除菌过滤器在疫苗制备中的作用及应用前景

李森海　郭绍富

关键词：除菌过滤器;疫苗制备;应用前景;策略研究;菌体处理;抗生素配制

目前，市场上的疫苗制备工艺基本相似，大多都是通过细胞工厂制备工艺，但是各种工艺培养出的细胞质量参差不齐。在医疗领域飞速发展的今天，无菌过滤技术得到了广泛应用。在无菌药剂制作中，不可缺少的器件设备是除菌过滤器，该过滤器是确保药品无菌的重要设备。同时在生物制品生产中，除菌过滤技术也是必要的操作技术，对基因重组制品来说，则是必不可缺少的作业。在疫苗制备过程中，构建的疫苗的重组表达分为3个部分。其中，编码特定抗原的基因是一组完整的基因，也是以多种抗原为代表的核酸序列。在无菌药品生产中，除菌过滤也是最直接的杀菌以及消菌办法，对一些特殊的注射剂而言，更是在药剂制作中解决药品中微生物的唯一方式。因此，在疫苗制备中，无菌保障起至关重要的作用。根据内部过滤材料，除菌过滤器主要分为亲水（水可渗透）除菌过滤器和疏水（水不能渗透）除菌过滤器。

1 除菌过滤器在疫苗制备中的作用

1.1 有利于菌体处理

除菌过滤器的原理是去除气体或液体中的微生物，可分为惯性阻塞截留、冲击截留、棕色扩散截留。由于药物本身的特性，可能含有抑菌成分和防腐剂，可以在特定浓度下抑制或杀死微生物。一般情况下，受污染药物中的微生物都会受到不同程度的破坏。因此，除菌过滤器在疫苗制备中，对微生物的种类和抵抗力都有间接影响，样品的实验方法、浓度及其培养条件都直接影响疫苗制备。在疫苗制备生产中，对药物的成分有各种特殊要求，目的是减轻热原污染以及减少微生物污染的情况[1]。除菌过滤器在疫苗制备中对菌体的处理作业如图1所示。

除菌过滤器在细菌处理上与工作者的操作息息相关，若工作者没有接受过专业的技能培训，会大大影响除菌过滤器对菌体的处理效果。在疫苗制备中，控制菌体的同时，需要考虑到微生物对水体的污染，并提出控制微生物污染水体的策略;此外，还需要实时监管除菌过滤器的内部设置，并建立纠错机制，如果不适合处理细菌，要积极采取适当的措施，严格抑制微生物的生长。在疫苗制备的过程中，要尽量减少人为操作，因为人为操作存在小部分的污染风险。除了进行必要的包扎以及消毒清洁外，还要特别注意的是，操作人员不得赤手触摸任何清洁过的容器、消毒后的灌装用具和过滤器以及产品接触的设备。根据研究发现，在菌体处理中，影响大肠埃希氏菌生长以及代谢的主要因素之一就是氧气。大肠埃希氏菌的临界氧质量分数通常为10%～30%。当培养结合并重组大肠埃希氏菌时，培养基中的溶解性氧质量分数需要严格控制在临界氧质量分数以上。抑菌活性测试采用AAIC82测定法。先使用氢氧化钠调节准备好的营养基，待培养冷却后，再滴入大肠埃希氏菌，通过结合抗菌处理剂来促进植物生长，防止微生物或真菌感染。因此，除菌过滤率的提高在疫苗的制备过程中对菌体的处理更加有益[2]。

1.2 改善抗生素配制

在疫苗制备中，抗生素配制至关重要。浓缩培养基会使人工细菌生长过快，导致培养基非常黏稠且传质效果差。除菌过滤是药品生产中非常重要的除菌方式，通过研究非最终灭菌注射剂发现，这是去除产品中微生物的重要手段。一些特殊细菌需要花费更多的能量，需要维持它们的生存环境。对一些制备疫苗的研究人员来说，如何正确选择除菌过滤器是首要考虑的因素。除菌过滤验证主要包括过滤过程的验证和除菌过滤器本身性能的确认。除菌过滤器本身的性能验证通常由除菌过滤器的制造商完成，过滤材料的工艺验证是针对特定的过滤介质，结合特定的工艺要求来实施。因此，利用除菌过滤器将底物浓度控制在适当水平，使细菌数量达到某种水平后，再逐步添加其他營养素。浓度太高的代谢物或基质可以抑制、操纵细菌的繁殖。例如，葡萄糖浓度低使细菌正常发育生长;若葡萄糖浓度高，会抑制大多数细菌生长。大多数细胞会在该浓度下脱水，因此，只有抑制的细菌才能在如此高的浓度下生长。在疫苗制备中，除菌过滤器必须保证稳定和足够的温度。过滤器的滤料与被过滤成分之间不应有吸附物质，否则会导致过滤材料不能释放被过滤成分中的物质，也不能出现纤维脱落。人工细菌生长和产品合成的最佳温度取决于菌株和培养条件。在选择发酵过程中的最佳培养温度时，不仅要适合操作菌本身的生长，也要求适合质粒DNA的合成。因此，除菌过滤器应保证能合理控制温度，以改善抗生素配制[3]。

1.3 提高疫苗免疫保护力

除菌过滤器可改善疫苗的免疫防御能力。在无菌技术领域，微生物监测方法包括定量空气取样方法和生长量测定法方法，尽量避免影响洁净区。成品批文审查在决定是否放行时，应同时考虑环境监测结果。灭菌过滤技术是生物制品制造中的常用方法，特别是在制作转基因产品时，必须进行灭菌和过滤。我国对疫苗的需求量越来越大，目前，原液稀释、杀菌、过滤制成半成品的方法已不适合大规模生产，因此，灭菌和过滤方法得到改进，不仅保证了产品质量，还显著提高了生产效率，取代了原来的赛博特过滤器。验证过滤器的过滤工艺，通常包括细菌截留实验以及可提取测试等。需要注意的是，除菌过滤过程的验证不是一次性作业。初步核实后，重新验证应按照产品质量和风险评估进行。如果工艺参数在随后的生产过程中改变，例如流速增加、批量过滤、pH或工作温度变化，生产条件需要重新验证，以达到预期的效果[4]。

1.4 提高疫苗制备质量

菌过滤器的关键作用在于消除细菌，有效消除细菌在无菌药品的生产过程中起到至关重要的作用。因此，大多数疫苗制造工艺采用双通道除菌过滤器（冗余过滤）过滤微生物。当今制药公司常用的除菌过滤器，就外部结构而言，包括圆柱形、泡罩和扁平过滤器。根据内部过滤介质，除菌过滤器主要分为亲水（透水）除菌过滤器和疏水（不透水）除菌过滤器。此外，在整个消毒剂制造过程中，与药物直接接触的气体也应使用除菌过滤器进行过滤，确保疫苗药物完全灭菌。具体的防污染质量控制项目如表1所示。

灭菌时间应根据灭菌器内所有化学品的内部温度规定进行计算。由于灭菌物料量大、负荷重、排列密集，随着时间的推移，灭菌柜内所有灭菌物品已达到规定温度。在验证过滤过程之前，需要确定过滤器类型。如果制药公司客户使用的过滤器类型未知，过滤器制造商可以通过一系列小型膜测试进行确认，以提供相应的过滤器选择服务，帮助客户选择适合其制造的最佳过滤器型号。消毒剂的生产需要严格按照验证的方法和程序进行。产品的无菌性或其他质量特性取决于最终操作或成品检验的形式。疫苗制备的类型包括最终灭菌、除菌过滤和无菌过程。疫苗制备生产过程中的主要污染源是人为操作，调查数据显示，人力资源运营造成的污染率超过60%（数据来自管理完善以及生产设备自动化程度高的公司）。半成品经过大过滤器的杀菌过滤进行了杀菌测试，证明除菌过滤器的产品质量有所保障，因此，在未来疫苗制备中可大规模使用[5]。

2 结语

除菌过滤器在疫苗制备中的应用切实可行，优点在于不仅有利于菌体处理，还能改善抗生素配制，也能在一定程度上提高疫苗免疫保护力。在除菌过滤器对疫苗设备操作完毕后，正确的解决方式是丢弃过滤器。若有特殊需要，在疫苗制备中可重复使用液体除菌过滤器，此举需进行验证，且在重复使用时，需要证明不同批次之间除菌过滤器的清洗方法与清洗效果，保证不会影响疫苗的制备质量。除此之外，除菌过滤器在疫苗生产领域有良好的发展前景，直接关系到人们的身体健康。