除菌過濾器在疫苗制備中的作用及應用前景

李森海　郭紹富

關鍵詞：除菌過濾器;疫苗制備;應用前景;策略研究;菌體處理;抗生素配制

目前，市場上的疫苗制備工藝基本相似，大多都是通過細胞工廠制備工藝，但是各種工藝培養出的細胞質量參差不齊。在醫療領域飛速發展的今天，無菌過濾技術得到了廣泛應用。在無菌藥劑制作中，不可缺少的器件設備是除菌過濾器，該過濾器是確保藥品無菌的重要設備。同時在生物制品生產中，除菌過濾技術也是必要的操作技術，對基因重組制品來說，則是必不可缺少的作業。在疫苗制備過程中，構建的疫苗的重組表達分為3個部分。其中，編碼特定抗原的基因是一組完整的基因，也是以多種抗原為代表的核酸序列。在無菌藥品生產中，除菌過濾也是最直接的殺菌以及消菌辦法，對一些特殊的注射劑而言，更是在藥劑制作中解決藥品中微生物的唯一方式。因此，在疫苗制備中，無菌保障起至關重要的作用。根據內部過濾材料，除菌過濾器主要分為親水（水可滲透）除菌過濾器和疏水（水不能滲透）除菌過濾器。

1 除菌過濾器在疫苗制備中的作用

1.1 有利于菌體處理

除菌過濾器的原理是去除氣體或液體中的微生物，可分為慣性阻塞截留、沖擊截留、棕色擴散截留。由于藥物本身的特性，可能含有抑菌成分和防腐劑，可以在特定濃度下抑制或殺死微生物。一般情況下，受污染藥物中的微生物都會受到不同程度的破壞。因此，除菌過濾器在疫苗制備中，對微生物的種類和抵抗力都有間接影響，樣品的實驗方法、濃度及其培養條件都直接影響疫苗制備。在疫苗制備生產中，對藥物的成分有各種特殊要求，目的是減輕熱原污染以及減少微生物污染的情況[1]。除菌過濾器在疫苗制備中對菌體的處理作業如圖1所示。

除菌過濾器在細菌處理上與工作者的操作息息相關，若工作者沒有接受過專業的技能培訓，會大大影響除菌過濾器對菌體的處理效果。在疫苗制備中，控制菌體的同時，需要考慮到微生物對水體的污染，并提出控制微生物污染水體的策略;此外，還需要實時監管除菌過濾器的內部設置，并建立糾錯機制，如果不適合處理細菌，要積極采取適當的措施，嚴格抑制微生物的生長。在疫苗制備的過程中，要盡量減少人為操作，因為人為操作存在小部分的污染風險。除了進行必要的包扎以及消毒清潔外，還要特別注意的是，操作人員不得赤手觸摸任何清潔過的容器、消毒后的灌裝用具和過濾器以及產品接觸的設備。根據研究發現，在菌體處理中，影響大腸埃希氏菌生長以及代謝的主要因素之一就是氧氣。大腸埃希氏菌的臨界氧質量分數通常為10%～30%。當培養結合并重組大腸埃希氏菌時，培養基中的溶解性氧質量分數需要嚴格控制在臨界氧質量分數以上。抑菌活性測試采用AAIC82測定法。先使用氫氧化鈉調節準備好的營養基，待培養冷卻后，再滴入大腸埃希氏菌，通過結合抗菌處理劑來促進植物生長，防止微生物或真菌感染。因此，除菌過濾率的提高在疫苗的制備過程中對菌體的處理更加有益[2]。

1.2 改善抗生素配制

在疫苗制備中，抗生素配制至關重要。濃縮培養基會使人工細菌生長過快，導致培養基非常黏稠且傳質效果差。除菌過濾是藥品生產中非常重要的除菌方式，通過研究非最終滅菌注射劑發現，這是去除產品中微生物的重要手段。一些特殊細菌需要花費更多的能量，需要維持它們的生存環境。對一些制備疫苗的研究人員來說，如何正確選擇除菌過濾器是首要考慮的因素。除菌過濾驗證主要包括過濾過程的驗證和除菌過濾器本身性能的確認。除菌過濾器本身的性能驗證通常由除菌過濾器的制造商完成，過濾材料的工藝驗證是針對特定的過濾介質，結合特定的工藝要求來實施。因此，利用除菌過濾器將底物濃度控制在適當水平，使細菌數量達到某種水平后，再逐步添加其他營養素。濃度太高的代謝物或基質可以抑制、操縱細菌的繁殖。例如，葡萄糖濃度低使細菌正常發育生長;若葡萄糖濃度高，會抑制大多數細菌生長。大多數細胞會在該濃度下脫水，因此，只有抑制的細菌才能在如此高的濃度下生長。在疫苗制備中，除菌過濾器必須保證穩定和足夠的溫度。過濾器的濾料與被過濾成分之間不應有吸附物質，否則會導致過濾材料不能釋放被過濾成分中的物質，也不能出現纖維脫落。人工細菌生長和產品合成的最佳溫度取決于菌株和培養條件。在選擇發酵過程中的最佳培養溫度時，不僅要適合操作菌本身的生長，也要求適合質粒DNA的合成。因此，除菌過濾器應保證能合理控制溫度，以改善抗生素配制[3]。

1.3 提高疫苗免疫保護力

除菌過濾器可改善疫苗的免疫防御能力。在無菌技術領域，微生物監測方法包括定量空氣取樣方法和生長量測定法方法，盡量避免影響潔凈區。成品批文審查在決定是否放行時，應同時考慮環境監測結果。滅菌過濾技術是生物制品制造中的常用方法，特別是在制作轉基因產品時，必須進行滅菌和過濾。我國對疫苗的需求量越來越大，目前，原液稀釋、殺菌、過濾制成半成品的方法已不適合大規模生產，因此，滅菌和過濾方法得到改進，不僅保證了產品質量，還顯著提高了生產效率，取代了原來的賽博特過濾器。驗證過濾器的過濾工藝，通常包括細菌截留實驗以及可提取測試等。需要注意的是，除菌過濾過程的驗證不是一次性作業。初步核實后，重新驗證應按照產品質量和風險評估進行。如果工藝參數在隨后的生產過程中改變，例如流速增加、批量過濾、pH或工作溫度變化，生產條件需要重新驗證，以達到預期的效果[4]。

1.4 提高疫苗制備質量

菌過濾器的關鍵作用在于消除細菌，有效消除細菌在無菌藥品的生產過程中起到至關重要的作用。因此，大多數疫苗制造工藝采用雙通道除菌過濾器（冗余過濾）過濾微生物。當今制藥公司常用的除菌過濾器，就外部結構而言，包括圓柱形、泡罩和扁平過濾器。根據內部過濾介質，除菌過濾器主要分為親水（透水）除菌過濾器和疏水（不透水）除菌過濾器。此外，在整個消毒劑制造過程中，與藥物直接接觸的氣體也應使用除菌過濾器進行過濾，確保疫苗藥物完全滅菌。具體的防污染質量控制項目如表1所示。

滅菌時間應根據滅菌器內所有化學品的內部溫度規定進行計算。由于滅菌物料量大、負荷重、排列密集，隨著時間的推移，滅菌柜內所有滅菌物品已達到規定溫度。在驗證過濾過程之前，需要確定過濾器類型。如果制藥公司客戶使用的過濾器類型未知，過濾器制造商可以通過一系列小型膜測試進行確認，以提供相應的過濾器選擇服務，幫助客戶選擇適合其制造的最佳過濾器型號。消毒劑的生產需要嚴格按照驗證的方法和程序進行。產品的無菌性或其他質量特性取決于最終操作或成品檢驗的形式。疫苗制備的類型包括最終滅菌、除菌過濾和無菌過程。疫苗制備生產過程中的主要污染源是人為操作，調查數據顯示，人力資源運營造成的污染率超過60%（數據來自管理完善以及生產設備自動化程度高的公司）。半成品經過大過濾器的殺菌過濾進行了殺菌測試，證明除菌過濾器的產品質量有所保障，因此，在未來疫苗制備中可大規模使用[5]。

2 結語

除菌過濾器在疫苗制備中的應用切實可行，優點在于不僅有利于菌體處理，還能改善抗生素配制，也能在一定程度上提高疫苗免疫保護力。在除菌過濾器對疫苗設備操作完畢后，正確的解決方式是丟棄過濾器。若有特殊需要，在疫苗制備中可重復使用液體除菌過濾器，此舉需進行驗證，且在重復使用時，需要證明不同批次之間除菌過濾器的清洗方法與清洗效果，保證不會影響疫苗的制備質量。除此之外，除菌過濾器在疫苗生產領域有良好的發展前景，直接關系到人們的身體健康。