فرمولاسیون محصولات بیوتکنولوژی

🧬مبحث: بیوتکنولوژی 📝مقاله قبلی: مهارت‌های پایه آزمایشگاهی برای ورود به صنعت 2 📝مقاله بعدی: اصول در عرصه عمل;کیفیت در محصولات بیوتکنولوژی 💻مدرسه تکمیلی: مدرسه مقدماتی و پیشرفته بیوتکنولوژی 🖊شماره مقاله: 9

از روزی روزگاری داستان دنیا تا رسیدن به عبارت معروف قصه‌ی ما به سر رسید، با زیست‌فناوری درگیر بودیم و خواهیم بود.

به قول رایان بتنکورت:

“دنیای ما بر اساس زیست‌شناسی بنا شده است و هنگامی که شروع به درک آن می‌کنیم، به یک فناوری تبدیل می‌شود.”

اما مانند شروع درک هر چیز جدیدی، درک بیوتکنولوژی هم بدون چالش نبوده. جرقه‌ی این چالش‌ها هم با نقطه‌ی شروع کار در بخش تحقیق و توسعه‌ی شرکت‌ بیوتکنولوژی و در هنگام فرمولاسیون زده می‌شود.

در این مقاله ماجراجویی در بخش فرمولاسیون را آغاز می‌کنیم و پس از آن برای مدیریت چالش‌های این بخش با ملاحظات میکروب‌شناسی، پیش‌فرمولاسیون، دارویی و زیست دارویی آشنا می‌شویم.

بلیط سفر به فرمولاسیون محصولات بیولوژی برای شما صادر شد. از ماجراجویی لذت ببرید!

مرحله پیش فرمولاسیون (انتخاب فرمول بندی)

در طول سه تا شش ماه دود چراغ خوردن، دانشمندان خصوصیات اولیه ترکیباتی که به عنوان داروهای کارآمد نامزد شدند را بررسی می‌کنند.

پشت‌ پرده‌ی انتخاب این نامزدها، مطالعات خاص پیش فرمولاسیون صورت می‌گیرد که برای ارزیابی خصوصیات ساختاری، تجزیه‌پذیری، بیوفیزیکی و فیزیکوشیمیایی ماکرومولکول‌ها صورت می‌گیرد.

برای ارزیابی این ویژگی‌ها دانشمندان دست به دامن تکنیک‌های مختلفی مانند غربالگری همراه با مطالعه حلالیت و پایداری آن‌ها می‌شوند.

پروتکل های فیزیکوشیمیایی و بیوفیزیکی مورد استفاده در مرحله پیش‌فرمولاسیون

آنقدر بازار داروهای زیستی و ویژگی‌های آن متنوع است که نمی‌توان انتظار داشت با یک روش تحلیلی مولکول‌های نامزد را آن‌طور که باید و شاید ارزیابی کرد.

گروهی از این رویکردها به فرآیندهای تضمین و کنترل کیفیت تعلق دارند.

کاوش خصوصیات ماکرومولکول‌ها در مرحله‌ی سنتز انجام می‌شود. تا بتوانیم شناسنامه‌ی رفتاری ماکرومولکول در بدن از جمله جذب، اتصال پروتئین پلاسما، حلالیت و پاکسازی توسط کبد و کلیه‌ها را درک کنیم.

از آن‌جایی که تعیین ترکیب و ساختارهای اولیه ماکرومولکول برای دنیا و آخرت فرایند فرمولاسیون شما خوب است، ساختار را با کمک از تشدید مغناطیسی هسته‌ای (NMR) و روش‌های دیگر مشخص می‌کنیم.

بعد از تمام شدن کند و کاوها در مرحله سنتز وارد مرحله بعدی می‌شویم. پروتئین‌های نوترکیبی که از مرحله قبل جدا می‌شوند اغلب از بی‌ثباتی، وجود ترکیب غیرفعال و موارد دیگری که در کارای و ایمنی‌زایی پروتئین تاثیر می‌گذارد، رنج می‌بردند.

برای همین در این بخش تکنیک‌های دیگری نیز به کار گرفته می‌شود که به فرآیندهای تضمین و کنترل کیفیت تعلق دارد.

برای اینکه بتوانید تضمین و کنترل کیفیت در صنعت بیوتکنولوژی را بهتر درک کنید، به شما پیشنهاد می‌کنم حتما مدرسه پیشرفته بیوتکنولوژی را تماشا کنید.

انتخاب مواد افزودنی

اطلاعات ایمنی و معیارهای ارزیابی مواد افزودنی مختلف بر اساس ساختار، نوع فرمولاسیون و مسیرهای تجویز متفاوت است.  

بر این اساس شورای بین المللی انحصاری دارویی (IPEC) آنها را در دو کلاس اصلی طبقه‌بندی کرده است.

📝برای کسب اطلاعات بیشتر راجع به اکسیپینت‌هایی که در صنعت بیوتکنولوژی استفاده می‌شود، این مقاله را مطالعه کنید.

بررسی های پایداری

از شروع ماجراجویی فرمولاسیون در مراحل تصفیه، فرآوری، ذخیره‌سازی و تحویل عوامل مختلفی باعث بی‌ثباتی مولکول از طریق دناتوراسیون، تجمع و تشکیل ذرات نامحلول می‌شوند.

این موارد شامل عوامل شیمیایی مانند اکسیداسیون، هیدرولیز، بازآرایی دی سولفید در ساختار ماکرومولکولی یا عوامل فیزیکی می‌شوند.

📝مطالعات پایداری در صنعت بیوتکنولوژی را در این مقاله مطالعه کنید.

مرحله فرمول بندی

پس از اینکه توانستید از هفت‌خوان فرمولاسیون را برای توصیف کامل خصوصیات مواد مورد استفاده به عنوان بیودارو گذر کنید، وقت آن می‌رسد که فرمولاسیون مناسب را طراحی کنید.

برای مقابله با چالش‌های فرمولاسیون فراورده‌های بیولوژیک، با ملاحظات آشنا شوید:

ملاحظات میکروبیولوژیکی:

استریلازیاسیون:

”استراتژی نتیجه برنامه‌ریزی نیست. بلکه عکس آن است: نقطه شروع آن“

همیشه قرار نیست در حال مطالعه مطلبی راجع به کسب‌وکار یا بازاریابی باشید تا به استراتژی بربخورید! این جمله از هنری مینتزبرگ در بیوتکنولوژی هم کاربرد دارد.

شروع کار شما در بخش ملاحظات میکروبیولوژیکی با انتخاب یک استراتژی استریلازیاسیون مناسب است.

برای یک محصول دارویی که به تولید آسپتیک نیاز دارد، استراتژی استرالیزاسیون نهایی با ثبات ماده دارویی تعیین می‌شود.

برای محصولات پایدار استریلازیاسون از طریق گرما، قرار گرفتن در معرض تابش یا مواد شیمیایی مانند اکسید اتیلن و پراکسید هیدروژن بخار ترجیحی است.

اما بیشتر داروهای بیولوژیکی تاب قرار گرفتن در معرض گرما، تابش یا مواد شیمیایی را ندارند و در این شرایط پایدار نمی‌مانند.

در این شرایط اگر نمی‌خواهیم محصول ما جان به جان‌آفرین تسلیم کند، از تولید آسپتیک با فیلتراسیون استریل استفاده می‌کنیم.

اگر بخواهیم کمی بیشتر به بطن ماجرا برویم باید بگوییم که در بیشتر پروتئین‌ها که تجویز آن‌ها به صورت تزریقی است، با اتوکلاو، گاز یا اشعه یونیزاسیون استرالیزاسیون نهایی را انجام می‌دهیم.

سپس تحت شرایط آسپتیک و توسط اتوکلاو یا با حرارت خشک (> 160 درجه سانتیگراد) استریل می‌شوند.

برای اینکه عملیات فیلتراسیون استریل به فرجام برسد، نیاز است فرمولاسیون فرآورده‌ دارویی گرانروی مناسب و سازگاری با سطوح تماس و تنش‌های برشی مربوط به پمپاژ مایع داشته باشد.

روش‌های فیلتراسیون عصای دست ما در پروژه فرمولاسیون برای از بین‌بردن آلاینده‌های میکروباکتریایی هستند.

فیلترهای پیش تصفیه قسمت عمده مواد زیستی و سایر ذرات معلق را از بین می‌برند.

حالا اگر تمام موارد بالا نیز به خوبی رعایت شوند، باز هم متهم ردیف اول آلودگی در این بخش عوامل انسانی هستند.

برای همین اپراتورها حتما باید از پارچه‌های محافظ (ماسک، کلاه، روپوش، دستکش یا لباس‌های سر تا پا) استفاده کنند.

single use technology هم از خوب‌های روزگار هستند که به طور گسترده در عملیات fill/finish operations به کار گرفته می‌شود و باعث کاهش زمان گردش مالی و خطر آلودگی متقابل می‌شود.

در این بخش سعی کردیم در حدی که یک نقش کلی از پازل ملاحظات استریلازیاسیون در ذهن شما شکل بگیرد با شما صحبت کنیم.

📝برای ساخت دقیق پازل و کنارهم قرار دادن تمام تکه‌ها به شما پیشنهاد می‌کنم با این مقاله دقیق‌تر با این موضوع آشنا شوید.

ضد عفونی ویروسی:

 مثل روز روشن است که محصولات DNA نوترکیب باید عاری از ویروس باشند و در طول فرایند تولید از هیچ ماده ویروسی نباید معرفی شود.

کروماتوگرافی و فیلتراسیون دو روش معروفی هستند که برای ضدعفونی ویروسی از آن‌ها استفاده می‌شود.

نکته‌ای که باید چهارچشمی حواسمان به آن جمع باشد این است که ویروس‌ها پتانسیل غیر فعال‌سازی مواد ضد عفونی‌کننده‌ای که به طور معمول مورد استفاده قرار می‌گیرند را دارند و برای همین باید داده‌های غیر فعال‌سازی ویروس به طور دقیق مورد مطالعه قرار بگیرد.

 بعد از آن به راحتی پرونده‌ی ضدعفونی‌ ویروسی را نبندید و با مطالعه این مقاله کمی بیشتر با ماجراهای مقابله با آلودگی ویروسی آشنا شوید.

متدهای حذف پیروژن به نقل از  FDA

خطر عمده‌ی پیروژن‌ها به عنوان عامل القا کننده تب در داروهای تزریقی محققان زیادی را هوشیار کرد که به دنبال راهی برای کنترل این آلاینده‌ها باشند و نیاز به تست‌های پیروژن را احساس کنند.

این نیاز باعث شد دو آزمایش پیروژن خرگوش in vivo و آزمایش لیوبات آمبیوسیت لیموس (LAL) روی کار بیاید.

بعد از آن‌ها روش‌های زیادی آمدند و رفتنند که در یک مطالعه مشترک بین‌المللی شش نوع از این تست‌ها به تایید رسیدند که در اینجا می‌توانید با این تست‌ها آشنا شوید.

اما به قول جونل بارکر:
”چشم انداز بدون عمل صرفا یک رویاست. اقدام بدون دید فقط زمان را می‌گذراند. بینش با عمل می‌تواند جهان را تغییر دهد.“

برای همین حالا که با تست‌های تشخیصی توانستیم آلودگی پیروژن را تشخیص دهیم بهتر است دست به عمل بزنیم و با روش‌هایی که باعث حذف آلودگی پیروژن می‌شوند، آشنا شویم:

رقت

رقت از رو بورس‌ترین روش‌های دپیروژناسیون است که برای اجزای فیزیکی مانند متوقف‌کننده‌ها و لوله‌ها است که در دو حرکت سوزاندن و حذف با شستشو انجام می‌شود.

البته برخی از تولیدکنندگان  مانند تولید کنندگان LVP از این روش برای حذف اندوتوسکین از ظروف شیشه‌ای نیز استفاده می‌کنند و سپس با روش‌های دیگر آن را استریل می‌کنند.

در بعضی متون توصیه کردند که ویال‌ها یا اجزای شیشه‌ای با استریل گرمای خشک در دمای 250 درجه سانتی‌گراد و به مدت 45 دقیقه انجام شود.

البته گزارش‌هایی حاکی بر از بین رفتن پیروژن‌ها در درمای 650 درجه سانتی‌گراد به مدت 1 دقیقه یا 180 درجه سانتی‌گراد به مدت 4 ساعت نیز موجود است.

مطالعاتی از Tsuji و همکارانش هم در سال 1978 منتشر شد که در دماهای پایین‌تر از 170 درجه سانتی‌گراد تخریب حرارتی ممکن نیست.

تقطیر

اما برای سیستم‌های Water for Injection قضیه تا حدودی فرق می‌کند و برای این سیستم‌ها دو روش تقطیر و اسمز معکوس، بیشتر جواب است.

یعنی این طور بگویم که در میان این روش‌ها اگر بخواهید دلتان را به یک روش برای حذف اندوتوکسین از نمونه‌های آب آلوده قرص کنید، تقطیر بهترین روش است.

روش‌های دیگری مانند فیلتراسیون، تابش و درمان با اکسید اتیلن نیز می‌توانند تا حدی باعث کاهش سطح پیروژن/اندوتوکسین شوند.

تبلور و تصفیه

روش‌های دیگری نیز وجود دارد که نسبت به تکنیک‌های قبلی کمتر به گوشمان خورده است. مثلا در ساخت پودرهای استریل معمولا از تبلور یا تصفیه برای حذف اندوتوکسین‌ها استفاده می‌شود.

اما هستند تولیدکنندگانی که بعضی وقت‌ها به روش‌هایی با مقبولیت کمتر مثل شست‌وشوی کریستال یا پودر با حلال متوسل می‌شوند.

تابش و درمان با اکسید اتیلن

روش های دیگری مانند درمان با اکسید اتیلن و تابش نیز هستند که نتوانستند آن‌طور که باید و شاید در حذف پیروژن‌ها خودی نشان بدهند.

برای مثال بعد از قرار گرفتن در معرض اتیلن اکسید، تنها 80 درصد پیروژنیکاسیون اندوتوکسین E.coli در دیالیزرها رخ داده است.

📝به عنوان خاتمه‌ی بخش پیروژن‌ها به شما پیشنهاد می‌کنم دانش خود از پیروژن‌ها را به طور تکمیلی‌تر با این مقاله پیش ببرید.

ملاحظات پیش فرمولاسیون

ملاحظات پیش فرمولاسیون بیشتر جنبه فیزیکوشیمیایی دارد و شامل موارد زیر می‌شود.

هر یک از این موارد خود دنیایی از اطلاعات هستند که به جای اینکه سر شما را با جزئیات هر بخش درد بیاورم به شما این مقاله را پیشنهاد می‌دهم که در آن این جزئیات گفته شده است.

ملاحظات زیست دارویی

برای آشنایی با ملاحظات زیست‌دارویی اینجا کلیک کنید.

ملاحظات دارویی

برای آشنایی با ملاحظات دارویی اینجا کلیک کنید.

سخن آخر

در این مقاله با مسیر شروع ورود به بخش فرمولاسیون تا ملاحظاتی که در این بخش‌ها در نظر گرفته می‌شود پرداختیم.

اگر فرمولاسیون بخش مورد علاقه‌ی شما در صنعت بیوتکنولوژی است، به شما پیشنهاد می‌کنم بعد از خواندن این مقاله پکیج شغلی سرپرست R&D محصولات بیوتکنولوژی را مشاهده کنید.