細菌類多糖疫苗凍干工藝優化研究

趙陽，周園，卓曉琴，楊淼，王弢

摘 要：目的 研究細菌類多糖疫苗凍干工藝優化方法。方法 首先根據A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗共晶點溫度確定預凍溫度;然后統計分析一次干燥階段和解析干燥階段制品溫度線與設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;最終確定優化凍干工藝曲線后，進行凍干試驗，對優化前后凍干產品進行質量對比分析。結果 將A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗凍干工藝優化為：預凍-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。優化后A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗的關鍵質量屬性（外觀、復溶性、水分、分子大小和多糖含量）均符合質量標準，檢定結果無差異;優化后凍干周期縮短310min。結論 優化后A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗凍干工藝周期明顯縮短，設備負荷和生產能源成本降低。

關鍵詞： 細菌類多糖疫苗，凍干工藝，優化方法，凍干周期

中圖分類號：R392

細菌類多糖疫苗是預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液的莢膜多糖抗原，混合后加入凍干保護劑，再通過凍干工藝而制成，用于預防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，目前凍干工藝優化方法研究比較復雜，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，分析一次干燥和解析干燥制品溫度線與設定溫度線的重合時間，確定現有凍干工藝是否有優化空間，以此確定細菌類多糖疫苗初步優化凍干工藝。

1 材料與方法

1.1 材料和設備? 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任公司菌苗一室提供，共計6批，用于優化前后凍干工藝質量比對分析，使用設備為東富龍Lyo-15冷凍干燥機。

1.2 方法 首先根據A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗共晶點溫度確定預凍溫度;然后統計分析一次干燥階段和解析干燥階段制品溫度線與設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化空間;最終確定優化凍干工藝曲線后，在A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗分裝生產過程中，每批取600瓶，使用優化后的凍干工藝進行凍干，共6批次;凍干結束后，分別對使用現有凍干工藝和優化后凍干工藝的制品取樣，送公司質量檢定室，檢測外觀、復溶性、水分、分子大小和多糖含量。對優化前后凍干產品進行質量對比分析，確認優化后凍干工藝是否能夠滿足產品質量要求。

2 結果

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

2.2? 一次干燥階段制品溫度線與設定溫度線的重合時間? A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗現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。根據表1中6批一次干燥階段制品溫度線與設定溫度線重合平均時間為5.75h，認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定溫度線的重合時間? A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗現有凍干工藝中解析干燥階段為31℃、8h，真空控制為0.005mbar。根據表2中6批解析干燥階段制品溫度線與設定溫度線的重合平均時間為3.52h，認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化為：預凍-40℃，3h;一次干燥溫度設定為-45℃→-10℃→10℃→25℃→40℃→31℃，總時間為12h，真空控制為0.10～0.16mbar;解析干燥溫度設定為31℃、6h，真空控制為0.005mbar。優化后凍干工藝預凍溫度從-45℃提升至-40℃，凍干周期縮短了310min。

2.5? 凍干工藝優化前后質量檢定結果如下：

2.6? 將表3檢定結果與質量標準分析比對后，可以看出使用現有凍干工藝和優化后凍干工藝凍干A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗，制品外觀、復溶性、水分、分子大小和多糖含量均符合質量標準要求，并且使用兩種凍干工藝，制品檢定結果無差異，優化后凍干工藝能夠滿足產品質量要求，同時具有生產適用性。

2.7 通過本研究初步確定了一種較為簡便的細菌類多糖疫苗凍干工藝優化方法，即可以首先測定細菌類多糖疫苗共晶點溫度，以共晶點溫度為依據確定制品預凍溫度，一般預凍溫度比共晶點溫度低10～15℃;然后與現有凍干工藝預凍溫度做對比，確定是否需要改變現有凍干工藝預凍溫度;同時統計分析一次干燥階段和解析干燥階段制品溫度線與設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化曲線后，進行凍干試驗，比對優化前后凍干產品質量檢定結果，確認優化后凍干工藝是否能夠滿足產品質量要求。

3 討論

冷凍干燥是一個復雜的傳熱傳質過程。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，還應重點考慮凍干過程對生物活性物質的凍結過程損傷和干燥過程損傷[4-5]。

在確定預定溫度時，除了以共晶點溫度為依據外，還應考慮凍干機型號以及板層面積等因素，以保證制品能夠全部凍結。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品升華帶走大量的熱，從而導致制品溫度一直低于設定溫度，干燥結束后，升華帶走熱量的現象停止，產品溫度與設定溫度達到一致，同時考慮到制品溫度探頭位置、凍干機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定時間略長于制品溫度線與設定溫度線的重合時間。

本研究中可以看出，使用優化后的凍干工藝凍干A群C群腦膜炎球菌多糖疫苗時，其關鍵質量結果無差異，同時優化后的凍干工藝提升了預凍溫度和縮短凍干周期，設備負荷和生產能源成本降低。這將對后期凍干工藝變更提供有利支撐。另外，本試驗初步確定了凍干工藝的優化方法，可以通過初步確定的凍干工藝做進一步的優化研究。

致謝：感謝蘭州生物制品研究所有限責任公司質量檢定室對試驗的幫助。

參考文獻

[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化[J].中國生物制品學雜志，2010 ，23（12）：1343-1346.

[5] 華澤釗，任禾盛.低溫生物醫學技術[M].北京：科學出版社，1994.