Efecto de las membranas de ultrafiltración con diferentes tamaños de poro en la eliminación de endotoxinas
Según nuestras estadísticas, en la mayoría de los casos, la selección de casetes de membrana con una apertura de membrana de 10 kd o inferior puede interceptar eficazmente la mayoría de las endotoxinas, reducir el contenido de endotoxinas a un nivel muy bajo y satisfacer las necesidades de la mayoría de las aplicaciones de la industria médica y farmacéutica. El nivel de reducción del contenido de endotoxinas fue diferente con diferentes tamaños de poro. En vista de este aspecto, hemos realizado algunas investigaciones, el contenido es el siguiente:
¿Qué es la endotoxina?
La endotoxina, también conocida como lipopolisacárido, lípido A, fuente de calor, es una estructura única en la pared externa de la pared celular de las bacterias Gram-negativas (GNB), y es un complejo de alto peso molecular relativo. Debido a la heterogeneidad química de la endotoxina, la masa molecular relativa de la endotoxina de diferentes fuentes puede variar de miles a decenas de miles, y debido a la anfifilicidad de la endotoxina, puede formar una asociación en el agua, y la masa molecular relativa de su asociación puede alcanzar 400,000 a 1,000,000.
¿Por qué debemos eliminar las endotoxinas?
1. El papel de la endotoxina
Las endotoxinas tienen un efecto termogénico significativo en los mamíferos. Las bacterias se vuelven tóxicas cuando mueren o se adhieren a otras células. Una pequeña cantidad de endotoxina (2 ng/kg de peso corporal) inyectada por vía intravenosa puede causar fiebre, y dosis grandes pueden causar trastornos circulatorios y shock endotóxico. De acuerdo con las disposiciones de la farmacopea nacional, el contenido de endotoxina en un medicamento o preparación debe ser inferior al límite prescrito. Por ejemplo, para la albúmina sanguínea humana, el límite de contenido de endotoxina bacteriana debe ser inferior a 2 UE/ml de acuerdo con el Procedimiento de prueba para endotoxina bacteriana de productos biológicos. El límite para endotoxinas bacterianas en interferones debe ser inferior a 10 UE/ml.
2. Contaminación por endotoxinas
Las endotoxinas tienen efectos biológicos evidentes tanto in vivo como in vitro. En sistemas de células libres, las endotoxinas en concentraciones de nanogramos pueden afectar el comportamiento de tipos específicos de células e incluso moléculas, afectando así las actividades fisiológicas normales.
Por lo tanto, la endotoxina es la fuente de contaminación de la mayoría de los materiales biológicos y su existencia hace que muchas pruebas biológicas y de medicamentos muestren resultados caóticos, lo que trae muchas dificultades a la producción.
(1) Contaminación de medicamentos. Por ejemplo, una amplia variedad de medicamentos occidentales sintetizados por métodos químicos y medicamentos chinos tradicionales extraídos de plantas pueden estar contaminados por endotoxinas durante su síntesis o extracción.
(2) Materias primas para la producción. Diversos productos sanguíneos y medios celulares también pueden estar más o menos contaminados durante el proceso de preparación.
(3) Agentes biológicos. Por ejemplo, el interferón, la interleucina o diversas proteínas o péptidos terapéuticos fabricados mediante tecnología de ADN recombinante, el uso de E. coli como portador de expresión en el proceso de fabricación o diversos factores externos hacen que sea difícil evitar la contaminación por endotoxinas.
La idea de eliminar endotoxinas mediante ultrafiltración
Debido a la gran masa molecular relativa de las endotoxinas, se pueden utilizar membranas de ultrafiltración para eliminar las endotoxinas del agua. La selección del tamaño de poro y del material de la membrana de ultrafiltración depende del peso molecular relativo, las características y el contenido de pirógenos del fármaco que se está tratando. Para retener la mayor parte de los pirógenos, es necesario utilizar una membrana de ultrafiltración con una masa molecular relativa de 5000 o 10000, momento en el que la presión durante la operación es mayor y no es adecuada para algunas preparaciones farmacéuticas que contienen componentes de gran masa molecular relativa. Debido a que la eliminación de pirógenos retendrá o adsorberá los ingredientes efectivos en el líquido, el rendimiento del producto se ve muy afectado.
Dado que las moléculas de endotoxina están cargadas negativamente en condiciones neutras, la selección de materiales cargados positivamente como polisulfona, poliacrilonitrilo, poliamida y otras membranas de filtración microporosas puede mejorar el efecto de eliminación de las moléculas de endotoxina. Además, también es un método para teñir tierra de diatomeas en la película de celulosa y luego adsorber polielectrolito positivo en ella para la eliminación de endotoxina. Sin embargo, el efecto de eliminación de estas membranas microporosas cargadas sobre la endotoxina se vio muy afectado por el pH. El filtro profundo de Guidling Technology tiene tierra de diatomeas, que se puede seleccionar libremente si se agrega carga positiva según el proceso del usuario. En el proceso de eliminación de impurezas como células, restos celulares y proteínas diversas, su estructura porosa natural interna puede aumentar la carga de la membrana de filtración.
Efecto de eliminación de endotoxinas de membranas de ultrafiltración con diferentes tamaños de poro
Aquí analizamos el efecto de eliminación de las membranas de ultrafiltración de varias fuentes diferentes de casos de eliminación de endotoxinas:
1. Eliminación de endotoxinas bacterianas en la inyección de Shengmai mediante el método de ultrafiltración
1.1 Introducción
La inyección de pulso es un tipo de solución acuosa esterilizada hecha a partir de SAN de pulso mediante la reforma de la forma farmacéutica. Está compuesta de ginseng rojo, ophiopogon y schisandra schisandrae. Tiene efectos beneficiosos al vigorizar el pulso de qi, fortalecer y estabilizar la deshidratación, estabilizar la presión arterial, aumentar la fuerza contráctil del miocardio y tiene un buen efecto clínico en el tratamiento del sistema cardiovascular y enfermedades endocrinas.
1.2 Componentes de la membrana
Membrana de ultrafiltración Guidling (masa molecular relativa de intercepción 10, 30, 100 kDa)
1.3 Métodos experimentales
1.3.1 Preparación de intermedios líquidos productores de pulsos
Consulte el proceso de preparación de la inyección Zhongsheng Mai en la Norma Nacional de Medicamentos (WS3-B-2865-98-2011) y su revisión (ZGB2011-48). Pesando 100 g de ginseng rojo, 312 g de ophiopogon y 156 g de schisandra chinensis, se extrajo el ginseng rojo mediante el método de reflujo de etanol, y el ophiopogon chinensis y la schisandra chinensis se extrajeron mediante el método de destilación al vapor, y se obtuvo 1 L de intermedio medicinal líquido productor de pulsos (cada 10 mL fue equivalente a 1 g de ginseng rojo, 3 g de ophiopogon y 1,5 g de schisandra chinensis).
1.3.2 Ultrafiltración
Se tomó una cierta cantidad de líquido intermedio generador de pulsos, se ajustó el pH a 7,5 y se colocó en el sistema de ultrafiltración tratado con agua. Después de la intercepción del peso molecular relativo de 10, 30, 100 kDa de la membrana de ultrafiltración de poliéter, se ultrafiltró y el ciclo de ultrafiltración se equilibró durante 60 minutos. Una vez completada la ultrafiltración, se calcularon las tasas de recuperación (R) de ginsenósido Rg1, Re, Rb1 y esquisandrina A. El contenido de endotoxina bacteriana antes y después de la ultrafiltración se midió cuantitativamente mediante el método de turbidez dinámica y se calculó la tasa de eliminación de endotoxina bacteriana en el líquido (Q).
R=Un filtro /Un primitivo ×100%
Q= (filtro C-C) /C ×100%
En la fórmula, A es el área del pico de cada componente activo en el ultrafiltrado, A es el área del pico de cada componente activo en la solución del fármaco original, C es el contenido de endotoxina bacteriana en el ultrafiltrado y C es el contenido de endotoxina bacteriana en la solución del fármaco original.
1.4 Determinación de la permeabilidad de los principios activos
After ultrafiltration of two kinds of ultrafiltration membranes (with the relative molecular weight of 10, 30, 100kDa retained), the permeability of each active component is shown in Table 1. The results showed that with the increase of membrane pore size, the permeability of effective components increased correspondingly. When the pore size of the membrane reaches 100 kDa, the permeability of the effective components is equal to >. 90%, y los tres ingredientes activos pueden pasar a través de la membrana de ultrafiltración de 100 kDa. El área de pico de cada componente activo en la solución de ultrafiltración de membrana de 100 kDa antes y después del cromatograma se comparó mediante HPLC, lo que indica que casi no hubo pérdida de 4 componentes.
1.5 Estudio sobre el efecto de eliminación de endotoxinas bacterianas
Los cambios en el contenido de endotoxina bacteriana en intermediarios líquidos productores de pulso antes y después de la ultrafiltración por membrana de ultrafiltración se muestran en la Tabla 2. Los resultados mostraron que el contenido de endotoxina en el líquido original disminuyó significativamente después de la ultrafiltración con diferente peso molecular relativo. Después de la ultrafiltración por membrana de ultrafiltración de 100 kDa, el contenido de endotoxina en el líquido fue mucho menor que el valor límite de 5,0 EU·mL-1 en la inyección clínica de Shengmai.
1.6 Discusión
En este artículo, basado en el efecto de la membrana de ultrafiltración hecha de PSO, se encontró que el ginsenósido Rg1, Re, Rb1 y la schisandra A casi no tenían pérdida cuando se usaba una membrana de ultrafiltración con un peso molecular relativo de intercepción de 100 kDa, y las endotoxinas bacterianas en el líquido podían eliminarse de manera efectiva, cumpliendo con los requisitos de límite clínico. En comparación con el carbón activado para la eliminación de pirógenos, la tecnología de ultrafiltración no solo puede eliminar los problemas de adsorción competitiva y saturación de adsorción, sino que también garantiza la seguridad de la inyección en gran medida y proporciona una base experimental para el proceso de preparación de la inyección Shengmai.
2. Influencia de la membrana de ultrafiltración de intercepción con peso molecular de 10 kd en el proceso de eliminación de pirógenos de la solución salina normal
2.1 Introducción
En la preparación de productos biológicos libres de pirógenos, a menudo se encuentra que la endotoxina exógena causa un alto contenido de pirógenos, y los utensilios se pueden resolver mediante horneado en seco y remojo en hidróxido de sodio, pero la preparación a gran escala de la solución no es adecuada para el tratamiento anterior, y se considera utilizar un envasado en película de flujo tangencial para una solución a gran escala para obtener un contenido de endotoxina calificado.
2.2 Eliminación de endotoxinas
2.2.1 Tratamiento de ultrafiltración de muestras
La endotoxina bacteriana es mucho más pequeña que las bacterias, con un diámetro A de aproximadamente 1-50 nm, el lípido A es más pequeño, de tamaño pequeño y peso ligero, y la endotoxina bacteriana tiene buena resistencia al calor. Generalmente, el paquete de membrana de ultrafiltración de flujo tangencial 10kd se utiliza para interceptar la endotoxina y llevar el flujo tangencial a través de la solución.
2.2.3 Resultados experimentales
Guidling Technology utilizó un casete de membrana de 10 kd de material PES para realizar un experimento de microfiltración en el líquido de alimentación, y los resultados son los siguientes:
Los resultados mostraron que el casete de membrana de ultrafiltración con un peso molecular de intercepción de 10 kd producido por la tecnología Guidling podría eliminar eficazmente las endotoxinas y expandir aún más la producción.
Acerca de Guidling
Guidling Technology es una empresa nacional de alta tecnología que se centra en productos biofarmacéuticos, cultivos celulares, purificación y concentración de biomedicamentos, diagnósticos y fluidos industriales. Hemos desarrollado con éxito dispositivos de filtrado centrífugo, casetes de ultrafiltración y microfiltración, filtros de virus, sistemas TFF, filtros de profundidad, fibras huecas, etc. que satisfacen plenamente los escenarios de aplicación de productos biofarmacéuticos, cultivos celulares, etc. Nuestras membranas y filtros de membrana se utilizan ampliamente en la concentración, extracción y separación de prefiltración, microfiltración, ultrafiltración y nanofiltración. Nuestras numerosas líneas de productos, desde la filtración de laboratorio pequeña y de un solo uso hasta los sistemas de filtración de producción, pruebas de esterilidad, fermentación, cultivo celular y más, satisfacen las necesidades de prueba y producción. ¡Guidling Technology espera cooperar con usted!