Problemi stabilnosti in rešitve bioloških zdravil v proizvodnem procesu
V zadnjih letih so biotehnološka zdravila, zlasti monoklonska zdravila, postopoma postala glavni del raziskav in razvoja novih zdravil. Beljakovinska biološka zdravila pa imajo na splošno težavo kompleksne in nestabilne strukture, predvsem različnih nestabilnih dejavnikov v proizvodnem procesu, kar ima za posledico razgradnjo in inaktivacijo bioloških zdravil. Postopek priprave bioloških zdravil je zelo zapleten, pogosto prek biosinteze (kot je mikrobna fermentacija/celična kultura), čiščenja in rafiniranja surovine (kot je kromatografsko čiščenje, odstranitev virusa) in postopka priprave (kot je konfiguracija priprave, aseptična filtracija, polnjenje, zamrzovanje -sušenje in pregled svetilk) ter druge proizvodne, skladiščne, transportne in druge povezave. Zato je reševanje teh težav z nestabilnostjo ključ do uspešne uporabe bioloških zdravil v klinični praksi. V članku so bili povzeti načini razgradnje pri proizvodnji bioloških zdravil in predlagane ustrezne rešitve.
Z biološko tehnologijo (kot je tehnologija rekombinantne DNK, tehnologija limfocitnega hibridoma, tehnologija prikaza fagov) in razvojem človeške genomike so biotehnološka zdravila (biološka medicina, bioterapevtiki, biološka zdravila, biofarmacevtika), zlasti monoklonska zdravila, postopoma postala glavno telo novih medicinskih raziskav in razvoja. V zadnjih letih so biološka zdravila med 10 najbolje prodajanimi zdravili na recept v svetu predstavljala 80 % delež, iz leta v leto pa se povečuje tudi delež celotnega farmacevtskega področja. V primerjavi s tradicionalnimi zdravili z majhnimi molekulami, ki temeljijo na kemični sintezi, so biološka zdravila v glavnem pripravljena in proizvedena z biotehnološkimi metodami, zlasti s tehnologijo rekombinantne DNA, ki imajo značilnosti visoke aktivnosti, visoke specifičnosti in nizke toksičnosti ter rešujejo številne zdravstvene težave, ki jih tradicionalne majhne molekule zdravila ne morejo rešiti, zato imajo vse pomembnejšo vlogo pri reševanju življenj in izboljšanju kakovosti življenja bolnikov.
Vendar se razvoj bioloških zdravil sooča tudi s številnimi tehničnimi izzivi. Prvič, biofarmacevtiki so biomakromolekule (relativna molekulska masa je običajno 5x103~2x105) z zelo kompleksnimi strukturami in komponentami. Poleg primarne strukture, to je aminokislinskega zaporedja, imajo biološka zdravila običajno kompleksne strukture na visoki ravni (kot so sekundarne, terciarne ali celo kvartarne strukture), ki so osnova njihovega biološkega delovanja.
Hkrati so običajna biološka zdravila zaradi dejavnikov, kot so posttranslacijska modifikacija, encimska hidroliza in kemična razgradnja, izjemno kompleksne mešanice, ki vsebujejo milijone ali več molekul. Drugič, biološka zdravila so nestabilna in nagnjena k kemični in fizični razgradnji. Kemična razgradnja vključuje prekinitev in tvorbo kovalentnih vezi, medtem ko je fizična razgradnja edinstvena za biološka zdravila in ne vključuje sprememb kovalentnih vezi, temveč predvsem spremembe v strukturi proteinov na visoki ravni, vključno s fizično adsorpcijo (na hidrofobne površine), denaturacijo, depolimerizacija, agregacija in obarjanje. Ta razgradnja ne bo vplivala le na njegovo biološko aktivnost, ampak lahko povzroči tudi številne varnostne težave. Drugič, za razliko od zdravil z majhnimi molekulami imajo skoraj vsa biološka zdravila potencialno imunogenost, to je sposobnost, da telo spodbudijo k tvorbi specifičnih protiteles ali senzibilizaciji limfocitov.
Poleg strukture samih bioloških zdravil je imunogenost tesno povezana tudi s stabilnostjo bioloških zdravil, predvsem polimerov in beljakovinskih delcev, ki jih je enostavno spodbuditi telo, da tvori ustrezna protitelesa za čiščenje zdravil, kar vpliva na učinkovitost zdravil in tudi zaradi navzkrižne reaktivnosti lahko nevtralizira endogene beljakovine v človeškem telesu. Na primer, protitelesa, ki nastanejo pri zdravljenju s humanim eritropoetinom (EprexR), ne bodo samo nevtralizirala beljakovinskih zdravil, ampak bodo tudi vezala človeške endogene beljakovine, da jih inaktivirajo, kar povzroči čiste motnje regeneracije rdečih krvnih celic pri bolnikih. Imunski odziv lahko sproži tudi preobčutljivostne reakcije, ki lahko v hujših primerih celo ogrozijo bolnikovo življenje.
Nekatere subtilne spremembe (kot je konformacija), ki se zgodijo med proizvodnjo bioloških zdravil, je morda težko opazovati med proizvodnim procesom ali kratkotrajnim shranjevanjem z obstoječimi analitičnimi tehnologijami, vendar lahko vplivajo na stabilnost procesa dolgoročnega shranjevanja in tako večji vpliv na končno kakovost izdelka. Velik vpliv na kakovost proizvodov bo imela tudi kakovost proizvodnih prostorov, surovin in embalaže ter usposobljenost in delovanje zaposlenih. V tem članku so povzeti pogosti problemi, ki vplivajo na stabilnost bioloških zdravil v proizvodnem procesu, in predlagane ustrezne rešitve.
01 Postopek priprave biološkega zdravila
Postopek priprave bioloških zdravil je zelo zapleten. Od biosinteze do končnega pakiranja v klinične pripravke je običajno treba iti skozi različne proizvodne, skladiščne in transportne korake, vključno z biosintezo (kot je mikrobna fermentacija/celična kultura), čiščenje zaloge, rafiniranje (kot je kromatografsko čiščenje, odstranitev virusa) in pripravo postopek (kot je konfiguracija priprave, aseptična filtracija, polnjenje, sušenje z zamrzovanjem in pregled svetilke). Če za primer vzamemo najbolj priljubljena biološka zdravila s protitelesi, tipičen proizvodni postopek vključuje naslednje korake: najprej se celična linija stopi in postopoma razširi v razumnem rastnem okolju, da na koncu zadosti potrebam proizvodnje.
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 stopinj) in pogoji nevtralnega pH za več kot ali enako 10 dni do zadostne sinteze beljakovin in izločanja v zunajceličnem prostoru. Po sintezi biološkega zdravila se netopen celični ostanek odstrani s centrifugiranjem ali filtracijo, nato pa se supernatant, ki vsebuje biološko zdravilo, očisti z več kromatografskimi kolonami, kot so afinitetna proteinska A kromatografija (proteinska A kromatografija), kationska izmenjevalna kromatografija in anionska izmenjevalna kromatografija. kromatografijo in virus odstranimo in inaktiviramo.
Po čiščenju se biološka zdravila z ultrafiltracijo ali perkolacijo nadomestijo z ustreznim pufrom in shranijo v zdravilni učinkovini ali v obliki končnega bulk-a, ko se dodajo komponentam končnega pripravka. Končni izdelek se pridobi s polnjenjem v različne materiale za notranjo embalažo (zapiranje posode) ali se nadalje pripravi v liofiliziran prah z liofiliziranjem. Skozi proizvodni proces so beljakovine podvržene različnim uničujočim dejavnikom, kot so nizek pH, visoka vsebnost soli, zamrzovanje-tajanje, svetloba, nihanje, striženje in različne (hidrofobne) površine, ki lahko povzročijo strukturne spremembe ali razgradnjo beljakovin, s čimer vpliva na kakovost biološkega zdravila, vsak korak pa je mogoče optimizirati, da se izognemo ali zmanjšamo posledično razgradnjo.
02 Razgradnja in nadzor bioloških zdravil med mikrobno fermentacijo/celično kulturo
Proces mikrobne fermentacije/celične kulture lahko vpliva na stabilnost beljakovinskih zdravil, ki jih izraža, vendar je malo poročil o stabilnosti bioloških zdravil v procesu mikrobne fermentacije/celične kulture ali pa temu vprašanju ni bilo posvečeno dovolj pozornosti. Glavni razlog za ta pojav je morda v tem, da se v procesu kulture L-celic mikrobne fermentacije več pozornosti namenja ustreznim pogojem za rast mikrobov/celic in količino izražanja, nekatere produkte razgradnje pa je mogoče odstraniti s poznejšim čiščenjem ali izguba beljakovin zaradi razgradnje se šteje za posledica nezadostne ekspresije beljakovin.
V skladu z načelom QbD razvoja bioloških zdravil in ustreznimi smernicami, kot je FDA, je nečistoče, povezane z izdelkom, najbolje zatreti v ospredju proizvodnje, čemur sledi čiščenje in drugi postopki za odstranitev. V odsotnosti učinkovite metode odstranjevanja je treba dokazati, da nečistoča ne vpliva bistveno na varnost in učinkovitost zdravila, vendar bo to zahtevalo veliko dodatnih raziskav, poleg tega pa obstaja tveganje nekaterih negotovosti zaradi slabega ciljne študije. Zato je prednostna strategija razmisliti o zaviranju teh degradacij pri izvoru.
Obstaja veliko dejavnikov, ki povzročajo razgradnjo beljakovin med mikrobno fermentacijo/celično kulturo, prvi so okoljski dejavniki, kot so visoka temperatura, nevtralni pH, raztopljeni kisik, moč ionov soli itd. Temperatura celične kulture je veliko višja od običajnega shranjevanja. temperatura (npr. 2 do 8 stopinj) in kot pri večini kemičnih reakcij, višja kot je temperatura, hitrejša je razgradnja beljakovin. Pri nevtralnem pH so številni proteini, vključno z monoklonskimi protitelesi, bolj nagnjeni k agregaciji in deamidaciji. Nižje koncentracije raztopljenega kisika lahko povzročijo nepopolno združevanje beljakovinskih disulfidnih vezi.
Poleg tega bodo sestavine medija, kot so kovinski ioni (kot so bakrovi ioni), aminokisline (kot je cistein) itd., prav tako vplivale na kakovost bioloških zdravil, zlasti na tvorbo in izmenjavo disulfidnih vezi. Optimizirani pogoji celične kulture lahko izboljšajo stabilnost beljakovin, vendar mora biti vsak postopek učinkovit in delujoč. Ker so pogoji izražanja mnogih proteinov lahko v nasprotju s stabilnostjo proteinov, lahko spremembe v pogojih mikrobne fermentacije/celične kulture zlasti vplivajo na nivoje izražanja ciljnih proteinov, celično rast, s procesom povezane nečistoče in ravni glikozilacije. V tem času je nujen celovit premislek in optimizacija.
03 Razgradnja in nadzor biokemičnih dejavnikov med čiščenjem in debakteriizacijo/deviralizacijo
3.1 Čiščenje
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 čiščenju s kromatografijo proteina A. Za te beljakovine, občutljive na kislino, je treba čas elucije čim bolj zmanjšati, elucijo pa je treba nevtralizirati v času po eluciji ali eluciji pri nižjih temperaturah. Poleg tega lahko uporaba optimiziranih puferskih sistemov (kot je dodatek arginina) znatno zavre nastajanje agregacije in izboljša obnovitev protiteles.
Pri ionski izmenjevalni kromatografiji je pogosto treba uporabiti višjo koncentracijo soli (kot sta natrijev klorid in natrijev acetat) in prilagoditi pH raztopine, da bo primerna za anionsko ali kationsko izmenjevalno kromatografijo, hkrati pa zagotoviti, da ti pogoji ne vpliva na kakovost beljakovin. Nekatera monoklonska protitelesa so bolj občutljiva na visoko vsebnost soli in se nagibajo k tvorbi beljakovinskih agregatov, kot so opalescence in delci. Ugotovili smo, da lahko elucija s histidinom kot pufrom namesto z visoko vsebnostjo soli učinkovito zavira takšne agregacijske reakcije (podatki niso objavljeni).
Pri hidrofobni izmenjalni kromatografiji so proteini ločeni z afiniteto med hidrofobno skupino in mobilno fazo ter se zlahka adsorbirajo na hidrofobni površini in denaturirajo. Vendar je veliko blažji od kromatografije z reverzno fazo, ki zahteva elucijo beljakovin z organskimi topili. Metoda dodajanja arginina raztopini vzorca ali mobilni fazi se lahko uporablja tudi za izboljšanje izkoristka beljakovin.
3.2 Sterilizacija/odstranitev virusov
Ker je treba biološka zdravila dajati po poti injiciranja, sta sterilizacija in odstranitev virusa prav tako nujen postopek za biofarmacevtike, ki vključuje predvsem fizično odstranitev in kemično inaktivacijo. Fizično odstranjevanje je fizikalno ločevanje bakterij ali virusov od bioloških zdravil, glavni metodi sta membranska filtracija/nanofiltracija in kromatografija. Kemična inaktivacija je inaktivacija bakterij ali virusov s kemičnimi metodami, ki večinoma vključujejo uporabo površinsko aktivnih snovi, segrevanje, obdelavo s kislino in obdelavo z UV/Y žarki.
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 stopinj pred sterilizacijo s toplotno obdelavo. Hkrati je treba biti pozoren na vpliv nekaterih raznih proteinov, zlasti sledovih raznih proteinov z nizkimi temperaturami taljenja, in delci, ki nastanejo po razgradnji teh nečistoč, bodo postali nukleacijska mesta za agregacijo proteinov, kar bo pospešilo agregacijo ciljne beljakovine. Če raztopina vsebuje saharozo, je treba upoštevati tudi, da je saharoza nagnjena k hidrolizi, da se pod pogoji visoke temperature tvorita glukoza in fruktoza, ta dva reducirana sladkorja pa bosta imela Maillardovo reakcijo s prosto amino skupino beljakovin, kar bo povzročilo razgradnjo biološka zdravila.
Za sterilizacijo z obsevanjem je treba paziti na kemično in fizikalno razgradnjo beljakovin, ki jo povzročajo prosti radikali, običajno pa je treba dodati nekaj lovilcev prostih radikalov za zaščito beljakovin.
3.3 Zamrzovanje-odmrzovanje
Zamrzovanje-odmrzovanje je nujen postopek v proizvodnji bioloških zdravil, kot je postopek čakanja v različnih korakih proizvodnega procesa ali sprememba mesta/prenosa, in je tudi običajna metoda za dolgoročno shranjevanje osnovne raztopine. . Poleg tega lahko pride do nenamernega zamrzovanja in odmrzovanja tudi, ko se končni izdelek prevaža ali ga bolnik uporablja doma. Nekateri proteini so zelo občutljivi na zamrzovanje-odmrzovanje, zlasti v odsotnosti ustreznih zaščitnih sredstev, kar lahko zlahka povzroči inaktivacijo proteina. Zato je tudi poskus z zamrzovanjem in odmrzovanjem bistveni del pregledovanja formulacij na recept.
Mehanizmi uničenja beljakovin z zamrzovanjem in odmrzovanjem so naslednji: Prvič, površina ledene vode, ki nastane med zmrzovanjem, je pomemben vzrok za denaturacijo beljakovin in beljakovine se nagibajo k adsorbiranju na te površine za denaturacijo in agregacijo; Drugič, potem ko velika količina vode med postopkom zamrzovanja postane led, se bo koncentracija preostalega topljenca in samega proteina močno povečala in višja kot je koncentracija proteina, večja je možnost medmolekularnega trka in resnejša je tvorba združevanja.
Glede na reakcijski mehanizem razgradnje beljakovin obstajajo različni načini za zaviranje razgradnje beljakovin, ki jo povzroča zamrzovanje-odmrzovanje. Na primer, osmi v sredstvu za ledeno vodo (kot je polisorbat 20, polisorbat 80), ki zavira razgradnjo, ki jo povzroča površina ledene vode. Termodinamična stabilnost (ohranjanje beljakovin v naravnem stanju) se poveča s prilagoditvijo pH in ionske moči raztopine ter z dodajanjem pomožnih snovi/zaščitnih sredstev.
Za dolgoročno shranjevanje surovine biološkega zdravila je običajno potrebno ohraniti beljakovino pod temperaturo posteklenitve (T') največjega zamrznjenega koncentrata, da se zagotovi zelo nizka gibljivost (kinetična stabilnost). Na primer, raztopino beljakovin, ki vsebuje saharozo kot zaščitno sredstvo, ker je njen T' približno -30 stopinj, jo je treba hraniti pri temperaturi -40 stopinj ali celo nižje.
Hitrost zamrzovanja in odmrzovanja vpliva tudi na stabilnost bioloških zdravil. Če je zamrzovanje prepočasno, se bo beljakovina dlje časa lažje razgradila v stanju višje koncentracije. Nasprotno, v zelo hitrih pogojih (kot je -80 stopinja ) lahko nastane velika količina ledene vodne površine, kar povzroči tudi degradacijo zaradi površine. Hitrost taljenja je prav tako zelo pomembna, saj počasno taljenje (npr. 4 stopinje) povzroči nadaljnje poškodbe zaradi rekristalizacije vode, ki se je stopila na površini ledene vode. Zato je v proizvodnem procesu na splošno priporočljivo taljenje zamrznjenih izdelkov čim hitreje, kot je uporaba tekoče vode za pospešitev taljenja.
Poleg tega bodo med postopkom zamrzovanja nekatere topljenci izkristalizirali zaradi nastajanja ledu in zmanjšanja topnosti. Najbolj tipičen je natrijev fosfatni pufer, v primerjavi z natrijevim dihidrogenfosfatom je topnost natrijevega dihidrogenfosfata zelo občutljiva na temperaturo, pri nizkih temperaturnih pogojih bo prva precipitacija, kar povzroči znižanje pH raztopine do 3 do 4 enote, je v tem času na kislino občutljiva beljakovina nagnjena k razgradnji. Nekateri proteini s strukturo več podenot, kot sta aponeokarzinostatin in stafilokokna nukleaza, imajo nizkotemperaturno denaturacijo zaradi zmanjšanja hidrofobnega delovanja povezovalnih podenot z zniževanjem temperature.
3.4 Filtracija/ultrafiltracija
Obstajajo tri glavne vrste membranske filtracije za beljakovinske raztopine, in sicer sterilna filtracija, nanofiltracija in ultrafiltracija/perkolacija. Baktericidna filtracija se uporablja predvsem za odstranjevanje netopnih delcev in bakterij, ki se običajno uporablja pred končnim polnjenjem izdelka; Nanofiltracija se uporablja predvsem za odstranjevanje virusov; Ultrafiltracija/perkolacija se v glavnem uporablja za zamenjavo očiščenega vzorca v pufru končnega pripravka in njegovo koncentriranje, pri čemer se izogibamo neposrednemu dodajanju močne alkalije ali močne kisline raztopini beljakovin za prilagoditev pH raztopine in dodajanju drugih trdne pomožne snovi lahko povzročijo lokalno sproščanje toplote in vplivajo na stabilnost beljakovin.
Vendar bo sama membranska filtracija imela nekaj učinkov na beljakovine, interakcija med beljakovinami in filtrirnimi membranami pa lahko zmanjša koncentracijo beljakovin v osnovni raztopini in denaturira beljakovine, kar ima pomembnejši vpliv na zdravila z nizko koncentracijo beljakovin. Na splošno lahko interakcijo med proteinom in filtrirno membrano ter med proteinom in proteinom zmanjšamo z dodajanjem površinsko aktivnih snovi. Poleg tega bodo nekateri filtri slabe kakovosti sami odvrgli nekaj delcev in postali nukleacijske točke za agregacijo beljakovin, kar pospeši agregacijo beljakovin. Izbira visokokakovostne filtrirne membrane je ključnega pomena.
V procesu ultrafiltracije je treba upoštevati tudi Donnanov učinek. Donnanov učinek pomeni, da se med procesom membranske filtracije polimer (kot so beljakovinske makromolekule) ujame v membrano, elektrolit z nasprotnim nabojem v raztopini pa se zaradi medsebojnega privlačenja naboja bolj zbere okoli polimera, tako da filtracijske membrane med postopkom ultrafiltracije ni mogoče popolnoma prežeti, kar povzroči povečanje koncentracije. Običajna protitelesa so v ultrafiltratu pozitivno nabita, zato bo anionski elektrolit obogaten s protitelesi in koncentracija se bo povečala.
Na splošno velja, da nižja kot je začetna koncentracija pufra in višja kot je koncentracija beljakovin po ultrafiltraciji, bolj očiten je učinek Daunana in pomembnejši je vpliv na pH pufra. Če pufer vsebuje histidin, se bo vrednost pH dvignila, ko bo ultrafiltracija koncentrirala zdravilo protitelesa, in celo pH vrednost pripravka bo presegla standard nadzora kakovosti in izdelek naredila nekvalificiranega.
04 Razgradnja in kontrola bioloških zdravil v procesu priprave končnih izdelkov
4.1 Konfiguracija in mešanje
V proizvodnem procesu zaradi velike velikosti vključenih bioloških zdravil postanejo konfiguracija priprave in postopki mešanja zelo pomembni, na primer lokalna koncentracija beljakovin ali pomožnih snovi je previsoka ali pa lahko sprememba pH raztopine in ionske moči povzroči denaturacijo beljakovin ali padavine. Vrsta, velikost, hitrost mešanja in čas mehanskega mešala med proizvodnjo lahko vplivajo na stabilnost biološkega zdravila, na primer, hitrost mešanja je previsoka, kar povzroči pospešeno agregacijo beljakovin. Zato je treba te parametre čim bolj optimizirati pod predpostavko doseganja enakomernega mešanja.
4.2 Polnjenje
Biološka zdravila so med postopkom polnjenja nagnjena k denaturaciji in agregaciji, predvsem zaradi mehanskih sil, kot so strižne sile, ki nastanejo pri postopku črpanja, in razgradnja, ki jo povzročijo nekatere oborine. Poročali so, da bo nerjavno jeklo batne črpalke oborilo nekaj nanodelcev in postalo nukleacijska točka za agregacijo protiteles. Majhni mehurčki, ki nastanejo med postopkom polnjenja, lahko denaturirajo beljakovino na površini plina in tekočine, majhni mehurčki pa bodo ob zlomu proizvedli proste radikale in/ali lokalne toplotne spremembe, kar lahko povzroči denaturacijo beljakovin.
4.3 Sušenje z zamrzovanjem
Biološka zdravila običajno uporabljajo tekoče formulacije, ker imajo tekoče formulacije znatne prednosti pred liofiliziranimi formulacijami z vidika stroškov, enostavnosti postopka in udobja za paciente. Vendar so nekateri proteini v vodnih raztopinah zelo nestabilni in če po optimizaciji priprave ni dosežena zadostna stabilnost, je treba razmisliti o uporabi liofiliziranih pripravkov. Postopek liofilizacije bo povzročil številne destruktivne dejavnike, prvi so destruktivni dejavniki v procesu zamrzovanja, ki so bili podrobno opisani prej.
Poleg tega lahko beljakovine naletijo tudi na dejavnike razgradnje v suhih razmerah. Na primer, hidratacijska plast na površini beljakovin je zelo pomembna za stabilnost beljakovin. Hageman je predlagal, da površina beljakovin vsebuje približno 7 % vode, kar je zelo pomembno za ohranjanje strukture beljakovin, vsebnost vode po liofilizaciji pa je na splošno med 1 % in 2 %, zato so potrebne druge snovi, ki nadomestijo vlogo vode. med dehidracijo. Zato je zelo pomembno izbrati pravi recept in postopek liofilizacije. Na splošno velja, da imajo lahko disaharidi, kot sta saharoza in trehaloza, razmeroma učinkovito vlogo donorjev vodikove vezi, medtem ko polimerne spojine zaradi steričnega učinka ne morejo učinkovito igrati vloge nadomestkov vode.
Poleg tega lahko pod predpostavko nadzora liofilizirane vsebnosti vode (kot je 1 % do 2 %) saharoza in trehaloza tvorita amorfen prah z visoko T, tako da se celoten sistem lahko vzdržuje v trdnem stanju in zavira fizikalno in kemično razgradnjo med dolgotrajnim skladiščenjem. Ker pa polipeptidna biološka zdravila (kot je glukagon) nimajo razmeroma fiksne strukture na visoki ravni, imajo lahko polimerni sladkorji, kot je hidroksietil škrob, ki ne more imeti vloge vodikove vezi, prav tako visok zaščitni učinek kot sladkorji iz morskih alg. Pred kratkim so poročali, da se lahko uporaba aminokislin kot novih bioloških zdravil za zaščito pred zmrzovanjem, zlasti arginina, zelo učinkovito uporablja samo ali v mešanici s saharozo za zaščito stabilnosti beljakovin v pogojih zmrzovanja in sušenja z zmrzovanjem.
05 Razgradnja in nadzor bioloških zdravil med skladiščenjem, transportom in uporabo
V procesu shranjevanja, transporta in uporabe bodo beljakovine doživele tudi različne pogoje razgradnje, kot so kratkotrajne temperaturne spremembe med shranjevanjem in transportom, transportna nihanja ali svetlobne poškodbe med transportom in uporabo, kar lahko bolj vpliva na kakovost beljakovin. . Za biofarmacevtske izdelke in cepiva je transport v hladni verigi ključni dejavnik pri zagotavljanju kakovosti izdelkov. V zadnjih letih je bilo na Kitajskem več incidentov v zvezi z varnostjo cepiv, kot sta primer cepiva Shanxi leta 2010 in primer nezakonitega cepiva Shandong leta 2016. Vsi ti primeri so vključevali nepravilno shranjevanje in prevoz cepiv ter morebitna tveganja za varnost zdravil, ki jih povzroča so vzbudile veliko zaskrbljenost celotne družbe. Zato je krepitev upravljanja in nadzora v procesu skladiščenja, transporta in uporabe pomemben člen za zagotavljanje varne uporabe bioloških zdravil.
06 Zaključek
Biološka zdravila so zelo krhke molekule, kakovost njihovih izdelkov pa je tesno povezana s proizvodnim procesom. V proizvodnem procesu lahko pride do različnih kemičnih in fizikalnih razkrojev, zlasti do fizikalne razgradnje makromolekul bioloških zdravil, ki se lahko pojavijo v različnih fizikalnih ali mehanskih pogojih, zato izkušenj z zdravili z majhnimi molekulami ni mogoče neposredno uporabiti za biološka zdravila.
V proizvodnem procesu se je treba izogibati ekstremnim pogojem, kot je mešanje raztopine biološkega zdravila z mešalnikom s previsoko hitrostjo mešanja, neposredna uporaba močnih kislin ali alkalij za prilagoditev pH raztopine ali neposredno dodajanje trdnih pomožnih snovi beljakovinski raztopini za raztopiti. Čeprav kratkoročno morda ne bo povzročil zaznavnih učinkov, je morda vplival na lokalno normalno fino strukturo biološkega zdravila in te strukturne spremembe se bodo med dolgotrajnim shranjevanjem povečale, kar bo nazadnje vplivalo na kakovost izdelka.
Po potrebi se lahko primerjalno vrednotenje različnih proizvodnih procesov ali zaščitnih sredstev pospeši z uporabo pospešenih in prisilnih testov stabilnosti razgradnje na zalogi ali končnem izdelku. Tem produktom razgradnje je treba posvetiti posebno pozornost med čiščenjem in polnjenjem, saj bodo ostali v končnem izdelku in se bodo na koncu uporabili pri bolnikih, kar bo povečalo vprašanja varnosti, učinkovitosti in imunogenosti.
Proizvodni proces biofarmacevtskih izdelkov v nekem smislu določa njihovo kakovost, kar zahteva analizo mehanizma razgradnje teh molekul in zaviranje njihove morebitne razgradnje v celotnem proizvodnem procesu, da se zagotovi varna in učinkovita uporaba končnega izdelka pri bolnikih.
O Guidlingu
Guidling Technology je nacionalno visokotehnološko podjetje, ki se osredotoča na biofarmacevtiko, celično kulturo, čiščenje in koncentracijo biomedicine, diagnostiko in industrijske tekočine. Uspešno smo razvili centrifugalne filtrirne naprave, ultrafiltracijske in mikrofiltracijske kasete, virusni filter, sistem TFF, globinski filter, votla vlakna itd., ki v celoti izpolnjujejo scenarije uporabe biofarmacevtskih izdelkov, celične kulture itd. Naše membrane in membranski filtri se pogosto uporabljajo pri koncentraciji, ekstrakciji in ločevanju predfiltracije, mikrofiltracije, ultrafiltracije in nanofiltracije. Naše številne linije izdelkov, od majhnih laboratorijskih filtrov za enkratno uporabo do proizvodnih filtracijskih sistemov, testiranja sterilnosti, fermentacije, celične kulture in več, izpolnjujejo potrebe testiranja in proizvodnje. Guidling Technology se veseli sodelovanja z vami!
