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你真得了解内毒素对生物制品的危害吗?(下)

前面两篇已经讲了内毒素的相关知识,也指出了生物制品中内毒素的来(wen)源(ti),今天这篇小编就来讲讲通过哪些技术可以去除内毒素。又有读者反应小编开头费话太多,为了不给这们客官机会,小编本篇直入主题。

一、 活性炭

活性炭具有很大的比表面积,对气体、溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒等都有良好的吸附能力,其主要通疏水作用吸附内毒素,但其对物质的吸附作用是非特异性的,在吸附内毒素的同时也会吸附目标蛋白,这在生物制品生产过程中主要是蛋白抗原等物质,导致蛋白损失在10%~20%。


而对于生物制品如疫苗,其抗原蛋白含量是产品指标的主要衡量标准,因此一般企业不会采用这样方法进行内毒素的去除,如确需使用,一般应该选用药用级大孔隙的木质活性炭,它们用于吸附较大的分子,清洗干净后干烤备用。活性炭加量不超过10%,放4℃摇动作用不超过12小时。因为添加量过大,或作用时间太久,会导致目标蛋白损失率更大,得不偿失。

二、 超滤

超滤是一种加压膜分离技术,即在一定的压力下,使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜,而使大分子溶质不能透过,留在膜的一边,从而使大分子物质得到了部分的纯化。


超滤原理也是一种膜分离过程原理,超滤利用一种压力活性膜,在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质,而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。(下图为以水过滤原理示意图为例:分为内压膜及外压膜)

基于以上原理,可使用这种方法来进行过滤是需要前提条件的。如果原液及保护剂的分子量与内毒素分子量差别较大,可通过超滤来去除内毒素。由于超滤过程在常温下进行,条件温和无破坏作用,特别适宜对热敏感物质(药物、酶)的分离浓缩等。但是内素素一般与蛋白结合或其本身容易聚合形成大分子,其分子量与目标蛋白差别不大,因此,导致超滤的效果不好。

三、凝胶层析

又称分子筛过滤、排阻层析等,其原理是根据待分离样品分子大小进行分离的一种方法。


内毒素分子量较大为几十万至上百万道尔顿,且常为多聚体并易与蛋白样品结合为一体,因此可利用分子筛层析去除内毒素,它的突出优点是层析所用的凝胶属于惰性载体,不带电荷,吸附力弱,操作条件比较温和,可在相当广的温度范围下进行,不需要有机溶剂,并且对分离成分理化性质的保持有独到之处。对于高分子物质有很好的分离效果。但其最大缺点是处理量小,处理时间较长。


另外凝胶层析根据过滤的物质不同,需要选择不同的材料,不同的温度及PH等条件,对于生产过程中的应用来说,需要多次的实践后对最佳条件的摸索及确定,才能保证后期的层析效果。

四、亲合层析

亲合层析技术是免疫吸附剂在生产中的运用使用生物大分子的纯化变得简单,比如HIS、GST标签蛋白的纯化。免疫吸附的原理基于抗原、抗体的特异性作用,以目标蛋白作为抗原、将通过杂交瘤技术生产的单克隆抗体偶联于介质上,以此介质来吸附目标蛋白,最常用的就是免疫共沉淀试验(Co-Immunoprecipitation)。

由于相互作用的高度特异性,理论上仅有目标蛋白吸附于介质上,内毒素全部穿透,洗脱后将得到纯度很高的无热原产品。但实际上,由于介质本身存在非特异性吸附,仍有少量的杂蛋白及内毒素同时被吸附,这也是为什么很多疫苗生产厂家只能够将内毒素控制在很低的标准范围内,确不能将其完全去除的原因。这就种方法是目前部分企业使用的去除杂蛋白与内毒素的方法,区别主要在于设备是否进口,填料是否足量,前期条件是否摸索成熟、操作人员是否娴熟等方面。


在使用这个过程中,最需要关注的点就是:填料中不可以有气泡或过多存在气泡,否则在很大程度上会影响蛋白纯化的效果,导致产品中内毒素或是杂蛋白的超标,进而影响产品的质量。

五、离子交换层析

离子交换层析(Ion Exchange Chromatography简称为IEC),通过带电的溶质分子与离子交换剂中可交换的离子进行交换而达到分离纯化的方法。

由于内毒素本身带有负电荷,可与阴离子交换介质Q Sepharose Fast Flow 或 DEAE Sepharose Fast Flow结合。在实际生产使用过程中,表明Q Sepharose Fast Flow的效果要优于DEAE Sepharose Fast Flow,前者可使内毒素降到1EU/ml以下,其主要操作如下图。

六、疏水层析

疏水层析(hydrophobic interaction chromatography,HIC)从分离纯化生命物质的机制来看,也属于吸附层析一类。利用固定相载体上偶联的疏水性配基与流动相中的一些疏水分子发生可逆性结合而进行分离。


该方法基于的是蛋白质的疏水差异,在高盐溶液中,蛋白质会与疏水配基相结合,而其他的杂蛋白则没有此种性质,利用此种性质,可以将蛋白质初步的分离,用于盐析之后的蛋白质进一步提纯。

综上,6种方法都可以用来进行内毒素的去除,只是去除的条件要求不同、去除的程度不同。想要很好地去除内毒素就要投入资金购买较好的设备、填料,聘用高级的专业人才,严格按照规章制度进行操作,这样才会很好的降低或控制内毒素在生物制品如疫苗中的含量。


最后,用一张图来结束本篇文章。生物制品任何一个产品的出厂都需要这个系统资源的投入与正常运转,一旦任何一个环节发生差错,就极有可能导致产品质量的不稳定或不达标。

 

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