Studie om tillämpningen av djupfiltrering i tillverkningsprocessen av vaccin mot mul- och klövsjuka

Förord ​​- Vad är mul- och klövsjuka

På 1300-talet finns det skriftliga uppgifter om liknande mul- och klövsjuka i Europa. Mul- och klövsjuka är en akut, febril, mycket smittsam sjukdom som orsakas av mul- och klövsjukevirus.

De kliniska symtomen hos vuxna djur inkluderar: ökad kroppstemperatur, blåsor och sår i munnen, blåsor och sår i hoven och till och med hovskalsavfall, vilket orsakar svårigheter att äta och sova, viktminskning och till och med förlust av ekonomiskt värde hos ekonomiska djur ;

De kliniska symtomen hos unga djur inkluderar: förhöjd kroppstemperatur, myokardit och andra symtom, när de väl debuterar har unga djur en hög dödlighet.

 

Abstrakt

Under de senaste 500 åren har mul- och klövsjuka upprepade gånger brutit ut runt om i världen och ett stort antal grisar, nötkreatur, får och andra tamdjur och vilda hovdjur med jämntå har dött eller blivit sjuka, vilket har drabbat boskapen allvarligt. och avelsindustrin.

 

För att studera tillämpningen av djupfiltreringsteknologi i tillverkningsprocessen av mul- och klövsjukevaccin testades och jämfördes filtrerbarhetsprestanda för ytfiltrering och djupfiltrering, liksom den skyddande effekten på bakteriedödande filtrering. Fördelarna med högladdad djupfiltrering vid avlägsnande av cellskräp studerades. Motsvarande filtreringsscheman för cellodlingsmedium med olika grumlighet analyserades.

 

Resultaten visade att den djupa filtreringsbelastningen var 13,9 gånger den för ytfiltreringen, grumligheten hos filtervätskan var endast 23,5 % av ytfiltreringen, och den efterföljande 0.2um debakterialiseringsbelastningen var 7,2 gånger den för ytfiltrering. Genom att använda sin speciella hartsligand är grumligheten hos filtervätskan 38,6 % av den för det vanliga djupfiltret med samma porstorlek, vilket är fördelaktigt för att skydda nedströmsprocessen. Resultaten visade att djupfiltrering, särskilt stark positiv laddning djupfiltrering, effektivt kunde tillämpas på produktionen av MKS-vaccin, och lämpliga filtreringsprocesser bör etableras för olika odlingsmedier.

 

Mul- och klövsjuka och djupfiltrering

Mul- och klövsjuka (FMD) är en akut, febril och smittsam sjukdom hos klövdjur orsakad av mul- och klövsjukevirus (FMDV). De djur som är mest mottagliga för denna sjukdom är nötkreatur, grisar och får. Mul- och klövsjuka är endemisk i Asien, Afrika, Mellanöstern och Sydamerika, med en mycket hög förekomst och snabb överföring. Världsorganisationen för djurhälsa (OIE) listar den som den första zoonotiska sjukdomen i kategori A, vilket kräver att medlemsstaterna tar med mul- och klövsjuka i listan över anmälningspliktiga djursjukdomar. Vaccination är ett effektivt sätt att specifikt förebygga mul- och klövsjuka. MKS-inaktiverat vaccin, som framställs genom att inaktivera intakt virus med inaktivator, spelar en viktig roll för att förebygga och kontrollera mul- och klövsjuka.

Antigeniciteten för FMDV i sig är dålig, och inaktiveringen av viruset har stor inverkan på dess antigen. I den nuvarande produktionen av mul- och klövsjuka-vaccin kan därför mul- och klövsjukevaccin med hög renhet säkerställa antigeninnehållet och renheten i enhetsdosen, vilket är särskilt viktigt och är också den nuvarande vaccinationsstrategin. Detta ställer höga krav på nedströmsrening av virus. Dessutom, före 2009, anammade uppströms inaktiverade mul- och klövsjukevacciner i Kina mestadels odlingsmetoden att rotera flaskan och hålla sig till väggen. Med den ökande efterfrågan på vacciner uppstod gradvis nackdelarna med denna odlingsmetod som kräver ett stort antal roterande flaskor, låg effektivitet och låg uttrycksnivå.

Därför har cellodlingstekniken under de senaste åren långsamt förändrats från den tidigare vidhäftande kulturen till suspensionskultur, och virusproduktionen har förbättrats avsevärt. Men med den ökade virusproduktionen har bytet av odlingssätt medfört ett större tryck på nedströmsrening, eftersom cellrester som genereras av odlingsprocessen, cellfrisättningen av värdproteiner, värd-DNA, etc., har ökat i motsvarande grad, vilket ställer ytterligare krav på nedströmsreningsförmågan.

Membranfiltreringsteknik används i stor utsträckning i produktionsprocessen av biologiska produkter såsom vacciner, bland vilka DC-filtreringsteknik vanligtvis används i skördprocessen av sjukdomsgift för att separera olösliga föroreningar såsom cellrester. I det tidiga klargörandet av mul- och klövsjuka användes huvudsakligen ytfiltreringstekniken som representeras av det vikbara membranfilterelementet. Med förändringen av odlingsförhållandena, ökningen av cellskräp föroreningar, är ytfiltrering svårt att uppnå klarningseffekten, och eftersom ytfiltreringsbelastningen är låg, blir kostnaden för filtermaterial högre och högre.

 

Under ovanstående bakgrund har djupfiltrering använts mer och mer i processen för cytovätskeseparation av FMDV. Det djupa filtermaterialet är vanligtvis sammansatt av långa och fina fibrer från naturliga källor, och kanalen som bildas av filtermediet efter att en film har bildats är ofta mycket slingrande, liknande labyrintöppningsstrukturen. Orenhetspartiklar fångas ofta inuti filtret snarare än på ytan. Dessutom absorberar filterkanalens vägg ofta en del av extremt fina partikelföroreningar genom elektrostatisk verkan eller intermolekylär kraft. I allmänhet kännetecknas filtreringsmekanismen för djupfiltrering av mekanisk retention och adsorption.

 

Konstantströmfiltreringsmetod

Installera den djupa filterplattan på konstantströmfilteranordningen, tvätta filterplattan med buffert PBS över 54 L/m2; Efter att tvättningen är klar, starta den peristaltiska pumpen för att långsamt pumpa vätskan, långsamt justera pumphastigheten till ungefär den förväntade flödeshastigheten och filtrera vätskan. Registrera filtreringsvolymen, tiden, tryckskillnaden och grumligheten under filtreringsprocessen. Filtratet uppsamlades för antigendetektering.

 

Fördelar med djupfiltrering

Ytfiltrering är en teknik som fångar upp partiklar på ytan av filtermaterialet för att uppnå filtrering. Filtreringsmekanismen är huvudsakligen baserad på storleken på partiklarna i vätskesikten, stora partiklar fångas på ytan av filtermembranet. Djupfiltrering använder interna kanaler för partikeluppfångning och adsorption på djupet. Jämförelsediagrammet för de två visas i figur 1.

Den inaktiverade lösningen av mul- och klövsjukevaccin från en viss tillverkare förfiltrerades med 0.45um polypropylen ytmembran respektive djup filterplatta och filtrerades sedan med 0.2um bakteriedödande filter. Filtreringsdata visas i tabell 1.

 

Grumligheten för den mul- och klövsjukevaccininaktiverade lösningen är 77 NTU. Om bakterierna filtreras direkt kommer ett stort antal cellfragment oundvikligen att orsaka att 0.2um filtermembranet blockeras snabbt, vilket kommer att påverka överföringen av 146S-vipartiklar. Därför utformades förfiltrering före debakterialiseringsfiltrering, och de två förfiltreringsmetoderna djupfiltrering och ytfiltrering jämfördes. Den dubbla djupa filterplattan är vald för filtrering, belastningen är 641 L/m2, och djupfiltret reducerar materialet på 77 NTU till 9,65 NTU, vilket är klart och ljust. Ytfiltreringsbelastningen på 0.45um är endast 46 L/m2, och grumligheten hos filtervätskan är så hög som 41 NTU, vilket inte är lämpligt för förfiltrering. Enligt jämförelsen av den efterföljande 0.2um debakterialiserad filtreringsbelastningen är den debakterialiserade filtreringsmembranbelastningen efter djupfiltrering 655 L/m2, vilket är 7,2 gånger motsvarande ytfiltreringsfiltreringsbelastning (endast 91 L/m2) .

146S-testresultat visar att utbytet av djupfiltreringssystem är högre än för ytfiltreringssystem. Den djupa filtreringsbelastningen var 13,9 gånger den för ytfiltreringen, grumligheten hos filtervätskan var endast 23,5 % av ytfiltreringen, och den efterföljande 0.2um bakterieavlägsnande filtreringsbelastningen var 7,2 gånger den för ytfiltrering. Därför, både ur kostnadssynpunkt och ur avkastningssynpunkt, är djupfiltreringssystemet betydligt bättre än ytmembranfiltreringssystemet.

 

Fördelar med starkt positivt laddat djupfilter

Den positiva laddningsdjupa filterplattan och en stark positiv laddningsdjup filterplatta användes för att jämföra den inaktiverade lösningen av mul- och klövsjukevaccin från olika källor. Filtreringsresultaten visas i tabell 2, och förändringen av filtreringshastighet och tryckskillnad i filtreringsprocessen visas i färglayout 2.

De två grupperna av djupa filterplattor som används har samma öppningsnoggrannhet och prestandan är mycket konsekvent ur belastnings- och tryckskillnadsförändringssynpunkt, och tryckskillnadsändringskurvan i figur 2 är i princip identisk.

 

Men från grumligheten hos filtervätskan är skillnaden mycket stor. Filtervätskan i den vanliga positivt laddade dubbelskiktsfilterplattan är 25 NTU, medan filtervätskan i den starkt positivt laddade djupskiktsfilterplattan med samma öppning endast är 9,65 NTU, vilket endast är 38,6 % av den vanliga djupa filterplattan. Detta beror främst på den speciella hartsliganden i det starkt positiva laddningsfiltermaterialet för djupfilterplattan. Grumligheten reduceras till mindre än 10NTU av den starkt positiva dubbelskiktsfilterplattan, och cellfragmenten adsorberas helt eller fångas, vilket bidrar till den efterföljande ultrafiltreringen eller bakteriedödande filtreringsprocessen. Förutom adsorptionseffekten på olösligt cellskräp har Yigzaw Y et al också rapporterat borttagningseffekten av starkt positivt laddad djup filterplatta på cellvärdprotein, och Dorsey N et al har rapporterat borttagningseffekten av starkt positivt laddad djup filterplatta på DNA.

 

Upprättande av klarningsfiltreringsprocess för supernatanten av mul- och klövsjukevaccin genom djupfiltrering

Genom ovanstående jämförande studie av ytfiltrering och djupfiltrering, och studiet av klargöringseffekten av den speciella starkt positiva laddningsdjupa filterplattan, bör olika filtreringsscheman matchas till den inaktiverade supernatanten av mul- och klövsjukevaccin som produceras under olika kulturförhållanden. För centrifugal supernatant med 3 olika grumlighet, låg grumlighet, medium grumlighet och hög grumlighet, visas djupfiltreringsschemat och motsvarande filtreringsparametrar i tabell 3.

För centrifugalsupernatanten med låg grumlighet kan den djupa filterplattan med ett lager effektivt klargöra och ta bort en liten mängd cellskräp. För den centrifugala supernatanten med medelhög grumlighet kan den djupa filterplattan med dubbelt lager effektivt klargöra, särskilt den starkt positiva laddningsdjupa filterplattan kan minska grumligheten till mindre än 5 NTU; För centrifugal supernatant med högre grumlighet kan den kombinerade filterplattan rengöras effektivt. Oavsett vilken process är bearbetningskapaciteten 500 ~ 800 L/m2, grumligheten hos filtervätskan är mindre än 20 NTU, och målantigenet är helt återvunnet, lämpligt för storskalig produktion.

 

Diskussion

På 1970-talet specificerades filtermediet att inte använda asbestmaterial på grund av förekomsten av cancerframkallande ämnen i asbestmaterial. Det djupa filtermaterialet innehåller inte asbest och har en starkare positiv laddning. Filtermaterialet är tillverkat av träfibermatris och filterhjälpmedel. I produktionsprocessen används polymerharts för att koppla samman de grundläggande komponenterna, och de positiva laddningsfunktionella grupperna i den ger effektivt laddningsadsorptionsförmågan hos det djupa filtermaterialet. Den utmärkta prestandan för adsorptiv djupfiltrering på uppfångningsförmågan hos fina partiklar visas i figur 3.

I detta experiment valdes olika hartskomponenter och olika precisions djupfiltermaterial ut för att klargöra filtreringstestet av FMDV-odlingslösning, och jämförelsetestet utfördes med ytfiltrering. Resultaten visade att djupfiltrering var mer lämplig för att ta bort cellrester än ytfiltrering, vilket bidrog till den efterföljande mikrobiell belastningskontrollfiltreringsenhet (0.2um). Dessutom, genom att jämföra filtreringseffekten av den starkt positiva laddningsdjupa filterplattan och den vanliga positivladdade djupfilterplattan, visar den starkt positiva laddningsfilterplattan en stark turbiditetskontrollförmåga, vilket kan minska grumligheten till mindre än 5 NTU, vilket är mycket gynnsam för att förbättra robustheten i hela filtreringsprocessen.

Uppströmsodlingsprocessen har ett stort inflytande på skördsstegen för aktiva ingredienser. Genom testning etablerade detta experiment slutligen ett skalbart filtreringsschema för cellodlingsmedier med olika grumlighet, vilket har en viss vägledande betydelse för storskalig produktion.

Djupfiltret som lanseras av Guidling Technology är ett filterelement av skivtyp, som är ett slags effektivt filterelement med djupfilterkartong som filtermaterial, som helt uppfyller de regulatoriska kraven för biofarmaceutika, huvudsakligen designat och tillverkat specifikt för borttagning av stora fasta innehåll såsom celler och cellfragment, och kan appliceras på cellodlingsvätska från däggdjur; Klargörande av lysat av bakterier och jästceller; Avlägsnande av värdcellsprotein (HCP); Ta bort virus och DN; Avlägsnande av endotoxiner; Avlägsnande av skumdämpare.

Produkten har fördelarna med liten dödvolym, linjär förstärkning, skivkapselstruktur, kompakt strukturdesign och kan användas i serie med annan utrustning, litet fotavtryck, stabil flödeshastighet, lång livslängd och låg kostnad.