細(xì)菌類多糖疫苗凍干工藝優(yōu)化研究

趙陽(yáng)，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(shí)間，以確定一次干燥時(shí)間和解析干燥時(shí)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(duì)優(yōu)化前后凍干產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量對(duì)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(shí)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(hào)：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(duì)制品延長(zhǎng)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(cè)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(shí)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(duì)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(shí)間，以確定一次干燥時(shí)間和解析干燥時(shí)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(duì)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(cè)外觀、復(fù)溶性、水分、分子大小和多糖含量。對(duì)優(yōu)化前后凍干產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量對(duì)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?jī)鼋Y(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(shí)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(shí)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(shí)間為5.75h，認(rèn)為一次干燥時(shí)間有縮短的空間，同時(shí)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(shí)間為12h，真空控制為0.10～0.16mbar，一次干燥時(shí)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(shí)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(shí)間為3.52h，認(rèn)為解析干燥時(shí)間有縮短的空間，同時(shí)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(shí)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(shí)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(duì)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(shí)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(jiǎn)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(cè)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(duì)比，確定是否需要改變現(xiàn)有凍干工藝預(yù)凍溫度;同時(shí)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(shí)間，以確定一次干燥時(shí)間和解析干燥時(shí)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(duì)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(gè)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(duì)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(shí)，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(hào)以及板層面積等因素，以保證制品能夠全部?jī)鼋Y(jié)。在確定一次干燥階段和解析干燥階段時(shí)間時(shí)，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(shí)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(shí)間略長(zhǎng)于制品溫度線與設(shè)定溫度線的重合時(shí)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(shí)，其關(guān)鍵質(zhì)量結(jié)果無差異，同時(shí)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(duì)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(duì)試驗(yàn)的幫助。

參考文獻(xiàn)

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