginiui pakeisti į galutinio preparato buferį ir jį sukoncentruoti, vengiant tiesioginio stiprių šarmų ar stiprių rūgščių pridėjimo į baltymo tirpalą, kad būtų sureguliuotas tirpalo pH, ir nepridedant kitų kietos pagalbinės medžiagos gali sukelti vietinį šilumos išsiskyrimą ir paveikti baltymo stabilumą.
Tačiau pats membraninis filtravimas turės tam tikrą poveikį baltymams, o baltymų ir filtravimo membranų sąveika gali sumažinti baltymų koncentraciją pradiniame tirpale ir denatūruoti baltymus, o tai turi didesnį poveikį vaistams, kurių baltymų koncentracija maža. Paprastai baltymų ir filtro membranos bei baltymų ir baltymų sąveiką galima sumažinti pridedant aktyviųjų paviršiaus medžiagų. Be to, kai kurie prastos kokybės filtrai patys išskirs kai kurias daleles ir taps baltymų agregacijos branduolių taškais, pagreitindami baltymų agregaciją. Labai svarbu pasirinkti aukštos kokybės filtro membraną.
Ultrafiltravimo procese taip pat reikia atsižvelgti į Donnano efektą. Donnano efektas reiškia, kad membranos filtravimo proceso metu polimeras (pvz., baltymų makromolekulės) yra įstrigęs membranoje, o elektrolitas su priešingu krūviu tirpale dėl abipusio krūvio pritraukimo daugiau susirenka aplink polimerą, todėl filtravimo membrana negali visiškai prasiskverbti ultrafiltravimo proceso metu, todėl padidėja koncentracija. Įprasti antikūnai yra teigiamai įkrauti ultrafiltrate, todėl anijoninis elektrolitas bus praturtintas antikūnu ir padidės koncentracija.
Paprastai kuo mažesnė pradinė buferio koncentracija ir kuo didesnė baltymų koncentracija po ultrafiltravimo, tuo akivaizdesnis Daunano efektas ir reikšmingesnis poveikis buferio pH. Jei buferyje yra histidino, pH vertė padidės, kai ultrafiltracijos metu koncentruojamas antikūnų vaistas, ir net preparato pH vertė viršys kokybės kontrolės standartą ir produktas taps nekvalifikuotas.
04 Biologinių vaistų skilimas ir kontrolė gatavo produkto paruošimo procese
4.1 Konfigūravimas ir maišymas
Gamybos procese dėl didelio naudojamų biologinių vaistų dydžio labai svarbios tampa paruošimo konfigūracijos ir maišymo operacijos, pvz., per didelė vietinių baltymų ar pagalbinių medžiagų koncentracija arba pasikeitus tirpalo pH ir jonų stiprumui baltymai gali denatūruotis. arba krituliai. Mechaninio maišytuvo tipas, dydis, maišymo greitis ir laikas gamybos metu gali turėti įtakos biologinio vaisto stabilumui, pavyzdžiui, maišymo greitis yra per didelis, todėl pagreitėja baltymų agregacija. Todėl būtina kiek įmanoma optimizuoti šiuos parametrus, siekiant vienodo maišymo.
4.2 Užpildymas
Biologiniai vaistai yra linkę denatūruotis ir agreguotis užpildymo proceso metu, daugiausia dėl mechaninių jėgų, pvz., šlyties jėgų, atsirandančių siurbimo proceso metu, ir kai kurių nuosėdų sukelto skilimo. Buvo pranešta, kad stūmoklinio siurblio nerūdijantis plienas nusodins kai kurias nanodaleles ir taps antikūnų agregacijos branduolių susidarymo taškais. Maži burbuliukai, susidarantys užpildymo proceso metu, gali denatūruoti baltymą ant dujų-skysčio paviršiaus, o smulkūs burbuliukai sulaužydami gamins laisvuosius radikalus ir (arba) vietinius šilumos pokyčius, dėl kurių gali denatūruoti baltymai.
4.3 Džiovinimas šalčiu
Biologiniams vaistams dažniausiai naudojamos skystos formulės, nes skystos formulės turi didelių pranašumų, palyginti su liofilizuotomis formulėmis kainos, proceso paprastumo ir paciento patogumo požiūriu. Tačiau kai kurie baltymai yra labai nestabilūs vandeniniuose tirpaluose, ir jei po preparato optimizavimo nepasiektas pakankamas stabilumas, reikėtų pagalvoti apie liofilizuotų preparatų naudojimą. Liofilizacijos procese atsiras daug destruktyvių veiksnių, pirmasis yra destruktyvūs šaldymo proceso veiksniai, kurie buvo aprašyti anksčiau.
Be to, sausomis sąlygomis baltymai taip pat gali susidurti su skilimo faktoriais. Pavyzdžiui, baltymų paviršiuje esantis hidratacijos sluoksnis yra labai svarbus baltymų stabilumui. Hagemanas pasiūlė, kad baltymų paviršiuje yra apie 7% vandens, kuris yra labai svarbus baltymų struktūrai palaikyti, o vandens kiekis po liofilizacijos paprastai yra nuo 1% iki 2%, todėl vandens vaidmenį pakeisti reikia kitomis medžiagomis. dehidratacijos metu. Todėl labai svarbu pasirinkti tinkamą recepto ir liofilizacijos procesą. Paprastai manoma, kad disacharidai, tokie kaip sacharozė ir trehalozė, gali atlikti gana veiksmingą vandenilio jungčių donorų vaidmenį, o polimeriniai junginiai negali veiksmingai atlikti vandens pakaitalų dėl sterinio poveikio.
Be to, kontroliuojant liofilizuoto vandens kiekį (pvz., 1–2 %), sacharozė ir trehalozė gali sudaryti amorfinius miltelius, kurių T vertė yra aukšta, todėl visą sistemą galima išlaikyti kietoje būsenoje ir slopina fizinį ir cheminį skilimą ilgalaikio sandėliavimo metu. Tačiau polipeptidinių biologinių vaistų (pvz., gliukagono) atveju, kadangi jie neturi santykinai fiksuotos aukšto lygio struktūros, polimeriniai cukrūs, tokie kaip hidroksietilkrakmolas, kuris negali atlikti vandenilio jungties vaidmens, taip pat gali turėti didelį apsauginį poveikį, pavyzdžiui, jūros dumblių cukrus. Pastaruoju metu buvo pranešta, kad aminorūgščių, kaip naujo biologinio vaisto, apsaugančių nuo šalčio džiovinimo, naudojimas, ypač argininas, gali būti labai veiksmingai naudojamas vienas arba sumaišytas su sacharoze, siekiant apsaugoti baltymų stabilumą šaldymo ir džiovinimo užšaldymo sąlygomis.
05 Biologinių vaistų skilimas ir kontrolė juos sandėliuojant, transportuojant ir naudojant
Laikymo, transportavimo ir naudojimo procese baltymai taip pat patirs įvairias skilimo sąlygas, tokias kaip trumpalaikiai temperatūros pokyčiai sandėliavimo ir transportavimo metu, transportavimo svyravimai arba lengvi pažeidimai transportavimo ir naudojimo metu, kurie gali turėti didesnę įtaką baltymų kokybei. . Biofarmaciniams preparatams ir vakcinoms transportavimas šaltomis grandinėmis yra pagrindinis veiksnys, užtikrinantis produktų kokybę. Pastaraisiais metais Kinijoje įvyko keli vakcinos saugumo incidentai, pvz., Shanxi vakcinos atvejis 2010 m. ir nelegalios vakcinos Shandong atvejis 2016 m. Visi šie atvejai buvo susiję su netinkamu vakcinų laikymu ir transportavimu bei galimu vaistų saugos pavojumi, kuriuos sukėlė jie sukėlė didelį visos visuomenės susirūpinimą. Todėl valdymo ir kontrolės stiprinimas saugojimo, transportavimo ir naudojimo procese yra svarbi sąsaja siekiant užtikrinti saugų biologinių vaistų naudojimą.
06 Išvada
Biologiniai vaistai yra labai trapios molekulės, o jų produktų kokybė glaudžiai susijusi su gamybos procesu. Gamybos procese nesunku įvykti įvairus cheminis ir fizinis skilimas, ypač fizinis biologinių vaistų makromolekulių skilimas, kuris gali įvykti įvairiomis fizinėmis ar mechaninėmis sąlygomis, todėl mažų molekulių vaistų vartojimo patirtis negali būti tiesiogiai pritaikyta biologiniams vaistams.
Gamybos procese reikėtų vengti ekstremalių sąlygų, pvz., maišyti biologinio vaisto tirpalą maišytuvu su per dideliu maišymo greičiu, tiesiogiai naudojant stiprias rūgštis ar šarmą tirpalo pH reguliuoti arba tiesiogiai įpilti kietų pagalbinių medžiagų į baltymų tirpalą. ištirpsta. Nors jis gali nesukelti aptinkamo poveikio per trumpą laiką, jis galėjo paveikti vietinę normalią smulkiąją biologinio vaisto struktūrą, o šie struktūriniai pokyčiai sustiprės ilgai laikant, o tai galiausiai turės įtakos produkto kokybei.
Jei reikia, skirtingų gamybos procesų arba apsauginių medžiagų lyginamąjį vertinimą galima paspartinti naudojant pagreitinto ir priverstinio skilimo stabilumo bandymus su atsargomis arba galutiniu produktu. Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas šiems skilimo produktams gryninimo ir užpildymo metu, nes jie išliks gatavame produkte ir galiausiai bus naudojami pacientams, todėl kyla saugumo, veiksmingumo ir imunogeniškumo problemų.
Tam tikra prasme biofarmacinių preparatų gamybos procesas nulemia jų kokybę, todėl reikia išanalizuoti šių molekulių skilimo mechanizmą ir slopinti galimą jų skilimą viso gamybos proceso metu, siekiant užtikrinti, kad galutinis produktas galėtų būti saugiai ir efektyviai pritaikytas pacientams.
Apie Guidlingą
„Guidling Technology“ yra nacionalinė aukštųjų technologijų įmonė, daugiausia dėmesio skirianti biofarmacijai, ląstelių kultūrai, biomedicinos valymui ir koncentracijai, diagnostikai ir pramoniniams skysčiams. Sėkmingai sukūrėme išcentrinius filtrų įrenginius, ultrafiltravimo ir mikrofiltravimo kasetes, virusų filtrą, TFF sistemą, giluminį filtrą, tuščiavidurį pluoštą ir kt. Kurie visiškai atitinka biofarmacijos, ląstelių kultūros ir tt taikymo scenarijus. Mūsų membranos ir membraniniai filtrai yra plačiai naudojami koncentruojant, ekstrahuojant ir atskiriant išankstinį filtravimą, mikrofiltravimą, ultrafiltravimą ir nanofiltravimą. Mūsų daugybė produktų linijų, nuo mažo vienkartinio laboratorinio filtravimo iki gamybos filtravimo sistemų, sterilumo tyrimų, fermentacijos, ląstelių kultūros ir kt., atitinka bandymų ir gamybos poreikius. Guidling Technology laukia bendradarbiavimo su jumis!
