中空纖維過(guò)濾技術(shù)在百白破疫苗中的應(yīng)用

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中空纖維過(guò)濾技術(shù)在百白破疫苗中的應(yīng)用

王奕軍通用電氣醫(yī)療集團(tuán)

前言

百日咳、白喉、破傷風(fēng)混合疫苗簡(jiǎn)稱百白破疫苗，它是由百日咳疫苗、精制白喉和破傷風(fēng)類毒素按適量比例配制而成，用于預(yù)防百日咳、白喉、破傷風(fēng)三種疾病。目前使用的有吸附百日咳疫苗、白喉和破傷風(fēng)類毒素混合疫苗(吸附百白破)和吸附無(wú)細(xì)胞百日咳疫苗、白喉和破傷風(fēng)類毒類混合疫苗(吸附無(wú)細(xì)胞百白破)。目前國(guó)內(nèi)的工藝基本上屬于七八十年代工藝，整個(gè)過(guò)程中所用的透析步驟,常規(guī)過(guò)濾的步驟非常多,這樣大大的影響了整個(gè)制品的工藝生產(chǎn)進(jìn)程。

GE公司的中空纖維是設(shè)計(jì)為開(kāi)放式通道的切向流膜過(guò)濾產(chǎn)品，在整個(gè)生物下游分離中具有低剪切力，高活性收率的優(yōu)點(diǎn)，特別適合處理高濃度、高粘度、高顆粒度樣品的分離。根據(jù)中空纖維的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，我們對(duì)百白破工藝流程中作了一些有益的嘗試，獲得了不錯(cuò)的結(jié)果。

原有百日咳大致工藝流程

圖１:百日咳工藝流程

在整個(gè)工藝過(guò)程中，我們?cè)诘?３)步工藝，透析脫去銨離子的這一步，以及工藝第(6)步,透析去除解毒劑戊二醛這一步分別作了有益的嘗試，取得了不錯(cuò)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

中空纖維脫銨離子實(shí)驗(yàn)

圖２Quixstand 系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)?zāi)ゎ愋停?0KD的濾柱(UFP-10-C-4MA) 。

實(shí)驗(yàn)條件：泵轉(zhuǎn)速-200rpm，上樣體積1000ml，過(guò)膜壓力 18psi 。

實(shí)驗(yàn)料液：百日咳工藝第(３)步料液,脫去銨離子之前料液(高速離心后料液) 。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：百日咳工藝第(３)步鹽析沉淀和緩沖液抽提百日咳毒素和絲狀血凝素,之后透析脫去銨離子,傳統(tǒng)工藝上面是高速離心后再透析去除銨離子(高速離心前的料液非�；鞚�,)整個(gè)透析的時(shí)間很長(zhǎng),一般需要２天左右,完全是一個(gè)工藝的限速步驟,這邊實(shí)驗(yàn)嘗試用分子量 10k分子量的中空纖維代替透析,取得了不錯(cuò)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,基本上在濾出體積為原體積３-４倍左右的時(shí)候即可檢查出銨根離子符合工藝要求,整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程僅需要２小時(shí)左右,而且由于中空纖維可以處理高顆粒高粘度顆粒的特性,我們也繼續(xù)嘗試把原來(lái)非常混濁的料液濃縮2-3倍之后再次洗濾,也是在濾出體積為原體積２-３倍的時(shí)候即可達(dá)到銨離子合格的結(jié)果,這樣可以節(jié)約后續(xù)的離心體積,也節(jié)省了工藝的時(shí)間。

中空纖維脫去戊二醛實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)：Quixstand系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)?zāi)ゎ愋停?0KD的濾柱(UFP-10-E-4MA)實(shí)驗(yàn)條件:泵轉(zhuǎn)速-260rpm ,上樣體積 1000ml,過(guò)膜壓力15psi 。

實(shí)驗(yàn)料液: 加入戊二醛進(jìn)行解毒的百日咳料液工藝流程第(６)步。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程: 實(shí)驗(yàn)過(guò)程采取了先對(duì)料液進(jìn)行濃縮5倍左右,后續(xù)立即洗濾,洗濾體積為8 倍體積后即可達(dá)到戊二醛合格的結(jié)果在透析去除戊二醛這一步,樣品溶液屬于一個(gè)多絮狀的狀態(tài),傳統(tǒng)工藝上透析袋去除戊二醛,一般都需要三天以上的時(shí)間,給整個(gè)工藝過(guò)程帶來(lái)了不穩(wěn)定因素,透析時(shí)間過(guò)長(zhǎng)一方面容易染菌,另一方面也對(duì)蛋白的收率活性帶來(lái)一定的影響,這邊嘗試用 10k中空纖維代替透析, 在濾出體積為原料液體積８倍以上體積時(shí)候即可達(dá)到去除戊二醛的目的,另外我們也嘗試實(shí)驗(yàn)過(guò)程采取了先對(duì)料液進(jìn)行濃縮5 倍左右,后續(xù)立即洗濾,在濾出體積為濾體積為４-５倍體積后即可達(dá)到戊二醛合格的結(jié)果,,整個(gè)工藝時(shí)間基本上 2-3 小時(shí),而且操作為全封閉操作,大大的增加了整個(gè)生物制品的安全性。

原有白喉或者破傷風(fēng)毒素大致工藝流程

圖3:白喉或者破傷風(fēng)毒素工藝流程

在工藝流程(2)中用絹布過(guò)濾來(lái)收集上清,整個(gè)時(shí)間耗時(shí) 10 小時(shí)或者更長(zhǎng),這么長(zhǎng)時(shí)間的外置于空氣中,一方面帶來(lái)料液容易污染的危險(xiǎn),另外一方面出來(lái)的料液澄清度也比較差,會(huì)在一定程度上影響最終制品的性質(zhì). 我們嘗試著在這一步工藝流程中用中空纖維代替原有的步驟,得到了不錯(cuò)的經(jīng)過(guò),不但料液非常澄清,而且活性幾乎沒(méi)有損失。

白喉毒素實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng):Quixstand 系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)?zāi)ゎ愋?0.45um的濾柱(CFP-4-E-4MA)

實(shí)驗(yàn)條件:泵轉(zhuǎn)速-320rpm ,上樣體積 1000ml,過(guò)膜壓力 5.5psi

實(shí)驗(yàn)料液: 加入活性炭后進(jìn)行脫色的料液,工藝流程第(２)步

實(shí)驗(yàn)過(guò)程:采取了先將料液進(jìn)行濃縮至900ml,之后進(jìn)行洗濾的方法,在濾出料液體積為原料液體積2.5 倍體積停止實(shí)驗(yàn),經(jīng)過(guò)活性檢測(cè)基本能將發(fā)酵液中目的毒素完全濾洗出來(lái),達(dá)到了很好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,整個(gè)實(shí)驗(yàn)耗時(shí)兩個(gè)小時(shí)左右,大大節(jié)約了工藝的時(shí)間.

破傷風(fēng)毒素實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng):Quixstand 系統(tǒng) 。

實(shí)驗(yàn)?zāi)ゎ愋?0.45um的濾柱(CFP-4-E-4MA) 。

實(shí)驗(yàn)條件:泵轉(zhuǎn)速-320rpm ,上樣體積 1000ml,過(guò)膜壓力 3psi。

實(shí)驗(yàn)料液: 加入活性炭后進(jìn)行脫色的料液工藝流程第(２)步。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程:采取了先將料液進(jìn)行濃縮至600ml,之后進(jìn)行洗濾的方法,在濾出體積為原體積2倍體積停止實(shí)驗(yàn),基本能將發(fā)酵液中目的毒素完全濾洗出來(lái),達(dá)到了很好的結(jié)果,整個(gè)實(shí)驗(yàn)耗時(shí)兩個(gè)小時(shí)左右,大大節(jié)約了工藝的時(shí)間。

白喉破傷風(fēng)毒素工藝流程除了這一步之外,實(shí)驗(yàn)也同樣嘗試用 30k中空纖維在白喉以及破傷風(fēng)毒素上去除銨離子的過(guò)程,同樣得到了非常好的結(jié)果.在很短的時(shí)間內(nèi)即可把銨根離子去除。

GE 公司的中空纖維由于獨(dú)特的開(kāi)放式結(jié)構(gòu),使它能處理高濃度,高粘度,高顆粒的樣品,能代替原有的粗放式過(guò)濾,以及透析的過(guò)程,達(dá)到去除菌體,戊二醛,銨根離子的目的,在百日咳破傷風(fēng)白喉毒素的工藝過(guò)程中得到了很好的應(yīng)用。