उत्पादन प्रक्रिया में जैविक दवाओं की स्थिरता की समस्याएं और समाधान

हाल के वर्षों में, जैव प्रौद्योगिकी दवाएं, विशेष रूप से मोनोक्लोनल दवाएं, धीरे-धीरे नई चिकित्सा अनुसंधान और विकास का मुख्य निकाय बन गई हैं। हालाँकि, प्रोटीन बायोलॉजिक्स में आम तौर पर जटिल और अस्थिर संरचना की समस्या होती है, विशेष रूप से उत्पादन प्रक्रिया में विभिन्न प्रकार के अस्थिर कारक, जिसके परिणामस्वरूप बायोलॉजिक्स का क्षरण और निष्क्रियता होती है। जैविक दवाओं की तैयारी प्रक्रिया बहुत जटिल होती है, अक्सर जैवसंश्लेषण (जैसे माइक्रोबियल किण्वन/सेल कल्चर) स्टॉक शुद्धि और शोधन (जैसे क्रोमैटोग्राफिक शुद्धि, वायरस हटाना) और तैयारी प्रक्रिया (जैसे तैयारी विन्यास, सड़न रोकनेवाला निस्पंदन, भरना, फ्रीज) के माध्यम से -सुखाने और दीपक निरीक्षण) और अन्य उत्पादन, भंडारण, परिवहन और अन्य लिंक। इसलिए, इन अस्थिरता समस्याओं को हल करना नैदानिक ​​​​अभ्यास में जैविक दवाओं के सफल अनुप्रयोग की कुंजी है। इस लेख में, जैविक दवाओं के उत्पादन में गिरावट के तरीकों को संक्षेप में प्रस्तुत किया गया और संबंधित समाधान सामने रखे गए।

 

जैविक प्रौद्योगिकी (जैसे पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी, लिम्फोसाइट हाइब्रिडोमा प्रौद्योगिकी, फेज डिस्प्ले प्रौद्योगिकी) और मानव जीनोमिक्स के विकास के रूप में, बायोटेक दवाएं (जैविक चिकित्सा, बायोथेरेप्यूटिक्स, बायोलॉजिक, बायोफार्मास्यूटिकल्स) विशेष रूप से मोनोक्लोनल दवाएं, धीरे-धीरे मुख्य निकाय बन गई हैं नई चिकित्सा अनुसंधान और विकास की। हाल के वर्षों में, दुनिया की शीर्ष 10 सबसे अधिक बिकने वाली प्रिस्क्रिप्शन दवाओं में जैविक दवाओं की हिस्सेदारी 80% है, और पूरे फार्मास्युटिकल क्षेत्र का अनुपात भी साल-दर-साल बढ़ रहा है। रासायनिक संश्लेषण पर आधारित पारंपरिक छोटे अणु दवाओं की तुलना में, जैविक दवाएं मुख्य रूप से जैव प्रौद्योगिकी विधियों, विशेष रूप से पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी द्वारा तैयार और उत्पादित की जाती हैं, जिनमें उच्च गतिविधि, उच्च विशिष्टता और कम विषाक्तता की विशेषताएं होती हैं, और पारंपरिक छोटे अणु कई चिकित्सा समस्याओं का समाधान करती हैं। दवाएं समाधान नहीं कर सकतीं, इसलिए वे जीवन बचाने और रोगियों के जीवन की गुणवत्ता में सुधार करने में तेजी से महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं।

हालाँकि, जैविक दवाओं के विकास को कई तकनीकी चुनौतियों का भी सामना करना पड़ता है। सबसे पहले, बायोफार्मास्यूटिकल्स बहुत जटिल संरचनाओं और घटकों के साथ बायोमैक्रोमोलेक्यूल्स (सापेक्ष आणविक द्रव्यमान आमतौर पर 5x103~2×105) होते हैं। प्राथमिक संरचना, यानी अमीनो एसिड अनुक्रम के अलावा, जैविक दवाओं में आमतौर पर जटिल उच्च-स्तरीय संरचनाएं (जैसे माध्यमिक, तृतीयक या यहां तक ​​कि चतुर्धातुक संरचनाएं) होती हैं, जो उनकी जैविक गतिविधि का आधार होती हैं।

 

साथ ही, पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधन, एंजाइमैटिक हाइड्रोलिसिस और रासायनिक गिरावट जैसे कारकों के कारण, सामान्य जैविक दवाएं बेहद जटिल मिश्रण होती हैं जिनमें लाखों या अधिक अणु होते हैं। दूसरे, जैविक दवाएं अस्थिर होती हैं और रासायनिक और भौतिक क्षरण का खतरा होता है। रासायनिक क्षरण में सहसंयोजक बंधनों का टूटना और निर्माण शामिल होता है, जबकि भौतिक क्षरण जैविक दवाओं के लिए अद्वितीय है और इसमें सहसंयोजक बंधन परिवर्तन शामिल नहीं होते हैं, लेकिन मुख्य रूप से प्रोटीन की उच्च-स्तरीय संरचना में परिवर्तन होता है, जिसमें भौतिक सोखना (हाइड्रोफोबिक सतहों पर), विकृतीकरण शामिल है। डीपोलीमराइजेशन, एकत्रीकरण, और वर्षा। ये क्षरण न केवल इसकी जैविक गतिविधि को प्रभावित करेगा, बल्कि कई सुरक्षा समस्याएं भी पैदा कर सकता है। दूसरा, छोटे अणु वाली दवाओं के विपरीत, लगभग सभी जैविक दवाओं में संभावित इम्युनोजेनेसिटी होती है, यानी शरीर को विशिष्ट एंटीबॉडी बनाने या लिम्फोसाइटों को संवेदनशील बनाने के लिए उत्तेजित करने की क्षमता होती है।

 

जैविक दवाओं की संरचना के अलावा, इम्यूनोजेनेसिटी भी जैविक दवाओं, विशेष रूप से पॉलिमर और प्रोटीन कणों की स्थिरता से निकटता से संबंधित है, जो दवाओं को साफ़ करने के लिए संबंधित एंटीबॉडी बनाने के लिए शरीर को उत्तेजित करना आसान है, जिससे दवाओं की प्रभावकारिता प्रभावित होती है, और यहां तक ​​कि क्रॉस रिएक्टिविटी के कारण मानव शरीर में अंतर्जात प्रोटीन को बेअसर कर सकता है। उदाहरण के लिए, मानव एरिथ्रोपोइटिन (एप्रेक्सआर) उपचार का उपयोग करते समय उत्पादित एंटीबॉडी न केवल प्रोटीन दवाओं को बेअसर कर देगी, बल्कि मानव अंतर्जात प्रोटीन को निष्क्रिय करने के लिए बाध्य भी करेगी, जिसके परिणामस्वरूप रोगियों में शुद्ध लाल रक्त कोशिका पुनर्जनन विकार होंगे। प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया अतिसंवेदनशीलता प्रतिक्रियाओं को भी ट्रिगर कर सकती है, जो गंभीर मामलों में रोगी के जीवन को भी खतरे में डाल सकती है।

जैविक दवाओं के उत्पादन के दौरान होने वाले कुछ सूक्ष्म परिवर्तन (जैसे संरचना) मौजूदा विश्लेषणात्मक प्रौद्योगिकियों के माध्यम से उत्पादन प्रक्रिया या अल्पकालिक भंडारण के दौरान निरीक्षण करना मुश्किल हो सकता है, लेकिन दीर्घकालिक भंडारण प्रक्रिया की स्थिरता को प्रभावित कर सकता है, इस प्रकार उत्पाद की अंतिम गुणवत्ता पर अधिक प्रभाव पड़ता है। उत्पादन सुविधाओं, कच्चे माल और पैकेजिंग सामग्री की गुणवत्ता के साथ-साथ कर्मचारियों के प्रशिक्षण और संचालन का भी उत्पाद की गुणवत्ता पर काफी प्रभाव पड़ेगा। इस लेख में, उत्पादन प्रक्रिया में जैविक दवाओं की स्थिरता को प्रभावित करने वाली सामान्य समस्याओं का सारांश दिया गया है और संबंधित समाधान सामने रखे गए हैं।

 

01 जैविक औषधि निर्माण प्रक्रिया

जैविक दवाओं की तैयारी प्रक्रिया बहुत जटिल है। जैवसंश्लेषण से लेकर नैदानिक ​​तैयारियों में अंतिम पैकेजिंग तक, आमतौर पर जैवसंश्लेषण (जैसे माइक्रोबियल किण्वन/सेल कल्चर), स्टॉक शुद्धि, शोधन (जैसे क्रोमैटोग्राफिक शुद्धि, वायरस हटाना) और तैयारी सहित विभिन्न उत्पादन, भंडारण और परिवहन चरणों से गुजरना आवश्यक होता है। प्रक्रिया (जैसे तैयारी विन्यास, सड़न रोकनेवाला निस्पंदन, भरना, फ्रीज-सुखाने और लैंप निरीक्षण)। एक उदाहरण के रूप में सबसे लोकप्रिय एंटीबॉडी जैविक दवाओं को लेते हुए, एक विशिष्ट उत्पादन प्रक्रिया में निम्नलिखित चरण शामिल होते हैं: सबसे पहले, सेल लाइन को पिघलाया जाता है और अंततः उत्पादन की जरूरतों को पूरा करने के लिए उचित विकास वातावरण में धीरे-धीरे विस्तारित किया जाता है।

 

In the cell culture process, the environment of biologic medicines including cells, various proteolytic enzymes, nutrients and dissolved oxygen, etc., usually need to be maintained at a relatively high temperature (>30 डिग्री) और 10 दिनों से अधिक या बराबर के लिए तटस्थ पीएच की स्थिति जब तक कि पर्याप्त प्रोटीन संश्लेषण और बाह्यकोशिकीय स्राव न हो जाए। जैविक दवा संश्लेषण के बाद, अघुलनशील कोशिका अवशेषों को सेंट्रीफ्यूजेशन या निस्पंदन द्वारा हटा दिया जाता है, और फिर जैविक दवा युक्त सतह पर तैरनेवाला को कई क्रोमैटोग्राफिक कॉलम जैसे एफ़िनिटी प्रोटीन ए क्रोमैटोग्राफी (प्रोटीन ए क्रोमलोग्राफी), कटियन एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफी और आयन-एक्सचेंज द्वारा शुद्ध किया जाता है। क्रोमैटोग्राफी, और वायरस को हटा दिया जाता है और निष्क्रिय कर दिया जाता है।

शुद्धिकरण के बाद, बायोलॉजिक्स को अल्ट्राफिल्ट्रेशन या परकोलेशन द्वारा उचित बफर में बदल दिया जाता है, और दवा पदार्थ में संग्रहीत किया जाता है, या अंतिम तैयारी घटकों में जोड़े जाने पर अंतिम थोक के रूप में संग्रहीत किया जाता है। तैयार उत्पाद को अलग-अलग आंतरिक पैकिंग सामग्री (कंटेनर-क्लो-श्योर) में भरकर प्राप्त किया जाता है, या फ्रीज-सुखाने के उपचार द्वारा फ्रीज-सूखे पाउडर में तैयार किया जाता है। उत्पादन प्रक्रिया के दौरान, प्रोटीन विभिन्न प्रकार के विनाशकारी कारकों से गुजरते हैं, जैसे कम पीएच, उच्च नमक, ठंड-पिघलना, प्रकाश, दोलन, कतरनी, और विभिन्न (हाइड्रोफोबिक) सतहें, जो प्रोटीन के संरचनात्मक परिवर्तन या गिरावट का कारण बन सकती हैं, जिससे प्रोटीन में संरचनात्मक परिवर्तन या गिरावट हो सकती है। जैविक चिकित्सा की गुणवत्ता को प्रभावित कर रहा है, और परिणामी गिरावट से बचने या कम करने के लिए प्रत्येक चरण को अनुकूलित किया जा सकता है।

 

02 माइक्रोबियल किण्वन/सेल कल्चर के दौरान जैविक दवाओं का क्षरण और नियंत्रण

माइक्रोबियल किण्वन/सेल कल्चर प्रक्रिया इसके द्वारा व्यक्त प्रोटीन दवाओं की स्थिरता को प्रभावित कर सकती है, लेकिन माइक्रोबियल किण्वन/सेल कल्चर प्रक्रिया में जैविक दवाओं की स्थिरता पर कुछ रिपोर्टें हैं, या इस मुद्दे पर पर्याप्त ध्यान नहीं दिया गया है। इस घटना का मुख्य कारण यह हो सकता है कि माइक्रोबियल किण्वन एल-सेल संस्कृति की प्रक्रिया में, माइक्रोबियल/सेल विकास और अभिव्यक्ति मात्रा के लिए उपयुक्त स्थितियों पर अधिक ध्यान दिया जाता है, और कुछ गिरावट उत्पादों को बाद में शुद्धिकरण द्वारा हटाया जा सकता है, या क्षरण के कारण होने वाली प्रोटीन हानि को अपर्याप्त प्रोटीन अभिव्यक्ति के कारण माना जाता है।

 

जैविक चिकित्सा विकास के क्यूबीडी सिद्धांत और एफडीए जैसे प्रासंगिक दिशानिर्देशों के अनुसार, उत्पाद से संबंधित अशुद्धियों को उत्पादन के सबसे आगे दबा दिया जाता है, इसके बाद शुद्धिकरण और हटाने की अन्य प्रक्रियाएं की जाती हैं। प्रभावी निष्कासन विधि के अभाव में, यह प्रदर्शित करना आवश्यक है कि अशुद्धता दवा की सुरक्षा और प्रभावकारिता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित नहीं करती है, लेकिन इसके लिए बहुत सारे अतिरिक्त शोध की आवश्यकता होगी, और खराब होने के कारण कुछ अनिश्चितताओं का खतरा है लक्षित अध्ययन. इसलिए पसंदीदा रणनीति इन गिरावटों को स्रोत पर ही रोकने पर विचार करना है।

ऐसे कई कारक हैं जो माइक्रोबियल किण्वन/सेल कल्चर के दौरान प्रोटीन के क्षरण का कारण बनते हैं, पहला पर्यावरणीय कारक है, जैसे उच्च तापमान, तटस्थ पीएच, घुलनशील ऑक्सीजन, नमक आयन शक्ति, आदि। सेल कल्चर का तापमान सामान्य भंडारण से बहुत अधिक है तापमान (जैसे 2 से 8 डिग्री), और अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाओं के साथ, तापमान जितना अधिक होगा, प्रोटीन का क्षरण उतना ही तेज़ होगा। तटस्थ पीएच पर, मोनोक्लोनल एंटीबॉडी सहित कई प्रोटीन, एकत्रीकरण और डीमिडेशन के प्रति अधिक प्रवण होते हैं। घुलित ऑक्सीजन की कम सांद्रता के परिणामस्वरूप अधूरा प्रोटीन डाइसल्फ़ाइड बांड युग्मन हो सकता है।

 

इसके अलावा, माध्यम के घटक जैसे धातु आयन (जैसे तांबा आयन), अमीनो एसिड (जैसे सिस्टीन), आदि भी जैविक दवाओं की गुणवत्ता, विशेष रूप से डाइसल्फ़ाइड बांड के गठन और विनिमय को प्रभावित करेंगे। अनुकूलित सेल कल्चर स्थितियाँ प्रोटीन स्थिरता में सुधार कर सकती हैं, लेकिन कोई भी प्रक्रिया प्रभावी और संचालन योग्य दोनों होनी चाहिए। चूँकि कई प्रोटीनों की अभिव्यक्ति की स्थितियाँ प्रोटीन की स्थिरता के साथ संघर्ष कर सकती हैं, विशेष रूप से माइक्रोबियल किण्वन/सेल कल्चर स्थितियों में परिवर्तन लक्ष्य प्रोटीन की अभिव्यक्ति के स्तर, कोशिका वृद्धि, प्रक्रिया-संबंधित अशुद्धियों और ग्लाइकोसिलेशन स्तरों को प्रभावित कर सकता है। इस समय, व्यापक विचार और अनुकूलन करना आवश्यक है।

 

03 शुद्धिकरण और डीबैक्टीरियलाइजेशन/डिविरलाइजेशन के दौरान जैव रासायनिक एजेंटों का क्षरण और नियंत्रण

3.1 शुद्धिकरण

The purification process is usually used to remove impurities and improve the purity of the medicine, but the conditions of some purification processes are relatively intense and the protein may be degraded. For example, protein A affinity chromatography used to purify monoclonal antibodies usually requires elution under acidic conditions (such as pH 3 to 4), however, some monoclonal antibodies are sensitive to acid, resulting in reduced or lost biologic activity. For example, the anti-CD52 monoclonal antibody alemtu-zumab (Campath) aggregated in >प्रोटीन ए क्रोमैटोग्राफी द्वारा शुद्धिकरण के बाद 25%। इन एसिड-संवेदनशील प्रोटीनों के लिए, निक्षालन समय को कम से कम किया जाना चाहिए, और निक्षालन के बाद समय पर निक्षालन को बेअसर किया जाना चाहिए, या कम तापमान पर निक्षालन किया जाना चाहिए। इसके अलावा, अनुकूलित बफरिंग सिस्टम (जैसे कि आर्गिनिन को जोड़ना) का उपयोग एकत्रीकरण की पीढ़ी को महत्वपूर्ण रूप से रोक सकता है और एंटीबॉडी की वसूली में सुधार कर सकता है।

 

आयन एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफी में, नमक की उच्च सांद्रता (जैसे सोडियम क्लोराइड और सोडियम एसीटेट) का उपयोग करना और आयनों या कटियन एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफी के लिए उपयुक्त समाधान के पीएच को समायोजित करना अक्सर आवश्यक होता है, जबकि यह सुनिश्चित किया जाता है कि ये स्थितियाँ काम करती हैं। प्रोटीन की गुणवत्ता पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता। कुछ मोनोक्लोनल एंटीबॉडीज़ उच्च नमक के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं और प्रोटीन समुच्चय जैसे ओपेलसेंस और कण बनाते हैं। हमने पाया कि उच्च नमक के बजाय बफर के रूप में हिस्टिडाइन के साथ संक्षारण ऐसी एकत्रीकरण प्रतिक्रियाओं को प्रभावी ढंग से रोक सकता है (डेटा प्रकाशित नहीं किया गया है)।

हाइड्रोफोबिक एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफी में, प्रोटीन को हाइड्रोफोबिक समूह और मोबाइल चरण के बीच संबंध द्वारा अलग किया जाता है, और विकृतीकरण के लिए हाइड्रोफोबिक सतह पर आसानी से सोख लिया जाता है। हालाँकि, यह रिवर्स-फ़ेज़ क्रोमैटोग्राफी की तुलना में बहुत हल्का है, जिसके लिए कार्बनिक सॉल्वैंट्स का उपयोग करके प्रोटीन के शुद्धिकरण की आवश्यकता होती है। प्रोटीन की पुनर्प्राप्ति में सुधार के लिए नमूना समाधान या मोबाइल चरण में आर्गिनिन जोड़ने की विधि का भी उपयोग किया जा सकता है।

 

3.2 वायरस का बंध्याकरण/हटाना

चूंकि जैविक दवाओं को इंजेक्शन मार्ग से प्रशासित करने की आवश्यकता होती है, बायोफार्मास्यूटिकल्स के लिए नसबंदी और वायरल क्लीयरेंस भी एक आवश्यक प्रक्रिया है, जिसमें मुख्य रूप से भौतिक निष्कासन और रासायनिक निष्क्रियता शामिल है। भौतिक निष्कासन भौतिक तरीकों से जैविक दवाओं से बैक्टीरिया या वायरस को अलग करना है, मुख्य विधियां झिल्ली निस्पंदन/नैनोफिल्ट्रेशन और क्रोमैटोग्राफी हैं। रासायनिक निष्क्रियता रासायनिक तरीकों से बैक्टीरिया या वायरस को निष्क्रिय करना है, जिसमें मुख्य रूप से सर्फेक्टेंट, हीटिंग, एसिड उपचार और यूवी / वाई-रे उपचार का उपयोग शामिल है।

Sterilization by heat treatment means that the solution is heated to 60 ℃ for 10 h. When sterilizing by heat treatment, it is necessary to pay attention to whether the target protein can withstand the conditions. If the melting temperature (Tm) of human blood albumin is close to 60 ℃, it is generally necessary to add some protective agents, such as sodium caprylate and acetyltryptophan, to raise the Tm to >गर्मी उपचार नसबंदी से पहले 70 डिग्री। साथ ही, कुछ विविध प्रोटीनों के प्रभाव पर ध्यान दिया जाना चाहिए, विशेष रूप से कम पिघलने वाले तापमान वाले विविध प्रोटीनों की मात्रा, और इन अशुद्धियों के क्षरण के बाद बनने वाले कण प्रोटीन एकत्रीकरण के लिए न्यूक्लियेशन साइट बन जाएंगे, जिससे एकत्रीकरण में तेजी आएगी। लक्ष्य प्रोटीन. यदि समाधान में सुक्रोज शामिल है, तो यह भी माना जाना चाहिए कि सुक्रोज उच्च तापमान स्थितियों के तहत ग्लूकोज और फ्रुक्टोज बनाने के लिए हाइड्रोलिसिस के लिए प्रवण होता है, और इन दो कम शर्करा में प्रोटीन के मुक्त अमीनो समूह के साथ माइलार्ड प्रतिक्रिया होगी, जिसके परिणामस्वरूप गिरावट होगी जैविक औषधियाँ.

विकिरण द्वारा स्टरलाइज़ करने के लिए, मुक्त कणों के कारण होने वाले प्रोटीन के रासायनिक और भौतिक क्षरण पर ध्यान देना आवश्यक है, और प्रोटीन की सुरक्षा के लिए आमतौर पर कुछ मुक्त कण मैला ढोने वालों को जोड़ना आवश्यक है।

 

3.3 जमना-पिघलना

फ्रीज-पिघलना जैविक दवाओं के उत्पादन में एक आवश्यक प्रक्रिया है, जैसे उत्पादन प्रक्रिया के विभिन्न चरणों में प्रतीक्षा प्रक्रिया, या साइट/स्थानांतरण का परिवर्तन, और स्टॉक समाधान के दीर्घकालिक भंडारण के लिए एक सामान्य विधि भी है . इसके अलावा, जब तैयार उत्पाद का परिवहन किया जाता है या रोगी घर पर इसका उपयोग करता है तो आकस्मिक फ्रीज-पिघलना भी हो सकता है। कुछ प्रोटीन जमने-पिघलने के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं, विशेष रूप से उपयुक्त सुरक्षात्मक एजेंटों की अनुपस्थिति में, जो आसानी से प्रोटीन निष्क्रियता का कारण बन सकते हैं। इसलिए, फ़्रीज़-पिघलना प्रयोग भी फ़ॉर्मूलेशन प्रिस्क्रिप्शन स्क्रीनिंग का एक अनिवार्य हिस्सा है।

प्रोटीन के जमने-पिघलने के विनाश के तंत्र इस प्रकार हैं: सबसे पहले, जमने के दौरान बनने वाली बर्फीले पानी की सतह प्रोटीन विकृतीकरण का एक महत्वपूर्ण कारण है, और विकृतीकरण और एकत्रीकरण के लिए प्रोटीन इन सतहों पर सोख लिया जाता है; दूसरे, जमने की प्रक्रिया के दौरान बड़ी मात्रा में पानी के बर्फ बनने के बाद, शेष विलेय और प्रोटीन की सांद्रता में तेजी से वृद्धि होगी, और प्रोटीन की सांद्रता जितनी अधिक होगी, अंतर-आणविक टकराव की संभावना उतनी ही अधिक होगी, और गठन उतना ही अधिक गंभीर होगा। एकत्रीकरण का.

 

प्रोटीन क्षरण की प्रतिक्रिया तंत्र के अनुसार, फ्रीज-पिघलना के कारण होने वाले प्रोटीन क्षरण को रोकने के विभिन्न तरीके हैं। उदाहरण के लिए, बर्फ के पानी की सतह के कारण होने वाले क्षरण को रोकने के लिए बर्फ के पानी के एजेंट (जैसे पॉलीसोर्बेट 20, पॉलीसोर्बेट 80) में आठवां। घोल के पीएच और आयनिक शक्ति को समायोजित करके और एक्सीसिएंट्स/प्रोटेक्टेंट जोड़कर थर्मोडायनामिक स्थिरता (प्रोटीन को उसकी प्राकृतिक अवस्था में रखना) को बढ़ाया जाता है।

जैविक दवा स्टॉक के दीर्घकालिक भंडारण के लिए, आमतौर पर बहुत कम गतिशीलता (गतिज स्थिरता) सुनिश्चित करने के लिए प्रोटीन को अधिकतम जमे हुए सांद्रता के ग्लास ट्रांज़िशन टेम्परेचर (टी') से नीचे रखना आवश्यक होता है। उदाहरण के लिए, एक प्रोटीन घोल जिसमें सुरक्षात्मक एजेंट के रूप में सुक्रोज होता है, क्योंकि इसका टी' लगभग -30 डिग्री है, इसे -40 डिग्री या उससे भी कम तापमान पर रखने की आवश्यकता होती है।

 

जमने-पिघलने की दर जैविक दवाओं की स्थिरता को भी प्रभावित करती है। यदि जमना बहुत धीमा है, तो प्रोटीन लंबे समय तक उच्च सांद्रता अवस्था में अधिक आसानी से विघटित हो जाएगा। इसके विपरीत, बहुत तेज़ परिस्थितियों (जैसे कि -80 डिग्री) में, बड़ी मात्रा में बर्फीले पानी की सतह बन सकती है, जिससे सतह का क्षरण भी होता है। पिघलने की दर भी बहुत महत्वपूर्ण है, धीमी गति से पिघलने (जैसे 4 डिग्री) के कारण बर्फ के पानी की सतह पर पिघले पानी के पुन: क्रिस्टलीकरण से और अधिक नुकसान होता है। इसलिए, उत्पादन प्रक्रिया में, आमतौर पर जहां तक ​​संभव हो जमे हुए उत्पादों को तेज गति से पिघलाने की सिफारिश की जाती है, जैसे पिघलने में तेजी लाने के लिए बहते पानी का उपयोग करना।

इसके अलावा, जमने की प्रक्रिया के दौरान, बर्फ बनने और घुलनशीलता में कमी के कारण कुछ विलेय क्रिस्टलीकृत हो जाएंगे। सबसे विशिष्ट सोडियम फॉस्फेट बफर है, सोडियम डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट की तुलना में, सोडियम डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट की घुलनशीलता तापमान के प्रति बहुत संवेदनशील है, कम तापमान की स्थिति में पहली वर्षा होगी, जिसके परिणामस्वरूप समाधान के पीएच में 3 से 3 तक की कमी होगी। 4 इकाइयाँ, इस समय एसिड-संवेदनशील प्रोटीन के क्षरण का खतरा होता है। कई सबयूनिट संरचना वाले कुछ प्रोटीन, जैसे एपोनियोकार्ज़िनोस्टैटिन और स्टेफिलोकोकल न्यूक्लीज, में घटते तापमान के साथ सबयूनिट को जोड़ने की हाइड्रोफोबिक क्रिया में कमी के कारण कम तापमान विकृतीकरण होता है।

 

3.4 निस्पंदन/अल्ट्राफिल्ट्रेशन

प्रोटीन समाधानों के लिए झिल्ली निस्पंदन के तीन मुख्य प्रकार हैं, अर्थात् बाँझ निस्पंदन, नैनो-निस्पंदन और अल्ट्राफिल्ट्रेशन/पेरकोलेशन। जीवाणुनाशक निस्पंदन का उपयोग मुख्य रूप से अघुलनशील कणों और बैक्टीरिया को हटाने के लिए किया जाता है, आमतौर पर अंतिम उत्पाद भरने से पहले उपयोग किया जाता है; नैनोफिल्ट्रेशन का उपयोग मुख्य रूप से वायरस को हटाने के लिए किया जाता है; अल्ट्राफिल्ट्रेशन/पेरकोलेशन का उपयोग मुख्य रूप से शुद्ध किए गए नमूने को अंतिम तैयारी के बफर में बदलने और इसे केंद्रित करने के लिए किया जाता है, जबकि समाधान के पीएच को समायोजित करने के लिए प्रोटीन समाधान में मजबूत क्षार या मजबूत एसिड को सीधे जोड़ने और अन्य को जोड़ने से बचा जाता है। ठोस सहायक पदार्थ स्थानीय गर्मी रिलीज का कारण बन सकते हैं और प्रोटीन की स्थिरता को प्रभावित कर सकते हैं।

हालाँकि, झिल्ली निस्पंदन का प्रोटीन पर कुछ प्रभाव पड़ेगा, और प्रोटीन और निस्पंदन झिल्ली के बीच की बातचीत स्टॉक समाधान में प्रोटीन की एकाग्रता को कम कर सकती है और प्रोटीन को विकृत कर सकती है, जिसका कम प्रोटीन एकाग्रता वाली दवाओं पर अधिक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। आम तौर पर, प्रोटीन और फिल्टर झिल्ली के बीच और प्रोटीन और प्रोटीन के बीच परस्पर क्रिया को सर्फेक्टेंट जोड़कर कम किया जा सकता है। इसके अलावा, कुछ खराब गुणवत्ता वाले फिल्टर स्वयं कुछ कणों को बहा देंगे और प्रोटीन एकत्रीकरण के लिए न्यूक्लियेशन बिंदु बन जाएंगे, जिससे प्रोटीन एकत्रीकरण में तेजी आएगी। उच्च गुणवत्ता वाली फ़िल्टर झिल्ली का चयन करना महत्वपूर्ण है।

 

अल्ट्राफिल्ट्रेशन प्रक्रिया में डोनान प्रभाव पर भी विचार करने की आवश्यकता है। डोनान प्रभाव का मतलब है कि झिल्ली निस्पंदन प्रक्रिया के दौरान, पॉलिमर (जैसे प्रोटीन मैक्रोमोलेक्यूल्स) झिल्ली में फंस जाता है, और समाधान में विपरीत चार्ज वाला इलेक्ट्रोलाइट चार्ज के पारस्परिक आकर्षण के कारण पॉलिमर के चारों ओर अधिक इकट्ठा हो जाता है, ताकि अल्ट्राफिल्ट्रेशन प्रक्रिया के दौरान निस्पंदन झिल्ली पूरी तरह से प्रवेश नहीं कर पाती है, जिसके परिणामस्वरूप एकाग्रता में वृद्धि होती है। पारंपरिक एंटीबॉडी को अल्ट्राफिल्ट्रेट में सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, इसलिए आयनिक इलेक्ट्रोलाइट एंटीबॉडी से समृद्ध होगा और एकाग्रता में वृद्धि होगी।

आम तौर पर, प्रारंभिक बफर सांद्रता जितनी कम होती है और अल्ट्राफिल्ट्रेशन के बाद प्रोटीन सांद्रता जितनी अधिक होती है, डौनन प्रभाव उतना ही अधिक स्पष्ट होता है और बफर के पीएच पर प्रभाव उतना ही अधिक महत्वपूर्ण होता है। यदि बफर में हिस्टिडाइन होता है, तो जब अल्ट्राफिल्ट्रेशन एंटीबॉडी दवा को केंद्रित करता है तो पीएच मान बढ़ जाएगा, और यहां तक ​​कि तैयारी का पीएच मान गुणवत्ता नियंत्रण मानक से अधिक हो जाएगा और उत्पाद को अयोग्य बना देगा।

 

04 तैयार उत्पाद तैयार करने की प्रक्रिया में जैविक दवाओं का क्षरण और नियंत्रण

4.1 विन्यास और मिश्रण

उत्पादन प्रक्रिया में, शामिल जैविक दवाओं के बड़े आकार के कारण, तैयारी विन्यास और मिश्रण संचालन बहुत महत्वपूर्ण हो जाते हैं, जैसे कि स्थानीय प्रोटीन या सहायक एकाग्रता बहुत अधिक है, या समाधान पीएच और आयनिक शक्ति में परिवर्तन से प्रोटीन विकृतीकरण हो सकता है या वर्षा. उत्पादन के दौरान यांत्रिक आंदोलनकारी का प्रकार, आकार, मिश्रण गति और समय जैविक दवा की स्थिरता को प्रभावित कर सकता है, उदाहरण के लिए, मिश्रण दर बहुत अधिक है, जिसके परिणामस्वरूप त्वरित प्रोटीन एकत्रीकरण होता है। इसलिए, समान मिश्रण प्राप्त करने के आधार पर इन मापदंडों को यथासंभव अनुकूलित करना आवश्यक है।

 

4.2 भरना

भरने की प्रक्रिया के दौरान जैविक दवाओं में विकृतीकरण और एकत्रीकरण का खतरा होता है, मुख्य रूप से पंपिंग प्रक्रिया द्वारा उत्पन्न कतरनी बल और कुछ अवक्षेपों के कारण होने वाले क्षरण जैसे यांत्रिक बलों के कारण। यह बताया गया है कि पिस्टन पंप का स्टेनलेस स्टील कुछ नैनोकणों को अवक्षेपित करेगा और एंटीबॉडी एकत्रीकरण के लिए न्यूक्लियेशन बिंदु बन जाएगा। भरने की प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न छोटे बुलबुले गैस-तरल सतह पर प्रोटीन को विकृत कर सकते हैं, और छोटे बुलबुले टूटने पर मुक्त कण और/या स्थानीय ताप परिवर्तन उत्पन्न करेंगे, जिससे प्रोटीन विकृत हो सकता है।

 

4.3 फ्रीज-सुखाना

जैविक दवाएं तरल फॉर्मूलेशन का उपयोग करती हैं क्योंकि लागत, प्रक्रिया सरलता और रोगी की सुविधा के दृष्टिकोण से तरल फॉर्मूलेशन का लियोफिलाइज्ड फॉर्मूलेशन पर महत्वपूर्ण लाभ होता है। हालाँकि, कुछ प्रोटीन जलीय घोल में बहुत अस्थिर होते हैं, और यदि तैयारी अनुकूलन के बाद पर्याप्त स्थिरता हासिल नहीं की गई है, तो लियोफिलिज्ड तैयारी के उपयोग पर विचार किया जाना चाहिए। लियोफिलाइजेशन प्रक्रिया कई विनाशकारी कारकों का निर्माण करेगी, पहला है फ्रीजिंग प्रक्रिया में विनाशकारी कारक, जिनका विवरण पहले दिया जा चुका है।

इसके अलावा, शुष्क परिस्थितियों में प्रोटीन को क्षरण कारकों का भी सामना करना पड़ सकता है। उदाहरण के लिए, प्रोटीन की सतह पर जलयोजन परत प्रोटीन की स्थिरता के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। हेजमैन ने प्रस्तावित किया कि प्रोटीन की सतह में लगभग 7% पानी होता है, जो प्रोटीन की संरचना को बनाए रखने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है, और लियोफिलाइजेशन के बाद पानी की मात्रा आम तौर पर 1% और 2% के बीच होती है, इसलिए पानी की भूमिका को बदलने के लिए अन्य पदार्थों की आवश्यकता होती है निर्जलीकरण के दौरान. इसलिए, सही नुस्खे और लियोफिलाइजेशन प्रक्रिया का चयन करना बहुत महत्वपूर्ण है। आम तौर पर यह माना जाता है कि सुक्रोज और ट्रेहलोज़ जैसे डिसैकराइड हाइड्रोजन बांड दाताओं के रूप में अपेक्षाकृत प्रभावी भूमिका निभा सकते हैं, जबकि पॉलिमर यौगिक स्टेरिक प्रभाव के कारण पानी के विकल्प की भूमिका प्रभावी ढंग से नहीं निभा सकते हैं।

 

इसके अलावा, फ्रीज-सूखे पानी की मात्रा (जैसे 1% से 2%) को नियंत्रित करने के आधार पर, सुक्रोज और ट्रेहलोज उच्च टी के साथ एक अनाकार पाउडर बना सकते हैं, ताकि पूरे सिस्टम को ठोस अवस्था में बनाए रखा जा सके और लंबी अवधि के भंडारण के दौरान भौतिक और रासायनिक क्षरण को रोकता है। हालाँकि, पॉलीपेप्टाइड जैविक दवाओं (जैसे ग्लूकागन) के लिए, क्योंकि उनमें अपेक्षाकृत निश्चित उच्च-स्तरीय संरचना नहीं होती है, हाइड्रॉक्सीथाइल स्टार्च जैसे बहुलक शर्करा जो हाइड्रोजन बांड की भूमिका नहीं निभा सकते हैं, समुद्री शैवाल शर्करा की तरह एक उच्च सुरक्षात्मक प्रभाव भी निभा सकते हैं। हाल ही में, यह बताया गया है कि एक नई जैविक दवा के रूप में अमीनो एसिड का उपयोग फ्रीज-सुखाने वाले संरक्षक, विशेष रूप से आर्गिनिन, को अकेले या सुक्रोज के साथ मिश्रित करके ठंड और फ्रीज-सुखाने की स्थिति में प्रोटीन की स्थिरता की रक्षा के लिए बहुत प्रभावी ढंग से किया जा सकता है।

 

05 भण्डारण, परिवहन एवं उपयोग के दौरान जैविक औषधियों का क्षरण एवं नियंत्रण

भंडारण, परिवहन और उपयोग की प्रक्रिया में, प्रोटीन को विभिन्न क्षरण स्थितियों का भी अनुभव होगा, जैसे भंडारण और परिवहन के दौरान अल्पकालिक तापमान परिवर्तन, परिवहन दोलन, या परिवहन और उपयोग के दौरान हल्की क्षति, जिसका प्रोटीन की गुणवत्ता पर अधिक प्रभाव पड़ सकता है। . बायोफार्मास्यूटिकल्स और टीकों के लिए, कोल्ड चेन परिवहन उत्पाद की गुणवत्ता सुनिश्चित करने में एक महत्वपूर्ण कारक है। हाल के वर्षों में, चीन में कई वैक्सीन सुरक्षा घटनाएं हुई हैं, जैसे कि 2010 में शांक्सी वैक्सीन मामला और 2016 में शेडोंग अवैध वैक्सीन मामला। इन सभी मामलों में टीकों का अनुचित भंडारण और परिवहन, और संभावित दवा सुरक्षा जोखिम शामिल थे। उन्होंने पूरे समाज में बड़ी चिंता पैदा कर दी है। इसलिए, भंडारण, परिवहन और उपयोग प्रक्रिया में प्रबंधन और नियंत्रण को मजबूत करना जैविक दवाओं के सुरक्षित अनुप्रयोग को सुनिश्चित करने की एक महत्वपूर्ण कड़ी है।

 

06 निष्कर्ष

जैविक दवाएं अत्यधिक नाजुक अणु होती हैं, और उनके उत्पादों की गुणवत्ता का उत्पादन प्रक्रिया से गहरा संबंध होता है। उत्पादन प्रक्रिया में, विभिन्न रासायनिक और भौतिक क्षरण होना आसान है, विशेष रूप से जैविक चिकित्सा मैक्रोमोलेक्यूल्स का भौतिक क्षरण, जो विभिन्न भौतिक या यांत्रिक स्थितियों के तहत हो सकता है, इसलिए छोटे अणु वाली दवाओं का अनुभव सीधे जैविक दवाओं पर लागू नहीं किया जा सकता है।

उत्पादन प्रक्रिया में चरम स्थितियों से बचा जाना चाहिए, जैसे कि जैविक दवा समाधान को बहुत अधिक सरगर्मी दर वाले मिक्सर के साथ मिलाना, समाधान के पीएच को समायोजित करने के लिए सीधे मजबूत एसिड या क्षार का उपयोग करना, या सीधे प्रोटीन समाधान में ठोस सहायक पदार्थ जोड़ना भंग करना। यद्यपि यह अल्पावधि में पता लगाने योग्य प्रभाव पैदा नहीं कर सकता है, लेकिन इसने जैविक चिकित्सा की स्थानीय सामान्य बारीक संरचना को प्रभावित किया है, और दीर्घकालिक भंडारण के दौरान ये संरचनात्मक परिवर्तन बढ़ जाएंगे, जो अंततः उत्पाद की गुणवत्ता को प्रभावित करेंगे।

यदि आवश्यक हो, तो स्टॉक या तैयार उत्पाद पर त्वरित और मजबूर गिरावट स्थिरता परीक्षणों का उपयोग करके विभिन्न उत्पादन प्रक्रियाओं या संरक्षकों के तुलनात्मक मूल्यांकन को तेज किया जा सकता है। शुद्धिकरण और भरने के दौरान इन क्षरण उत्पादों पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए, क्योंकि वे तैयार उत्पाद में बने रहेंगे और अंततः रोगियों में उपयोग किए जाएंगे, जिससे सुरक्षा, प्रभावकारिता और इम्यूनोजेनेसिटी के मुद्दे बढ़ जाएंगे।

एक अर्थ में, बायोफार्मास्यूटिकल्स की उत्पादन प्रक्रिया उनकी गुणवत्ता निर्धारित करती है, जिसके लिए इन अणुओं के क्षरण तंत्र के विश्लेषण और उत्पादन प्रक्रिया के दौरान उनके संभावित क्षरण को रोकने की आवश्यकता होती है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि अंतिम उत्पाद को रोगियों पर सुरक्षित और प्रभावी ढंग से लागू किया जा सके।

 

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