Avvanzi riċenti fil-membrani tat-tneħħija tal-virus għall-purifikazzjoni tal-antikorpi

Il-viruses huma partiċelli parassitiċi mikroskopiċi li jeżistu fl-ambjent-inkluż l-ilma, l-arja, il-ħamrija-u ġewwa organiżmi ħajjin. Huma responsabbli għal firxa wiesgħa ta 'mard infettiv u jikkawżaw eluf ta' mwiet madwar id-dinja kull sena. Minħabba d-daqs żgħir tagħhom (20–200 nm), l-istabbiltà ambjentali notevoli, id-doża infettiva baxxa, u l-potenzjal għal trażmissjoni fuq distanzi twal-, il-viruses jippreżentaw riskju sinifikanti ta' bijosigurtà.

Biex jitnaqqas ir-riskju ta 'kontaminazzjoni virali fi prodotti bijofarmaċewtiċi, huwa essenzjali li jiġu stabbiliti strateġiji robusti, effettivi u affidabbli għat-tneħħija tal-virus matul il-proċess tal-manifattura.

Metodi konvenzjonali ta' inattivazzjoni u tneħħija tal-virus jinkludu inkubazzjoni ta'-pH baxx, trattament b'solvent/deterġenti (S/D), irradjazzjoni, u filtrazzjoni tal-membrana. Madankollu, kull teknika għandha limitazzjonijiet inerenti. Trattament b'-pH baxx jista' jikkomprometti l-istabbiltà tal-proteini rikombinanti, filwaqt li t-trattament b'solvent/deterġenti huwa effettiv biss kontra viruses b'envelopp u jipprovdi protezzjoni limitata kontra viruses mhux-enveloped. Bl-istess mod, l-irradjazzjoni ultravjola (UV) u gamma ( ) tista 'tagħmel ħsara liċ-ċelloli, proteini, jew sustanzi bijoloġikament attivi oħra.

 

Fost it-teknoloġiji attwali tat-tneħħija tal-virus, il-filtrazzjoni tal-membrana ħarġet bħala wieħed mill-aktar approċċi promettenti. Tneħħi b'mod effettiv il-viruses fuq firxa wiesgħa ta 'daqs filwaqt li żżomm tolleranza eċċellenti għal diversi kundizzjonijiet ta' pproċessar fiżiku u kimiku. In-nanofiltrazzjoni saret pass standard tat-tneħħija tal-virus fil-manifattura ta' prodotti derivati ​​mill-plażma-, partikolarment għal viruses żgħar bħal parvovirus B19. Din it-teknoloġija wriet effiċjenza għolja fit-tneħħija kontra bosta viruses mudell, inkluż virus tal-immunodefiċjenza umana (HIV), virus tad-dijarea virali bovina (BVDV), virus tal-psewdorabija (PRV), parvovirus tal-klieb (CPV), virus tal-enċefalomijokardite (EMCV), u virus tal-epatite A (HAV).

Din ir-reviżjoni tiġbor fil-qosor il-fehim attwali tal-mekkaniżmi tal-filtrazzjoni tal-virus, l-avvanzi reċenti fil-materjali tal-membrana għat-tneħħija tal-virus, u l-isfidi ewlenin u l-prospetti futuri tat-teknoloġiji tal-filtrazzjoni tal-virus ibbażati fuq membrana-fil-purifikazzjoni tal-antikorpi.

 

 

 

1. Mekkaniżmi ta' Separazzjoni tal-Membrani tat-Tneħħija tal-Virus

Il-prestazzjoni tal-membrani tat-tneħħija tal-virus hija rregolata mill-interazzjoni kumplessa bejn id-daqs tal-pori tal-membrana, il-proprjetajiet tal-wiċċ, u l-interazzjonijiet elettrostatiċi ma 'partiċelli virali. Billi jintegraw l-esklużjoni tad-daqs, ir-repulsjoni elettrostatika, u l-mekkaniżmi ta 'adsorbiment, il-membrani tat-tneħħija tal-virus jaqbdu u jżommu b'mod effettiv il-kontaminanti virali filwaqt li jippermettu li jgħaddu bijomolekuli fil-mira.

1.1 Esklużjoni tad-Daqs

L-esklużjoni tad-daqs hija waħda mill-mekkaniżmi l-aktar adottati għat-tneħħija tal-virus minħabba s-selettività għolja u l-effiċjenza tal-filtrazzjoni tagħha (Figura 1).

Billi tikkontrolla bir-reqqa d-daqs tal-pori tal-membrana, viruses ta 'dimensjonijiet differenti jistgħu jiġu separati b'mod effettiv, u b'hekk tiġi żgurata purità għolja tal-prodott. Barra minn hekk, dan il-mekkaniżmu ma jeħtieġx iż-żieda ta 'reaġenti kimiċi, li jelimina r-riskju ta' kontaminazzjoni kimika jew impuritajiet residwi fil-prodott finali.

Dawn il-vantaġġi jagħmlu l-esklużjoni tad-daqs strateġija ta 'tneħħija tal-virus ideali għall-manifattura bijofarmaċewtika, partikolarment fil-produzzjoni ta' proteini terapewtiċi, antikorpi monoklonali, vaċċini, u prodotti bijoloġiċi oħra.

Figura 1. Tneħħija tal-Virus mill-Mekkaniżmu ta' Esklużjoni tad-Daqs

 

1.2 Interazzjoni Elettrostatika

L-interazzjoni elettrostatika tirrappreżenta mekkaniżmu ieħor importanti ta 'separazzjoni tal-virus u ġiet utilizzata b'mod wiesa' għall-qbid u t-tneħħija virali (Figura 2).

Dan l-approċċ jisfrutta d-differenzi fil-forzi ta 'adsorbiment bejn il-materjali tal-membrana u l-partiċelli tal-virus. Billi jfasslu l-proprjetajiet tal-wiċċ tal-membrana, il-virusijiet jistgħu jinqabdu b'mod effiċjenti permezz ta 'attrazzjoni elettrostatika.

Materjali tipiċi ta 'filtrazzjoni elettrostatika jinkludu membrani nanofibrużi, materjali porużi, u nanomaterjali funzjonalizzati. Minħabba l-erja tal-wiċċ speċifika kbira tagħhom u l-gruppi funzjonali abbundanti, dawn il-materjali jipprovdu bosta siti ta 'rbit attivi li jtejbu l-interazzjonijiet ma' partiċelli virali u jtejbu ż-żamma tal-virus.

 

Studji wrew li bosta kundizzjonijiet operattivi jinfluwenzaw b'mod sinifikanti l-prestazzjoni tat-tneħħija tal-virus elettrostatiku:

1. pH baxx u qawwa jonika baxxa jimmassimizzaw iż-żamma tal-virus billi jsaħħu l-interazzjonijiet elettrostatiċi bejn il-wiċċ tal-membrana u partiċelli virali.

2. Katjoni divalenti, bħal Mg²⁺ u Ca²⁺, jistgħu jnaqqsu l-effiċjenza tat-tneħħija tal-virus billi jdgħajfu l-interazzjonijiet elettrostatiċi.

3. Waqt l-interruzzjoni tal-fluss, iż-żamma tal-virus tiddependi primarjament fuq l-attrazzjoni elettrostatika u l-assorbiment idrofobiku bejn il-membrana u l-batterjofagu PP7. Taħt dawn il-kundizzjonijiet, membrani għat-tneħħija tal-virus b'affinità baxxa ta 'proteini ġeneralment juru prestazzjoni aktar baxxa ta' Valur ta 'Tnaqqis ta' Log (LRV).

Figura 2. Mekkaniżmu ta 'Interazzjoni Elettrostatika fil-Filtrazzjoni tal-Virus

Bit-tkabbir mgħaġġel tal-industrija bijofarmaċewtika, il-filtrazzjoni tal-virus saret pass dejjem aktar kritiku fil-purifikazzjoni u l-manifattura tal-bijoloġiċi. Madankollu, membrani tal-filtrazzjoni tal-virus konvenzjonali ħafna drabi huma limitati minn fluss insuffiċjenti ta' permeat, stabbiltà fit-tul inadegwata-, u suxxettibilità għolja għall-fouling tal-membrana, li kollha jistgħu jikkompromettu l-prestazzjoni tal-proċess u r-rendiment tal-prodott.

Biex jindirizzaw dawn l-isfidi, ir-riċerkaturi ddedikaw sforzi sinifikanti biex jiżviluppaw materjali tal-membrana tal-{0}}ġenerazzjoni li jmiss b'effiċjenza mtejba tal-filtrazzjoni, reżistenza mtejba għall-fouling, u stabbiltà operazzjonali superjuri.

Avvanzi riċenti jinkludu:

1. Membrani ta 'ultrafiltrazzjoni ta' polyethersulfone (PES) Zwitterionic SPP-imlaqqma, li jtejbu l-idrofiliċità tal-membrana u jnaqqsu l-assorbiment tal-proteini.

2. Membrani PES mikroporużi mlaqqma b'xkupilji tal-polimeru zwitterionic, li jipprovdu prestazzjoni mtejba antifouling filwaqt li jżommu żamma għolja tal-virus.

3. Membrani ta 'mikrofiltrazzjoni bbażati fuq iċ-ċelluloża PAN/PET-, li joffru saħħa mekkanika eċċellenti u prestazzjoni ta' filtrazzjoni.

4. Membrani ta 'l-alkoħol tal-polivinil (PVA) iċċarġjati b'mod pożittiv iffabbrikati permezz ta' electrospinning u photocrosslinking in situ, li jtejbu l-qbid tal-virus permezz ta 'interazzjonijiet elettrostatiċi.

5. Membrani ta 'nanochannel f'saffi mibnija minn materjali nanostrutturati ta' kristall likwidu (LC) immuntati waħedhom-, li jirrappreżentaw pjattaforma ta 'membrana emerġenti b'arkitettura tal-pori kontrollabbli ħafna u kapaċità promettenti għat-tneħħija tal-virus.

L-iżvilupp kontinwu ta 'dawn il-materjali avvanzati tal-membrana huwa mistenni li jtejjeb b'mod sinifikanti l-prestazzjoni tal-filtrazzjoni tal-virus filwaqt li jegħleb il-limitazzjonijiet tal-midja ta' filtrazzjoni konvenzjonali.

 

3. Filtri tal-Virus Kummerċjali

Filtri tal-virus kummerċjali huma ġeneralment disponibbli f'żewġ konfigurazzjonijiet primarji:

* Moduli tal-membrana tal-fibra vojta

* Kasetts tal-membrana ċatti-folji

Dawn il-filtri huma tipikament manifatturati minn polimeri bħal:

* Fluworidu idrofiliku tal-poliviniliden (PVDF)

* Polyethersulfone idrofiliku (PES)

* Ċelluloża riġenerata (RC)

B'differenza minn ċelluloża riġenerata b'mod naturali idrofiliku, PVDF u PES huma materjali idrofobiċi inerenti. Matul il-filtrazzjoni tal-membrana, l-uċuħ idrofobiċi għandhom it-tendenza li jassorbu proteini, li jistgħu jwasslu għal imblukkar tal-pori, fouling tal-membrana, fluss imnaqqas ta 'permeat, u fl-aħħar mill-aħħar inqas irkupru tal-prodott.

Il-foulants primarji li jiltaqgħu magħhom waqt il-filtrazzjoni tal-virus jinkludu aggregati ta' proteini, DNA residwu, proteini parzjalment żnaturati, u impuritajiet oħra relatati mal-proċess-. Il-fouling mhux biss inaqqas l-effiċjenza tal-purifikazzjoni iżda jista 'wkoll jaffettwa b'mod negattiv il-kwalità tal-prodott finali. Konsegwentement, l-inkorporazzjoni ta 'pass xieraq ta' prefiltrazzjoni hija strateġija effettiva biex jiġi minimizzat il-fouling tal-membrana u tiġi estiża l-ħajja tas-servizz tal-filtru.

Għalkemm ħafna filtri tal-virus tal-fibra vojta huma teknikament kapaċi joperaw fil-modalità tal-Filtrazzjoni tanġenzjali tal-Fluss (TFF), il-biċċa l-kbira tal-proċessi kummerċjali tal-filtrazzjoni tal-virus bħalissa jitwettqu taħt kundizzjonijiet Dead-End Filtration (DFF).

Murine minute virus (MVM) huwa rikonoxxut b'mod wiesa 'bħala wieħed mill-mudelli tal-viruses l-aktar ta' sfida għall-validazzjoni tal-prestazzjoni tat-tneħħija tal-virus. Konsegwentement, l-industrija bijofarmaċewtika adottat b'mod wiesa' filtri tal-virus-ritenttivi ta' 20 nm bħala l-istandard għall-validazzjoni tat-tneħħija tal-virus, li tissostitwixxi l-filtri b'daqsijiet tal-pori akbar.

 

4. Konklużjoni

Minkejja progress sostanzjali fid-disinn tal-membrana u t-teknoloġiji tal-manifattura, il-kisba ta 'effiċjenza għolja b'mod konsistenti għat-tneħħija tal-virus tibqa' sfida sinifikanti.

Għalkemm l-ottimizzazzjoni tal-istruttura tal-pori tal-membrana u l-proprjetajiet tal-materjal tejbet il-prestazzjoni tal-filtrazzjoni, it-teknoloġiji eżistenti għadhom jiltaqgħu ma 'limitazzjonijiet meta jneħħu speċi ta' virus differenti, partikolarment virusijiet żgħar jew strutturalment uniċi. Mekkaniżmu uniku ta' esklużjoni ta' daqs fiżiku-mhuwiex biżżejjed biex jindirizza r-rekwiżiti kollha tat-tneħħija tal-virus. Għalhekk, l-integrazzjoni ta' mekkaniżmi ta' separazzjoni multipli-inkluż l-adsorbiment elettrostatiku, il-funzjonalizzazzjoni tal-wiċċ, u l-modifika kimika-se tkun essenzjali għat-titjib tal-prestazzjoni ġenerali tat-tneħħija tal-virus.

Għal proċessi ta 'purifikazzjoni ta' antikorpi, membrani attwali għat-tneħħija tal-virus ikomplu jiffaċċjaw sfidi relatati mal-fluss tal-membrana, reżistenza għall-fouling, u effiċjenza taż-żamma tal-virus. Ir-riċerka futura għandha tiffoka fuq materjali innovattivi tal-membrana, teknoloġiji avvanzati ta 'modifika tal-wiċċ, u disinn ta' proċess ottimizzat biex tkompli ttejjeb il-prestazzjoni tal-membrana u tissodisfa r-rekwiżiti ta 'kwalità dejjem aktar stretti tal-manifattura bijofarmaċewtika moderna.

 

Referenzi

Luo, X., Ye, H., Li, H., * et al.* Avvanzi Riċenti fl-Applikazzjoni ta 'Membrani ta' Tneħħija ta 'Virus għal Proċessi ta' Purifikazzjoni ta 'Antikorp. *Shandong Chemical Industry*, 2024, 53(19): 153–157. DOI: 10.19319/j.cnki.issn.1008-021X.2024.19.048.