مشکلات پایداری و راه حل های داروهای بیولوژیکی در فرآیند تولید

در سال های اخیر، داروهای بیوتکنولوژی، به ویژه داروهای مونوکلونال، به تدریج به بدنه اصلی تحقیق و توسعه پزشکی جدید تبدیل شده اند. با این حال، بیولوژیک های پروتئینی به طور کلی دارای مشکل ساختار پیچیده و ناپایدار، به ویژه انواع عوامل ناپایدار در فرآیند تولید هستند که منجر به تخریب و غیرفعال شدن بیولوژیک ها می شود. فرآیند تهیه داروهای بیولوژیک بسیار پیچیده است، اغلب از طریق بیوسنتز (مانند تخمیر میکروبی/ کشت سلولی)، خالص سازی و پالایش انبار (مانند خالص سازی کروماتوگرافی، حذف ویروس) و فرآیند آماده سازی (مانند پیکربندی آماده سازی، فیلتراسیون آسپتیک، پر کردن، انجماد). -بازرسی خشک کردن و لامپ) و سایر پیوندهای تولید، ذخیره سازی، حمل و نقل و دیگر. بنابراین، حل این مشکلات ناپایداری، کلید کاربرد موفق داروهای بیولوژیکی در عمل بالینی است. در این مقاله راه های تخریب در تولید داروهای بیولوژیک خلاصه شده و راهکارهای مربوطه ارائه شده است.

 

همانطور که فناوری بیولوژیکی (مانند فناوری DNA نوترکیب، فناوری هیبریدوم لنفوسیتی، فناوری نمایش فاژ) و توسعه ژنومیک انسانی، داروهای بیوتکنولوژی (پزشکی بیولوژیکی، بیوتراپی، بیولوژیک، بیوداروها) به ویژه داروهای مونوکلونال به تدریج به بدنه اصلی تبدیل شده اند. تحقیق و توسعه پزشکی جدید در سال‌های اخیر، داروهای بیولوژیک 80 درصد از 10 داروی پرفروش نسخه‌ای جهان را تشکیل می‌دهند و نسبت کل حوزه داروسازی نیز سال به سال در حال افزایش است. در مقایسه با داروهای سنتی مولکولی کوچک مبتنی بر سنتز شیمیایی، داروهای بیولوژیک عمدتاً با روش‌های بیوتکنولوژی به ویژه فناوری DNA نوترکیب تهیه و تولید می‌شوند که دارای ویژگی‌های فعالیت بالا، ویژگی بالا و سمیت کم هستند و بسیاری از مشکلات پزشکی را حل می‌کنند که مولکول‌های کوچک سنتی هستند. داروها نمی توانند حل کنند، بنابراین نقش مهمی در نجات جان بیماران و بهبود کیفیت زندگی بیماران دارند.

با این حال، توسعه داروهای بیولوژیکی نیز با چالش های فنی زیادی مواجه است. اولاً، بیوداروها بیوماکرومولکول‌هایی هستند (جرم مولکولی نسبی معمولاً 5×103~2×105) با ساختارها و اجزای بسیار پیچیده. داروهای بیولوژیک علاوه بر ساختار اولیه، یعنی توالی اسید آمینه، معمولاً دارای ساختارهای پیچیده سطح بالا (مانند ساختارهای ثانویه، سوم یا حتی چهارگانه) هستند که اساس فعالیت بیولوژیکی آنها است.

 

در عین حال، به دلیل عواملی مانند اصلاح پس از ترجمه، هیدرولیز آنزیمی و تجزیه شیمیایی، داروهای بیولوژیکی رایج مخلوط های بسیار پیچیده ای هستند که حاوی میلیون ها یا بیشتر مولکول هستند. دوم اینکه داروهای بیولوژیکی ناپایدار و مستعد تخریب شیمیایی و فیزیکی هستند. تجزیه شیمیایی شامل شکستن و تشکیل پیوندهای کووالانسی است، در حالی که تخریب فیزیکی منحصر به داروهای بیولوژیکی است و تغییرات پیوند کووالانسی را شامل نمی شود، بلکه عمدتاً تغییراتی در ساختار سطح بالای پروتئین ها، از جمله جذب فیزیکی (به سطوح آبگریز)، دناتوره سازی، پلیمریزاسیون، تجمع و رسوب. این تخریب نه تنها بر فعالیت بیولوژیکی آن تأثیر می گذارد، بلکه ممکن است باعث ایجاد مشکلات ایمنی زیادی شود. دوم، بر خلاف داروهای مولکولی کوچک، تقریباً همه داروهای بیولوژیک دارای ایمنی زایی بالقوه هستند، یعنی توانایی تحریک بدن برای تشکیل آنتی بادی های خاص یا حساس کردن لنفوسیت ها.

 

علاوه بر ساختار خود داروهای بیولوژیک، ایمنی زایی نیز ارتباط تنگاتنگی با پایداری داروهای بیولوژیک دارد، به ویژه پلیمرها و ذرات پروتئینی، که به راحتی می توانند بدن را تحریک کنند تا آنتی بادی های مربوطه را برای پاکسازی داروها ایجاد کند و بر اثربخشی داروها تأثیر بگذارد، و حتی به دلیل واکنش متقاطع می تواند پروتئین های درون زا در بدن انسان را خنثی کند. به عنوان مثال، آنتی‌بادی‌هایی که هنگام استفاده از درمان اریتروپویتین انسانی (EprexR) تولید می‌شوند، نه تنها داروهای پروتئینی را خنثی می‌کنند، بلکه پروتئین‌های درون‌زای انسانی را نیز برای غیرفعال کردن آن‌ها متصل می‌کنند، و در نتیجه اختلالات خالص بازسازی سلول‌های قرمز خون در بیماران ایجاد می‌شود. پاسخ ایمنی همچنین ممکن است باعث واکنش های حساسیت مفرط شود که حتی در موارد شدید می تواند زندگی بیمار را به خطر بیندازد.

مشاهده برخی تغییرات ظریف (مانند ترکیب) که در طول تولید داروهای بیولوژیکی رخ می دهد ممکن است در طول فرآیند تولید یا ذخیره سازی کوتاه مدت از طریق فناوری های تحلیلی موجود دشوار باشد، اما ممکن است بر ثبات فرآیند ذخیره سازی طولانی مدت تأثیر بگذارد، بنابراین تاثیر بیشتری بر کیفیت نهایی محصول دارد. کیفیت امکانات تولید، مواد اولیه و مواد بسته بندی و همچنین آموزش و بهره برداری کارکنان نیز تاثیر زیادی بر کیفیت محصول خواهد داشت. در این مقاله، مشکلات رایج مؤثر بر پایداری داروهای بیولوژیک در فرآیند تولید خلاصه شده و راهکارهای مربوطه ارائه شده است.

 

01 فرآیند تهیه داروی بیولوژیکی

فرآیند تهیه داروهای بیولوژیک بسیار پیچیده است. از بیوسنتز تا بسته بندی نهایی تا آماده سازی بالینی، معمولاً لازم است مراحل مختلف تولید، ذخیره و حمل و نقل از جمله بیوسنتز (مانند تخمیر میکروبی/ کشت سلولی)، خالص سازی انبار، پالایش (مانند خالص سازی کروماتوگرافی، حذف ویروس) و آماده سازی انجام شود. فرآیند (مانند پیکربندی آماده سازی، فیلتراسیون آسپتیک، پر کردن، خشک کردن انجمادی و بازرسی لامپ). با در نظر گرفتن محبوب ترین داروهای بیولوژیک آنتی بادی به عنوان مثال، یک روش تولید معمولی شامل مراحل زیر است: اول، رده سلولی ذوب می شود و به تدریج در یک محیط رشد معقول گسترش می یابد تا در نهایت نیازهای تولید برآورده شود.

 

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 درجه) و شرایط pH خنثی برای بیشتر یا مساوی 10 روز تا سنتز پروتئین کافی و ترشح به خارج سلولی تا کنون. پس از سنتز داروی بیولوژیک، باقیمانده سلولی نامحلول با سانتریفیوژ یا فیلتراسیون حذف می‌شود و سپس مایع رویی حاوی داروی بیولوژیک توسط چندین ستون کروماتوگرافی مانند کروماتوگرافی پروتئین ترکیبی A (کرومالوگرافی پروتئین A)، کروماتوگرافی تبادل کاتیونی و آنیون-اکس خالص می‌شود. کروماتوگرافی، و ویروس حذف و غیرفعال می شود.

پس از خالص سازی، بیولوژیک ها با اولترافیلتراسیون یا نفوذ به بافر مناسب جایگزین می شوند و در ماده دارویی یا به صورت فله نهایی هنگامی که به اجزای آماده سازی نهایی اضافه می شوند، ذخیره می شوند. محصول نهایی با پر کردن در مواد بسته بندی داخلی مختلف (ظرف بسته) یا بیشتر به پودر خشک شده با انجماد با عملیات خشک کردن انجمادی آماده می شود. در طول فرآیند تولید، پروتئین ها تحت عوامل مخرب مختلفی مانند pH پایین، نمک زیاد، انجماد-ذوب، نور، نوسانات، برش و سطوح مختلف (آب گریز) قرار می گیرند که ممکن است باعث تغییرات ساختاری یا تخریب پروتئین شوند. بر کیفیت داروی بیولوژیک تأثیر می گذارد و هر مرحله می تواند برای جلوگیری یا کاهش تخریب حاصل بهینه شود.

 

02 تخریب و کنترل داروهای بیولوژیک در طی تخمیر میکروبی / کشت سلولی

فرآیند تخمیر میکروبی/کشت سلولی می‌تواند بر پایداری داروهای پروتئینی بیان‌شده توسط آن تأثیر بگذارد، اما گزارش‌های کمی در مورد پایداری داروهای بیولوژیک در فرآیند تخمیر میکروبی/کشت سلولی وجود دارد یا این موضوع به اندازه کافی مورد توجه قرار نگرفته است. دلیل اصلی این پدیده ممکن است این باشد که در فرآیند تخمیر میکروبی کشت سلول L، توجه بیشتری به شرایط مناسب برای رشد میکروبی/سلول و کمیت بیان می شود و برخی از محصولات تخریب را می توان با خالص سازی بعدی حذف کرد. از دست دادن پروتئین ناشی از تخریب در نظر گرفته می شود که ناشی از بیان ناکافی پروتئین باشد.

 

مطابق با اصل QbD توسعه پزشکی بیولوژیکی و دستورالعمل‌های مربوطه مانند FDA، ناخالصی‌های مربوط به محصول به بهترین وجه در خط مقدم تولید سرکوب می‌شوند و پس از آن تصفیه و سایر فرآیندها حذف می‌شوند. در غیاب روش حذف موثر، لازم است نشان داده شود که ناخالصی به طور قابل توجهی بر ایمنی و اثربخشی دارو تأثیر نمی‌گذارد، اما این امر مستلزم تحقیقات اضافی زیادی است و خطر برخی عدم قطعیت‌ها به دلیل ضعیف بودن آن وجود دارد. مطالعات هدفمند بنابراین استراتژی ترجیحی این است که مهار این تخریب ها در منبع را در نظر بگیرید.

عوامل زیادی وجود دارند که باعث تخریب پروتئین در طی تخمیر میکروبی/کشت سلولی می شوند، اولین آنها عوامل محیطی مانند دمای بالا، pH خنثی، اکسیژن محلول، قدرت یون نمک و غیره است. دمای کشت سلولی بسیار بالاتر از ذخیره سازی معمول است. دما (مانند 2 تا 8 درجه) و مانند اکثر واکنش های شیمیایی، هر چه دما بالاتر باشد، سریعتر تجزیه پروتئین می شود. در pH خنثی، بسیاری از پروتئین ها، از جمله آنتی بادی های مونوکلونال، بیشتر مستعد تجمع و دآمیداسیون هستند. غلظت های پایین تر اکسیژن محلول ممکن است منجر به جفت شدن ناقص پیوند دی سولفید پروتئین شود.

 

علاوه بر این، اجزای محیط مانند یون‌های فلزی (مانند یون‌های مس)، اسیدهای آمینه (مانند سیستئین) و غیره نیز بر کیفیت داروهای بیولوژیکی به‌ویژه تشکیل و تبادل پیوندهای دی سولفیدی تأثیر می‌گذارند. شرایط بهینه کشت سلولی می تواند پایداری پروتئین را بهبود بخشد، اما هر فرآیندی باید هم موثر و هم قابل اجرا باشد. از آنجایی که شرایط بیان بسیاری از پروتئین‌ها ممکن است با پایداری پروتئین‌ها در تضاد باشد، تغییرات در شرایط تخمیر میکروبی/کشت سلولی به‌ویژه ممکن است بر سطوح بیان پروتئین‌های هدف، رشد سلول، ناخالصی‌های مربوط به فرآیند و سطوح گلیکوزیلاسیون تأثیر بگذارد. در این زمان نیاز به بررسی و بهینه سازی جامع است.

 

03 تخریب و کنترل عوامل بیوشیمیایی در طی تصفیه و باکتری زدایی/بیرون زدایی

3.1 تصفیه

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٪ پس از خالص سازی توسط کروماتوگرافی پروتئین A. برای این پروتئین های حساس به اسید، زمان شستشو باید به حداقل برسد و شستشو باید در زمان پس از شستشو یا شستشو در دماهای پایین تر خنثی شود. علاوه بر این، استفاده از سیستم های بافر بهینه شده (مانند افزودن آرژنین) می تواند به طور قابل توجهی مانع از ایجاد تجمع و بهبود بازیابی آنتی بادی ها شود.

 

در کروماتوگرافی تبادل یونی، اغلب لازم است از غلظت بالاتری از نمک ها (مانند کلرید سدیم و استات سدیم) استفاده شود و pH محلول برای کروماتوگرافی تبادل آنیونی یا کاتیونی مناسب باشد، در حالی که اطمینان حاصل شود که این شرایط انجام می شود. بر کیفیت پروتئین تاثیر نمی گذارد. برخی از آنتی بادی های مونوکلونال به نمک زیاد حساس تر هستند و تمایل به تشکیل توده های پروتئینی مانند اپالسانس و ذرات دارند. ما دریافتیم که شستشو با هیستیدین به عنوان بافر به جای نمک زیاد می تواند به طور موثری از چنین واکنش های تجمعی جلوگیری کند (داده ها منتشر نشده است).

در کروماتوگرافی تبادلی آبگریز، پروتئین ها با میل ترکیبی بین گروه آبگریز و فاز متحرک جدا می شوند و به راحتی روی سطح آبگریز جذب می شوند تا دناتوره شوند. با این حال، این روش بسیار ملایم تر از کروماتوگرافی فاز معکوس است که نیاز به شستشوی پروتئین ها با استفاده از حلال های آلی دارد. از روش افزودن آرژنین به محلول نمونه یا فاز متحرک نیز می توان برای بهبود بازیابی پروتئین استفاده کرد.

 

3.2 عقیم سازی/حذف ویروس ها

از آنجایی که داروهای بیولوژیک باید از طریق تزریق تجویز شوند، استریل کردن و پاکسازی ویروس نیز یک فرآیند ضروری برای بیوداروها است، که عمدتاً شامل حذف فیزیکی و غیرفعال سازی شیمیایی می شود. حذف فیزیکی جداسازی باکتری ها یا ویروس ها از داروهای بیولوژیکی با روش های فیزیکی است، روش های اصلی فیلتراسیون غشایی / نانوفیلتراسیون و کروماتوگرافی است. غیرفعال‌سازی شیمیایی غیرفعال‌سازی باکتری‌ها یا ویروس‌ها با روش‌های شیمیایی است که عمدتاً شامل استفاده از سورفکتانت‌ها، حرارت دادن، درمان اسیدی و درمان با اشعه UV/Y است.

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 درجه قبل از استریل کردن عملیات حرارتی. در عین حال، باید به تأثیر برخی از پروتئین های متفرقه، به ویژه مقادیر کمی از پروتئین های متفرقه با دمای ذوب پایین توجه شود و ذرات تشکیل شده پس از تجزیه این ناخالصی ها به محل هسته زایی برای تجمع پروتئین تبدیل شده و تجمع پروتئین ها را تسریع می کنند. پروتئین های هدف اگر محلول حاوی ساکارز باشد، باید در نظر داشت که ساکارز در شرایط دمایی بالا مستعد هیدرولیز برای تشکیل گلوکز و فروکتوز است و این دو قند احیا شده واکنش میلارد با گروه آمینه آزاد پروتئین ها خواهند داشت و در نتیجه تجزیه می شود. داروهای بیولوژیکی

برای استریل کردن توسط پرتو باید به تجزیه شیمیایی و فیزیکی پروتئین ها ناشی از رادیکال های آزاد توجه کرد و معمولاً برای محافظت از پروتئین ها باید مقداری جاذب رادیکال آزاد اضافه کرد.

 

3.3 انجماد-ذوب

انجماد - ذوب یک فرآیند ضروری در تولید داروهای بیولوژیکی مانند فرآیند انتظار در مراحل مختلف فرآیند تولید و یا تغییر مکان/انتقال است و همچنین روشی متداول برای نگهداری طولانی مدت محلول استوک است. . علاوه بر این، ممکن است هنگام حمل و نقل محصول نهایی یا استفاده بیمار از آن در خانه، یخ-ذوب تصادفی ایجاد شود. برخی از پروتئین ها به یخ زدگی و ذوب شدن بسیار حساس هستند، به ویژه در غیاب عوامل محافظ مناسب که به راحتی می تواند باعث غیرفعال شدن پروتئین شود. بنابراین، آزمایش انجماد و ذوب نیز بخشی ضروری از غربالگری نسخه فرمولاسیون است.

مکانیسم‌های تخریب انجماد و ذوب پروتئین به شرح زیر است: اولاً، سطح آب یخ که در طول انجماد تشکیل می‌شود، یکی از دلایل مهم دناتوره شدن پروتئین است و پروتئین‌ها تمایل دارند برای دناتوره شدن و تجمع به این سطوح جذب شوند. ثانیاً پس از اینکه مقدار زیادی آب در طی فرآیند انجماد به یخ تبدیل شود، غلظت املاح باقیمانده و خود پروتئین به شدت افزایش می یابد و هر چه غلظت پروتئین بیشتر باشد، احتمال برخورد بین مولکولی بیشتر می شود و تشکیل آن جدی تر می شود. از تجمع

 

با توجه به مکانیسم واکنش تجزیه پروتئین، راه های مختلفی برای مهار تخریب پروتئین ناشی از انجماد و ذوب وجود دارد. به عنوان مثال، هشتمین عامل آب یخ (مانند پلی سوربات 20، پلی سوربات 80) برای جلوگیری از تخریب ناشی از سطح آب یخ. پایداری ترمودینامیکی (حفظ پروتئین در حالت طبیعی خود) با تنظیم pH و قدرت یونی محلول و با افزودن مواد کمکی/محافظ کننده افزایش می یابد.

برای نگهداری طولانی مدت ذخیره داروی بیولوژیک، معمولاً لازم است که پروتئین را زیر دمای انتقال شیشه ای (T') حداکثر کنسانتره منجمد نگه دارید تا از تحرک بسیار کم (پایداری جنبشی) اطمینان حاصل شود. به عنوان مثال، یک محلول پروتئینی حاوی ساکارز به عنوان یک عامل محافظ، از آنجایی که T' آن حدود -30 درجه است، باید در دمای -40 درجه یا حتی کمتر نگهداری شود.

 

نرخ انجماد-ذوب نیز بر پایداری داروهای بیولوژیکی تأثیر می گذارد. اگر انجماد خیلی آهسته باشد، پروتئین برای مدت طولانی در حالت غلظت بالاتر به راحتی تجزیه می شود. برعکس، در شرایط بسیار سریع (مثل -80 درجه) ممکن است مقدار زیادی سطح آب یخ تشکیل شود که باعث تخریب ناشی از سطح نیز می شود. سرعت ذوب نیز بسیار مهم است، با ذوب آهسته (مثلاً 4 درجه) با تبلور مجدد آبی که روی سطح آب یخ ذوب شده است، آسیب بیشتری ایجاد می کند. بنابراین، در فرآیند تولید، به طور کلی توصیه می شود که محصولات منجمد تا حد امکان با سرعت بیشتری ذوب شوند، مانند استفاده از آب جاری برای تسریع ذوب.

علاوه بر این، در طی فرآیند انجماد، برخی از املاح به دلیل تشکیل یخ و کاهش حلالیت، متبلور می شوند. معمولی ترین بافر سدیم فسفات است، در مقایسه با دی هیدروژن فسفات سدیم، حلالیت سدیم دی هیدروژن فسفات بسیار حساس به دما است، در شرایط دمای پایین اولین بارندگی خواهد بود و در نتیجه pH محلول تا 3 به کاهش می یابد. 4 واحد، در این زمان پروتئین حساس به اسید مستعد تخریب است. برخی از پروتئین‌های با ساختار زیر واحد چندگانه، مانند آپونئوکارزینوستاتین و نوکلئاز استافیلوکوک، به دلیل کاهش عمل آبگریز زیر واحدهای پیوند دهنده با کاهش دما، دناتوره شدن دمای پایینی دارند.

 

3.4 فیلتراسیون/ اولترافیلتراسیون

سه نوع اصلی فیلتراسیون غشایی برای محلول های پروتئینی وجود دارد که عبارتند از فیلتراسیون استریل، نانو فیلتراسیون و اولترافیلتراسیون/نفوذ. فیلتراسیون باکتری کش عمدتاً برای حذف ذرات نامحلول و باکتری ها استفاده می شود که معمولاً قبل از پر کردن محصول نهایی استفاده می شود. نانوفیلتراسیون عمدتاً برای حذف ویروس ها استفاده می شود. اولترافیلتراسیون / نفوذ عمدتا برای جایگزینی نمونه خالص شده در بافر آماده سازی نهایی و تغلیظ آن استفاده می شود، در حالی که از افزودن مستقیم قلیایی قوی یا اسید قوی به محلول پروتئین برای تنظیم pH محلول و افزودن موارد دیگر اجتناب می شود. مواد افزودنی جامد ممکن است باعث آزاد شدن حرارت موضعی شوند و بر پایداری پروتئین تأثیر بگذارند.

با این حال، فیلتراسیون غشایی به خودی خود اثراتی بر پروتئین ها خواهد داشت و برهمکنش بین پروتئین ها و غشاهای فیلتراسیون ممکن است غلظت پروتئین ها را در محلول استوک کاهش دهد و پروتئین ها را دناتوره کند که تأثیر قابل توجهی بر داروهای با غلظت پروتئین پایین دارد. به طور کلی، تعامل بین پروتئین و غشای فیلتر، و بین پروتئین و پروتئین را می توان با افزودن سورفکتانت کاهش داد. علاوه بر این، برخی از فیلترهای بی کیفیت، خود مقداری ذرات را می ریزند و به نقاط هسته ای برای تجمع پروتئین تبدیل می شوند و تجمع پروتئین را تسریع می کنند. انتخاب یک غشای فیلتر با کیفیت بسیار مهم است.

 

در فرآیند اولترافیلتراسیون باید اثر دونان نیز در نظر گرفته شود. اثر دانان به این معنی است که در طی فرآیند فیلتراسیون غشایی، پلیمر (مانند ماکرومولکول‌های پروتئین) در غشا به دام می‌افتد و الکترولیت با بار مخالف در محلول به دلیل جاذبه متقابل بار در اطراف پلیمر جمع می‌شود، به طوری که غشای فیلتراسیون در طول فرآیند اولترافیلتراسیون نمی تواند به طور کامل نفوذ کند و در نتیجه غلظت آن افزایش می یابد. آنتی بادی های معمولی در اولترافیلترات دارای بار مثبت هستند، بنابراین الکترولیت آنیونی با آنتی بادی غنی شده و غلظت آن افزایش می یابد.

به طور کلی، هرچه غلظت اولیه بافر کمتر و غلظت پروتئین پس از اولترافیلتراسیون بیشتر باشد، اثر داونان آشکارتر و تأثیر قابل توجهی بر pH بافر خواهد داشت. اگر بافر حاوی هیستیدین باشد، هنگامی که اولترافیلتراسیون داروی آنتی بادی را متمرکز می کند، مقدار pH افزایش می یابد و حتی مقدار pH آماده سازی از استاندارد کنترل کیفیت فراتر می رود و محصول را فاقد صلاحیت می کند.

 

04 تخریب و کنترل داروهای بیولوژیکی در فرآیند تهیه محصول نهایی

4.1 پیکربندی و ترکیب

در فرآیند تولید، به دلیل اندازه بزرگ داروهای بیولوژیک درگیر، تنظیمات آماده سازی و عملیات اختلاط بسیار مهم می شود، مانند غلظت پروتئین موضعی یا ماده کمکی بسیار زیاد، یا تغییر pH محلول و قدرت یونی ممکن است منجر به دناتوره شدن پروتئین شود. یا بارش نوع، اندازه، سرعت اختلاط و زمان همزن مکانیکی در طول تولید ممکن است بر پایداری داروی بیولوژیک تأثیر بگذارد، به عنوان مثال، سرعت اختلاط بسیار زیاد است و در نتیجه تجمع پروتئین تسریع می‌شود. بنابراین لازم است تا حد امکان این پارامترها با فرض دستیابی به اختلاط یکنواخت بهینه شود.

 

4.2 پر کردن

داروهای بیولوژیک در طول فرآیند پر کردن مستعد دناتوره شدن و تجمع هستند که عمدتاً به دلیل نیروهای مکانیکی مانند نیروهای برشی ایجاد شده توسط فرآیند پمپاژ و تخریب ناشی از برخی رسوبات است. گزارش شده است که فولاد ضد زنگ پمپ پیستونی برخی از نانوذرات را رسوب می دهد و به نقاط هسته ای برای تجمع آنتی بادی تبدیل می شود. حباب‌های کوچکی که در طی فرآیند پر کردن ایجاد می‌شوند می‌توانند پروتئین را روی سطح گاز-مایع دناتوره کنند و حباب‌های کوچک رادیکال‌های آزاد و/یا تغییرات حرارتی موضعی هنگام شکستن تولید می‌کنند که ممکن است باعث دناتوره شدن پروتئین شود.

 

4.3 انجماد خشک کردن

داروهای بیولوژیک تمایل به استفاده از فرمول های مایع دارند زیرا فرمولاسیون های مایع از نظر هزینه، سادگی فرآیند و راحتی بیمار نسبت به فرمول های لیوفیلیزه مزایای قابل توجهی دارند. با این حال، برخی از پروتئین ها در محلول های آبی بسیار ناپایدار هستند و اگر پس از بهینه سازی آماده سازی پایداری کافی حاصل نشد، استفاده از آماده سازی های لیوفیلیزه باید مورد توجه قرار گیرد. فرآیند لیوفیلیزاسیون فاکتورهای مخرب بسیاری را تشکیل می دهد، اولین آنها عوامل مخرب در فرآیند انجماد است که قبلاً به تفصیل توضیح داده شده است.

علاوه بر این، پروتئین ها نیز ممکن است در شرایط خشک با عوامل تخریب مواجه شوند. به عنوان مثال، لایه هیدراتاسیون روی سطح پروتئین ها برای پایداری پروتئین ها بسیار مهم است. هاگمن پیشنهاد کرد که سطح پروتئین ها حاوی حدود 7 درصد آب است که برای حفظ ساختار پروتئین ها بسیار مهم است و محتوای آب پس از لیوفیلیزاسیون به طور کلی بین 1 تا 2 درصد است، بنابراین برای جایگزینی نقش آب به مواد دیگری نیاز است. در طول کم آبی بدن بنابراین، انتخاب صحیح فرآیند تجویز و لیوفیلیزاسیون بسیار مهم است. عموماً اعتقاد بر این است که دی ساکاریدهایی مانند ساکارز و ترهالوز می توانند نقش نسبتاً مؤثری را به عنوان اهداکنندگان پیوند هیدروژنی ایفا کنند، در حالی که ترکیبات پلیمری به دلیل اثر فضایی نمی توانند نقش جایگزین آب را به طور مؤثر ایفا کنند.

 

علاوه بر این، با فرض کنترل محتوای آب منجمد خشک شده (مانند 1٪ تا 2٪)، ساکارز و ترهالوز می توانند یک پودر آمورف با T بالا تشکیل دهند، به طوری که کل سیستم را می توان در حالت جامد نگه داشت و از تخریب فیزیکی و شیمیایی در طول نگهداری طولانی مدت جلوگیری می کند. با این حال، برای داروهای بیولوژیکی پلی پپتیدی (مانند گلوکاگون)، به دلیل اینکه ساختار سطح بالا نسبتاً ثابتی ندارند، قندهای پلیمری مانند نشاسته هیدروکسی اتیل که نمی توانند نقش پیوند هیدروژنی را ایفا کنند نیز می توانند مانند قندهای جلبک دریایی اثر محافظتی بالایی داشته باشند. اخیراً گزارش شده است که استفاده از اسیدهای آمینه به عنوان یک داروی بیولوژیکی جدید، محافظ‌های خشک کردن انجمادی، به ویژه آرژنین، می‌تواند به تنهایی یا مخلوط با ساکارز به طور بسیار مؤثری برای محافظت از پایداری پروتئین‌ها در شرایط انجماد و خشک کردن انجماد مورد استفاده قرار گیرد.

 

05 تخریب و کنترل داروهای بیولوژیک در حین نگهداری، حمل و نقل و استفاده

در فرآیند ذخیره سازی، حمل و نقل و استفاده، پروتئین ها نیز شرایط تخریب مختلفی را تجربه خواهند کرد، مانند تغییرات دما در کوتاه مدت در حین ذخیره سازی و حمل و نقل، نوسانات حمل و نقل یا آسیب نور در حین حمل و نقل و استفاده، که ممکن است تأثیر بیشتری بر کیفیت پروتئین داشته باشد. . برای بیوداروها و واکسن ها، حمل و نقل با زنجیره سرد یک عامل کلیدی در تضمین کیفیت محصول است. در سال های اخیر، چندین رویداد ایمنی واکسن در چین رخ داده است، مانند مورد واکسن شانشی در سال 2010 و مورد واکسن غیرقانونی شاندونگ در سال 2016. این موارد همگی مربوط به نگهداری و حمل و نقل نامناسب واکسن ها و خطرات بالقوه ایمنی دارو ناشی از آنها نگرانی شدید کل جامعه را برانگیخته است. بنابراین، تقویت مدیریت و کنترل در فرآیند ذخیره سازی، حمل و نقل و استفاده، پیوند مهمی برای اطمینان از کاربرد ایمن داروهای بیولوژیکی است.

 

06 نتیجه گیری

داروهای بیولوژیک مولکول های بسیار شکننده ای هستند و کیفیت محصولات آنها ارتباط نزدیکی با فرآیند تولید دارد. در فرآیند تولید، تخریب های شیمیایی و فیزیکی مختلف به راحتی رخ می دهد، به ویژه تخریب فیزیکی درشت مولکول های پزشکی بیولوژیکی، که می تواند در شرایط فیزیکی یا مکانیکی مختلف رخ دهد، بنابراین تجربه داروهای مولکولی کوچک را نمی توان به طور مستقیم در داروهای بیولوژیکی اعمال کرد.

در فرآیند تولید باید از شرایط شدید اجتناب شود، مانند مخلوط کردن محلول دارویی بیولوژیکی با یک میکسر با سرعت همزدن خیلی بالا، استفاده مستقیم از اسیدهای قوی یا قلیایی برای تنظیم pH محلول، یا افزودن مستقیم مواد کمکی جامد به محلول پروتئین. حل کردن اگرچه ممکن است در کوتاه مدت اثرات قابل تشخیصی ایجاد نکند، اما ممکن است بر ساختار طبیعی طبیعی داروی بیولوژیک تأثیر بگذارد و این تغییرات ساختاری در طول نگهداری طولانی مدت تقویت می شود و در نهایت بر کیفیت محصول تأثیر می گذارد.

در صورت لزوم، ارزیابی تطبیقی ​​فرآیندهای مختلف تولید یا محافظ‌ها را می‌توان با استفاده از آزمایش‌های پایداری تخریب سریع و اجباری روی انبار یا محصول نهایی تسریع کرد. باید توجه ویژه ای به این محصولات تخریب در طول تصفیه و پرکردن شود، زیرا آنها در محصول نهایی باقی می مانند و در نهایت در بیماران مورد استفاده قرار می گیرند و مسائل ایمنی، کارایی و ایمنی زایی را افزایش می دهند.

به یک معنا، فرآیند تولید بیوداروها کیفیت آنها را تعیین می کند، که نیاز به تجزیه و تحلیل مکانیسم تجزیه این مولکول ها و جلوگیری از تخریب احتمالی آنها در طول فرآیند تولید دارد تا اطمینان حاصل شود که محصول نهایی می تواند به طور ایمن و موثر برای بیماران اعمال شود.

 

درباره هدایت

Guidling Technology یک شرکت ملی با فناوری پیشرفته است که بر روی بیوداروها، کشت سلولی، تصفیه و غلظت زیست پزشکی، تشخیص و مایعات صنعتی تمرکز دارد. ما دستگاه‌های فیلتر گریز از مرکز، کاست‌های اولترافیلتراسیون و میکروفیلتراسیون، فیلتر ویروس، سیستم TFF، فیلتر عمق، فیبر توخالی و غیره را با موفقیت توسعه داده‌ایم. غشاها و فیلترهای غشایی ما به طور گسترده در غلظت، استخراج و جداسازی پیش فیلتراسیون، میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون و نانوفیلتراسیون استفاده می شوند. خطوط تولید متعدد ما، از فیلتراسیون آزمایشگاهی کوچک و یکبار مصرف گرفته تا سیستم های فیلتراسیون تولید، آزمایش عقیم سازی، تخمیر، کشت سلولی و موارد دیگر، نیازهای آزمایش و تولید را برآورده می کند. Guidling Technology مشتاقانه منتظر همکاری با شماست!