細(xì)菌類多糖疫苗凍干工藝優(yōu)化研究

趙陽，周園，卓曉琴，楊淼，王弢

摘 要：目的 研究細(xì)菌類多糖疫苗凍干工藝優(yōu)化方法。方法 首先根據(jù)A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗共晶點(diǎn)溫度確定預(yù)凍溫度;然后統(tǒng)計(jì)分析一次干燥階段和解析干燥階段制品溫度線與設(shè)定溫度線的重合時間，以確定一次干燥時間和解析干燥時間是否有縮短空間;最終確定優(yōu)化凍干工藝曲線后，進(jìn)行凍干試驗(yàn)，對優(yōu)化前后凍干產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量對比分析。結(jié)果 將A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗凍干工藝優(yōu)化為：預(yù)凍-40℃，3h;一次干燥-45℃→-10℃→10℃→25℃→40℃→31℃，總時間為12h，真空控制為0.10～0.16mbar;解析干燥31℃、6h，真空控制為0.005mbar。優(yōu)化后A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗的關(guān)鍵質(zhì)量屬性（外觀、復(fù)溶性、水分、分子大小和多糖含量）均符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，檢定結(jié)果無差異;優(yōu)化后凍干周期縮短310min。結(jié)論 優(yōu)化后A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗凍干工藝周期明顯縮短，設(shè)備負(fù)荷和生產(chǎn)能源成本降低。

關(guān)鍵詞： 細(xì)菌類多糖疫苗，凍干工藝，優(yōu)化方法，凍干周期

中圖分類號：R392

細(xì)菌類多糖疫苗是預(yù)防病原菌感染的有效方法，其中A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗是典型的、使用量較大的細(xì)菌類多糖疫苗，它是通過分別提取和純化A群和C群腦膜炎奈瑟球菌培養(yǎng)液的莢膜多糖抗原，混合后加入凍干保護(hù)劑，再通過凍干工藝而制成，用于預(yù)防A群和C群腦膜炎奈瑟球菌引起的流行性腦脊髓膜炎[1-2]。其中凍干工藝對制品延長保存期有良好的效果，目前凍干工藝優(yōu)化方法研究比較復(fù)雜，本文將以A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗為例，通過測定共晶點(diǎn)，分析一次干燥和解析干燥制品溫度線與設(shè)定溫度線的重合時間，確定現(xiàn)有凍干工藝是否有優(yōu)化空間，以此確定細(xì)菌類多糖疫苗初步優(yōu)化凍干工藝。

1 材料與方法

1.1 材料和設(shè)備? A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗半成品由蘭州生物制品研究所有限責(zé)任公司菌苗一室提供，共計(jì)6批，用于優(yōu)化前后凍干工藝質(zhì)量比對分析，使用設(shè)備為東富龍Lyo-15冷凍干燥機(jī)。

1.2 方法 首先根據(jù)A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗共晶點(diǎn)溫度確定預(yù)凍溫度;然后統(tǒng)計(jì)分析一次干燥階段和解析干燥階段制品溫度線與設(shè)定溫度線的重合時間，以確定一次干燥時間和解析干燥時間是否有優(yōu)化空間;最終確定優(yōu)化凍干工藝曲線后，在A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗分裝生產(chǎn)過程中，每批取600瓶，使用優(yōu)化后的凍干工藝進(jìn)行凍干，共6批次;凍干結(jié)束后，分別對使用現(xiàn)有凍干工藝和優(yōu)化后凍干工藝的制品取樣，送公司質(zhì)量檢定室，檢測外觀、復(fù)溶性、水分、分子大小和多糖含量。對優(yōu)化前后凍干產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量對比分析，確認(rèn)優(yōu)化后凍干工藝是否能夠滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。

2 結(jié)果

2.1? 根據(jù)A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗共晶點(diǎn)溫度為-26℃，為保證全部凍結(jié)，預(yù)凍溫度的設(shè)定要求比共晶點(diǎn)溫度低10～15℃[3]，確定將現(xiàn)有凍干工藝預(yù)凍溫度從-45℃提升至-40℃;

2.2? 一次干燥階段制品溫度線與設(shè)定溫度線的重合時間? A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗現(xiàn)有凍干工藝中一次干燥階段為-45℃→-10℃→10℃→25℃→40℃→31℃，總時間為15.17h，真空控制為0.13～0.19mbar。根據(jù)表1中6批一次干燥階段制品溫度線與設(shè)定溫度線重合平均時間為5.75h，認(rèn)為一次干燥時間有縮短的空間，同時考慮到制品溫度探頭位置、凍干機(jī)板層大小以及中心位置制品完全干燥等因素的影響，將A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗凍干工藝一次干燥階段改為-45℃→-10℃→10℃→25℃→40℃→31℃，總時間為12h，真空控制為0.10～0.16mbar，一次干燥時間比原先縮短3.17h。

2.3? 解析干燥階段制品溫度線與設(shè)定溫度線的重合時間? A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗現(xiàn)有凍干工藝中解析干燥階段為31℃、8h，真空控制為0.005mbar。根據(jù)表2中6批解析干燥階段制品溫度線與設(shè)定溫度線的重合平均時間為3.52h，認(rèn)為解析干燥時間有縮短的空間，同時考慮到制品溫度探頭位置、凍干機(jī)板層大小以及中心位置制品完全干燥等因素的影響，將A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗凍干工藝解析干燥階段改為31℃、6h，真空控制為0.005mbar，解析干燥時間比原先縮短2h。

2.4? 最終將A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗凍干工藝優(yōu)化為：預(yù)凍-40℃，3h;一次干燥溫度設(shè)定為-45℃→-10℃→10℃→25℃→40℃→31℃，總時間為12h，真空控制為0.10～0.16mbar;解析干燥溫度設(shè)定為31℃、6h，真空控制為0.005mbar。優(yōu)化后凍干工藝預(yù)凍溫度從-45℃提升至-40℃，凍干周期縮短了310min。

2.5? 凍干工藝優(yōu)化前后質(zhì)量檢定結(jié)果如下：

2.6? 將表3檢定結(jié)果與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分析比對后，可以看出使用現(xiàn)有凍干工藝和優(yōu)化后凍干工藝凍干A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗，制品外觀、復(fù)溶性、水分、分子大小和多糖含量均符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，并且使用兩種凍干工藝，制品檢定結(jié)果無差異，優(yōu)化后凍干工藝能夠滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求，同時具有生產(chǎn)適用性。

2.7 通過本研究初步確定了一種較為簡便的細(xì)菌類多糖疫苗凍干工藝優(yōu)化方法，即可以首先測定細(xì)菌類多糖疫苗共晶點(diǎn)溫度，以共晶點(diǎn)溫度為依據(jù)確定制品預(yù)凍溫度，一般預(yù)凍溫度比共晶點(diǎn)溫度低10～15℃;然后與現(xiàn)有凍干工藝預(yù)凍溫度做對比，確定是否需要改變現(xiàn)有凍干工藝預(yù)凍溫度;同時統(tǒng)計(jì)分析一次干燥階段和解析干燥階段制品溫度線與設(shè)定溫度線的重合時間，以確定一次干燥時間和解析干燥時間是否有縮短空間;最終確定凍干工藝優(yōu)化曲線后，進(jìn)行凍干試驗(yàn)，比對優(yōu)化前后凍干產(chǎn)品質(zhì)量檢定結(jié)果，確認(rèn)優(yōu)化后凍干工藝是否能夠滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。

3 討論

冷凍干燥是一個復(fù)雜的傳熱傳質(zhì)過程。在生物制品凍干過程中，除了考慮凍干后制品的外觀成型要好、干損率少、殘余水分含量小于 3%外，還應(yīng)重點(diǎn)考慮凍干過程對生物活性物質(zhì)的凍結(jié)過程損傷和干燥過程損傷[4-5]。

在確定預(yù)定溫度時，除了以共晶點(diǎn)溫度為依據(jù)外，還應(yīng)考慮凍干機(jī)型號以及板層面積等因素，以保證制品能夠全部凍結(jié)。在確定一次干燥階段和解析干燥階段時間時，本文采用的原理為產(chǎn)品升華帶走大量的熱，從而導(dǎo)致制品溫度一直低于設(shè)定溫度，干燥結(jié)束后，升華帶走熱量的現(xiàn)象停止，產(chǎn)品溫度與設(shè)定溫度達(dá)到一致，同時考慮到制品溫度探頭位置、凍干機(jī)板層大小以及中心位置制品完全干燥等因素的影響，一般將一次干燥和解析干燥設(shè)定時間略長于制品溫度線與設(shè)定溫度線的重合時間。

本研究中可以看出，使用優(yōu)化后的凍干工藝凍干A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗時，其關(guān)鍵質(zhì)量結(jié)果無差異，同時優(yōu)化后的凍干工藝提升了預(yù)凍溫度和縮短凍干周期，設(shè)備負(fù)荷和生產(chǎn)能源成本降低。這將對后期凍干工藝變更提供有利支撐。另外，本試驗(yàn)初步確定了凍干工藝的優(yōu)化方法，可以通過初步確定的凍干工藝做進(jìn)一步的優(yōu)化研究。

致謝：感謝蘭州生物制品研究所有限責(zé)任公司質(zhì)量檢定室對試驗(yàn)的幫助。

參考文獻(xiàn)

[1] Chinese Pharmacopoeia Commission. Pharmacopoeia of People's Repubic of China（Vol Ⅲ）[S]. Beijing：China Med Sci Press，

2010：41-43.（in Chinese）國家藥典委員會. 中華人民共和國藥典（三部）[S]. 北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2010：41-43.

[2] Chinese Pharmacopoeia Commission. Pharmacopoeia of People's Repubic of China（Vol Ⅲ）[S]. Beijing：China Med Sci Press，2015：71-73.（in Chinese）國家藥典委員會. 中華人民共和國藥典（三部）[S]. 北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2015：71-73.

[3]馬兆堂，丁敏.淺談藥物凍干曲線的制定及常見問題分析[J].當(dāng)代化工研究，2017，04：146-147.

[4]徐斌，王弢，周園，李睿，劉毅.麻疹減毒活疫苗凍干工藝的優(yōu)化[J].中國生物制品學(xué)雜志，2010 ，23（12）：1343-1346.

[5] 華澤釗，任禾盛.低溫生物醫(yī)學(xué)技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，1994.