編者：近年來，柱層析方法進(jìn)行了許多方面的創(chuàng)新，尤其表現(xiàn)在自動(dòng)化和過程控制領(lǐng)域中。用于流體傳送和數(shù)據(jù)采集的新式精確控制器以及先進(jìn)的處理系統(tǒng)都提高了柱層析的可靠性和重現(xiàn)性。中國制藥機(jī)械設(shè)備網(wǎng)報(bào)道。
層析技術(shù)是功能最強(qiáng)大的純化工具之一，廣泛應(yīng)用于多種行業(yè)。尤其在生物制藥工業(yè)領(lǐng)域，不斷改進(jìn)完善的層析技術(shù)正在幫助制藥廠家應(yīng)對(duì)不斷出現(xiàn)的產(chǎn)能挑戰(zhàn)。近年來，為了滿足對(duì)無雜質(zhì)的蛋白質(zhì)、病毒、核酸、酶和酶抑制物不斷增長的需求，生產(chǎn)廠家不斷增加層析技術(shù)在藥物純化方面的應(yīng)用，隨著應(yīng)用的增加，層析工藝技術(shù)也出現(xiàn)了很多新的趨勢。
■定制個(gè)性化層析
目前有大量不同來源的基于重組細(xì)胞的治療方法，包括哺乳動(dòng)物和非哺乳動(dòng)物細(xì)胞、轉(zhuǎn)基因牛奶，以及玉米和煙草類植物。原料的多樣性要求層析工藝的個(gè)性化，以達(dá)到最高的效能。在某些情況下，藥物純化過程可能包含多達(dá)6個(gè)獨(dú)立的層析步驟。慶幸的是，層析工程技術(shù)能幫助生產(chǎn)廠家根據(jù)具體應(yīng)用定制適合的解決方案。
對(duì)重組細(xì)胞治療性藥物的生產(chǎn)廠家而言，柱層析是下游生產(chǎn)過程中最常用、也是功能最強(qiáng)大的純化方法，可采用包括親和、離子交換、疏水作用以及金屬螯合和凝膠過濾等在內(nèi)的多種方法。隨著要求高劑量和長期監(jiān)管的藥物數(shù)量不斷增加，要以更快的速度增加產(chǎn)量以滿足需求，這已為廠商帶來巨大壓力。通過擴(kuò)大柱層析設(shè)備實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能增加，目前生產(chǎn)中所使用的最大層析柱直徑超過兩米，而且在某些生產(chǎn)設(shè)備中可能還需要更大的層析柱。
■層析柱裝填自動(dòng)化
近年來，柱層析方法進(jìn)行了許多方面的創(chuàng)新，尤其表現(xiàn)在自動(dòng)化和過程控制領(lǐng)域中。用于流體傳送和數(shù)據(jù)采集的新式精確控制器以及先進(jìn)的處理系統(tǒng)都提高了柱層析的可靠性和重現(xiàn)性。
自動(dòng)化促進(jìn)柱層析科學(xué)發(fā)展的一個(gè)領(lǐng)域是裝填工序。將介質(zhì)裝填到層析柱中曾經(jīng)被認(rèn)為是一項(xiàng)需要熟練技巧、勞動(dòng)強(qiáng)度大的生產(chǎn)活動(dòng)，需要大量的操作培訓(xùn)才能保證一致性。但是，事實(shí)上，再純熟的人工操作也會(huì)導(dǎo)致不定因素出現(xiàn)，并可能破壞批次生產(chǎn)的重復(fù)性。對(duì)藥品的研發(fā)而言，重復(fù)性是非常關(guān)鍵的，若層析柱裝填沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品純度和產(chǎn)率就會(huì)受影響。最嚴(yán)重的結(jié)果是，該批生產(chǎn)會(huì)遭到破壞，導(dǎo)致成本大幅超支和生產(chǎn)停工。
層析柱裝填的創(chuàng)新突破在于采用自動(dòng)原位裝填技術(shù)，即在裝填過程中，通過獨(dú)立的裝填工作站，重懸介質(zhì)并泵入組裝好的柱內(nèi)。原位裝填有利于介質(zhì)均勻裝填到柱內(nèi)，帶來更好的分辨率和產(chǎn)率。它還確保了填充床更穩(wěn)定，從而提高了批次間的一致性。
自動(dòng)原位裝填的另一優(yōu)點(diǎn)是使整個(gè)過程更加符合衛(wèi)生要求，因?yàn)椴僮鲉T使用的是全封閉系統(tǒng)。所有裝填和在位清潔工序無需拆卸柱頭，消除了生產(chǎn)過程中的污染風(fēng)險(xiǎn)，并且在某些情況下還可防止操作員在處理生物危險(xiǎn)性物品時(shí)受到傷害。目前，全球有超過70%的新型柱層析操作設(shè)備采用原位裝填系統(tǒng)。
柱層析最重要的發(fā)展之一是采用超聲波技術(shù)監(jiān)測柱內(nèi)填料床的密度。盡管仍處于發(fā)展階段，但以超聲波輔助層析柱裝填的應(yīng)用遲早會(huì)商業(yè)化。其性能直接決定了它具有很大的潛力，可以為操作員判斷層析柱的裝填情況提供精確的工具。
超聲波檢測器對(duì)層析柱中的柱床壓縮、流動(dòng)組成和可溶成分的存在非常敏感。超聲波可檢測層析柱使用之前所記錄和驗(yàn)證的"實(shí)時(shí)"組成數(shù)據(jù)，與來自裝填工作站的動(dòng)態(tài)反饋控制，能幫助確保在使用之前裝填的一致性和準(zhǔn)確性。
■膜層析應(yīng)用優(yōu)勢明顯
在許多應(yīng)用中，膜層析在速度和工藝經(jīng)濟(jì)性方面表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。這項(xiàng)技術(shù)是采用多孔膜，并在膜表面鍵合活性化學(xué)基團(tuán)。膜層析具有一種孔結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可通過化學(xué)修飾鍵合帶電的親水聚合物。與常規(guī)的層析填料相比，開放的孔結(jié)構(gòu)能為生物分子結(jié)合提供更多可供使用的表面積。對(duì)流孔促使物質(zhì)傳遞快速而且有效，因?yàn)榱黧w流動(dòng)直接穿過膜孔，沒有擴(kuò)散流限制。
目前，膜層析已成功應(yīng)用于生產(chǎn)規(guī)模中DNA、蛋白質(zhì)和病毒的捕獲和去除。拋棄型裝填好的層析膜柱，其去除雜質(zhì)的速度是柱層析的100倍。在柱層析中可供結(jié)合的表面積大多位于填料孔結(jié)構(gòu)中，只有通過擴(kuò)散力才能達(dá)到。大分子和病毒無法擴(kuò)散到這些孔隙中，僅與填料外表面位點(diǎn)結(jié)合。與柱層析相比，無擴(kuò)散流限制的膜層析在去除DNA、病毒、質(zhì)粒等方面高出10~100倍。膜層析同樣可以線性放大，這是生產(chǎn)廠家把產(chǎn)品從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模放大到生產(chǎn)規(guī)模需要考慮的關(guān)鍵因素。
在捕獲大分子方面，膜層析比柱層析更加有效，這在需要捕獲小型質(zhì)粒DNA或病毒的大規(guī)模生產(chǎn)中特別有優(yōu)勢。在基因治療載體的純化方面，膜層析日益被認(rèn)為是一項(xiàng)可行性技術(shù)。帶正電荷的Q膜可有效結(jié)合大小為23kb的質(zhì)粒DNA，同時(shí)膜層析的快速處理可以有效分離不穩(wěn)定的大分子質(zhì)粒。
膜層析可有效地去除模型病毒，比如豬細(xì)小病毒、甲型肝炎病毒、鼠白血病病毒和偽狂犬病病毒，去除效率為104和107。
在具有代表性的案例中，膜層析作為純化后期精純步驟獲得了成功的實(shí)施。美國食品藥品管理局（FDA）和歐盟藥品委員會(huì)（EMEA）批準(zhǔn)了采用膜層析來純化Aldurazyme，后者是美國生物制藥公司BioMarin生產(chǎn)的一種酶替代治療藥物。
當(dāng)與基于膜的分子排阻超濾過程一起使用時(shí)，膜層析按FDA和EMEA規(guī)定，提供病毒去除的正交法。這使BioMarin公司免于進(jìn)行DNA分批檢測，成為蛋白質(zhì)藥物生產(chǎn)中的一個(gè)里程碑。而且，除了每批生產(chǎn)平均節(jié)省2000美金以外，BioMarin公司已經(jīng)大大減少了生產(chǎn)批次失敗的可能性，而失敗的代價(jià)是極其高昂的。通過廣泛采用與此類似的工藝，生物制藥公司在單克隆抗體類和重組蛋白藥物的生產(chǎn)中可節(jié)省數(shù)千萬美元。
膜層析可做成拋棄型或重復(fù)使用型。它們的應(yīng)用非常靈活，能經(jīng)常作為精純步驟添加到現(xiàn)有的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。由于膜層析可以一次性使用，不存在清潔或清潔檢驗(yàn)的問題，大大加快了生產(chǎn)速度并且減少了勞動(dòng)力和緩沖液成本。
(來源：中國醫(yī)藥報(bào))
文章鏈接：中國制藥網(wǎng) http://www.zyzhan.com/news/detail/14359.html
