Ứng dụng của dây chuyền sản xuất bột đông khô vắc xin

Tương lai của vắc-xin: Bột đông khô đang cách mạng hóa tính ổn định và khả năng tiếp cận như thế nào

Đại dịch COVID-19 đã đưa khoa học vắc-xin lên hàng đầu trong cuộc trò chuyện toàn cầu. Chúng ta đã chứng kiến tốc độ đáng kinh ngạc mà các công nghệ mới, như vắc-xin mRNA, có thể được phát triển để chống lại mối đe dọa toàn cầu. Tuy nhiên, chiến thắng này cũng phơi bày một điểm yếu quan trọng trong cơ sở hạ tầng y tế toàn cầu của chúng ta: chuỗi lạnh. Thách thức về mặt hậu cần trong việc vận chuyển và lưu trữ vắc-xin ở nhiệt độ cực thấp (thấp tới -70°C)^[1]tạo ra những rào cản lớn, đặc biệt là ở các vùng xa xôi và đang phát triển. Nhưng nếu chúng ta có thể loại bỏ sự phụ thuộc vào nhiệt độ này thì sao? Nếu các loại vắc-xin tiên tiến nhất thế giới có thể được bảo quản ở nhiệt độ phòng trong nhiều tháng mà không mất đi sức mạnh của chúng thì sao? Đây không phải là khoa học viễn tưởng; đó là thực tế có thể thực hiện được nhờ bột đông khô, một công thức mang tính đột phá, hứa hẹn sẽ định nghĩa lại khả năng tiếp cận vắc-xin cho mọi người, ở mọi nơi.

Câu đố về chuỗi lạnh: Một hệ thống tốn kém và mong manh

Trước khi đi sâu vào giải pháp, điều quan trọng là phải hiểu vấn đề. "Chuỗi lạnh" là chuỗi cung ứng được kiểm soát nhiệt độ. Đối với nhiều loại vắc-xin cứu sống, điều này có nghĩa là một loạt các đơn vị lưu trữ và vận chuyển đông lạnh hoặc lạnh liên tục, từ nhà máy sản xuất đến cánh tay của bệnh nhân.

Hệ thống này có rất nhiều thách thức:

• Chi phí cực lớn: Việc xây dựng và duy trì chuỗi lạnh đáng tin cậy đòi hỏi phải đầu tư đáng kể vào tủ đông chuyên dụng, xe lạnh và thiết bị giám sát.
• Độ phức tạp về mặt hậu cần: Bất kỳ sự gián đoạn nào trong chuỗi—mất điện, hỏng thiết bị hoặc lỗi của con người—có thể khiến toàn bộ lô vắc-xin trở nên vô dụng. Rủi ro này tăng cao ở những khu vực có nguồn điện không ổn định hoặc địa hình hiểm trở.
• Phạm vi giới hạn: Sự phụ thuộc vào nguồn cung cấp điện liên tục vốn đã hạn chế việc phân phối vắc-xin, thường bỏ lại các cộng đồng nông thôn và thu nhập thấp. Những nhóm dân số dễ bị tổn thương nhất lại trở thành những nhóm khó tiếp cận nhất.

Những hạn chế này đã được nêu bật rõ ràng với đợt triển khai ban đầu của vắc-xin mRNA COVID-19. Mặc dù mang tính cách mạng về hiệu quả, nhưng các yêu cầu bảo quản nghiêm ngặt của chúng có nghĩa là việc tiếp cận, trong một thời gian, là đặc quyền của địa lý và cơ sở hạ tầng. Đây là vấn đề quan trọng mà các nhà đổi mới dược phẩm đã nỗ lực không ngừng để giải quyết.

Nhập Công nghệ sấy đông: Khoa học về sự ổn định

Giải pháp hiệu quả cho vấn đề chuỗi lạnh là một quy trình đã được cải tiến trong nhiều thập kỷ: đông khô hoặc sấy đông lạnh. Công nghệ sấy đông lạnh là một quá trình khử nước nhẹ nhàng giúp loại bỏ nước khỏi sản phẩm mà không làm hỏng cấu trúc phân tử mỏng manh của sản phẩm, điều này rất quan trọng đối với các sản phẩm sinh học nhạy cảm như vắc-xin.

Quá trình này có thể được chia thành ba giai đoạn chính:

1. Đông lạnh: Vắc-xin dạng lỏng, được chứa trong lọ, được làm lạnh cẩn thận xuống dưới điểm đóng băng (ví dụ: -40°C). Bước này phải được kiểm soát chính xác để đảm bảo hình thành các tinh thể băng thích hợp, đây là chìa khóa cho quá trình sấy khô thành công.
2. Sấy khô sơ cấp (Thăng hoa): Sau khi đông lạnh, các lọ được đặt trong điều kiện chân không sâu. Nhiệt độ sau đó được tăng dần. Trong điều kiện áp suất thấp này, nước đông lạnh không tan chảy thành chất lỏng; thay vào đó, nó chuyển trực tiếp thành hơi - một quá trình gọi là thăng hoa. Quá trình này loại bỏ phần lớn nước khỏi sản phẩm mà không có lực phá hủy của quá trình bay hơi pha lỏng.
3. Sấy khô lần thứ cấp (Giải hấp): Sau khi băng tan, một số phân tử nước vẫn liên kết với bề mặt của các thành phần vắc-xin. Nhiệt độ được tăng thêm (trong khi vẫn trong điều kiện chân không) để nhẹ nhàng loại bỏ những dấu vết cuối cùng của độ ẩm, tạo thành một khối khô, ổn định bột đông khô có hàm lượng ẩm còn lại nhỏ hơn 2%.

Sản phẩm cuối cùng, một bột đông khô trong lọ, nhẹ, dễ vận chuyển và quan trọng nhất là ổn định đáng kể ở nhiều nhiệt độ. Ngay trước khi dùng, nhân viên y tế có thể pha chế lại bằng cách chỉ cần thêm nước vô trùng, đưa thuốc trở lại dạng lỏng, có thể tiêm trong vài giây.

Một bước đột phá mang tính bước ngoặt: Sự ra đời của vắc-xin đông khô chịu nhiệt

Lợi ích lý thuyết của phương pháp đông khô là rõ ràng, nhưng một nghiên cứu gần đây đã cung cấp bằng chứng thực tế mạnh mẽ về tiềm năng biến đổi của nó, đặc biệt là đối với các loại vắc-xin mRNA tiên tiến nhất. Một bài báo nghiên cứu được công bố trên Khám phá tế bào chi tiết về sự phát triển của SARS-CoV-2^[2]bột đông khô vắc-xin có tính ổn định lâu dài đáng kinh ngạc và khả năng sinh miễn dịch mạnh mẽ.

Nghiên cứu này không chỉ là bằng chứng về khái niệm; mà còn là minh chứng toàn diện về thành công từ phòng thí nghiệm đến thử nghiệm trên người. Sau đây là những phát hiện chính:

• Độ ổn định nhiệt chưa từng có: Các nhà nghiên cứu đã phát triển một kỹ thuật đông khô tối ưu giúp bảo toàn tính toàn vẹn của vắc-xin. Kết quả bột đông khô không cho thấy bất kỳ thay đổi đáng kể nào về tính chất vật lý hoặc hóa học của nó sau khi được lưu trữ trong 6 tháng ở nhiệt độ 25°C (77°F). Nó thậm chí còn duy trì được tính toàn vẹn cao sau 60 ngày ở nhiệt độ thử thách 40°C (104°F). Điều này phá vỡ hoàn toàn rào cản của việc bảo quản siêu lạnh.
• Hoạt động sinh học mạnh mẽ và được bảo tồn: Tính ổn định là vô nghĩa nếu vắc-xin không có tác dụng. Nghiên cứu đã xác nhận rằng quá trình đông khô không gây hại cho hiệu quả của vắc-xin. Trong các nghiên cứu trên động vật liên quan đến chuột, thỏ và khỉ rhesus, vắc-xin đông khô tái tạo đã tạo ra phản ứng miễn dịch mạnh mẽ và bền bỉ, tương đương với vắc-xin dạng lỏng mới pha.
• Thành công trong thử nghiệm trên người: Ấn tượng nhất là vắc-xin đã được thử nghiệm như một mũi tăng cường ở những người tình nguyện. Sau khi tiêm hai liều vắc-xin bất hoạt thông thường, một mũi tăng cường duy nhất của LyomRNA-Omicron vắc-xin đông khô tăng mức độ kháng thể trung hòa chống lại các biến thể Omicron bằng ít nhất 253 lầnSự tăng cường khả năng miễn dịch đáng kinh ngạc này đạt được chỉ với tác dụng phụ nhẹ và không có báo cáo về bất kỳ sự kiện bất lợi nghiêm trọng nào.

Nghiên cứu này thực sự cung cấp bản thiết kế cho một thế hệ mới Vắc-xin đông khô. Điều này chứng minh rằng chúng ta có thể có được những điều tốt nhất của cả hai thế giới: tốc độ và độ chính xác của công nghệ mRNA kết hợp với tính ổn định và khả năng tiếp cận của công thức đông khô.

Từ phòng thí nghiệm đến lọ thuốc: Vai trò quan trọng của dây chuyền sản xuất bột đông khô

Tạo ra một ổn định bột đông khô là một chuyện; sản xuất hàng trăm triệu liều một cách đáng tin cậy, an toàn và hiệu quả là một chuyện khác. Điều này đòi hỏi một hệ thống tích hợp, tinh vi Dây chuyền sản xuất bột đông khô. Đây không phải là một cỗ máy đơn lẻ mà là một hệ thống liền mạch, trong đó mọi bước đều được kiểm soát tỉ mỉ để đảm bảo chất lượng và tính vô trùng của sản phẩm cuối cùng.

Một trạng thái nghệ thuật Dây chuyền sản xuất lọ bột đông khô quá trình này bao gồm một số giai đoạn quan trọng:

1. Rửa lọ và khử chất gây sốt: Quá trình này bắt đầu bằng việc rửa sạch các lọ thủy tinh để loại bỏ mọi hạt vật chất và sau đó cho chúng đi qua đường hầm nhiệt độ cao để tiêu diệt các chất gây sốt.
2. Chiết rót vô trùng: Trong môi trường vô trùng cao, liều lượng chính xác của vắc-xin dạng lỏng được nạp vào từng lọ.
3. Nửa chừng dừng lại: Một nút chặn đặc biệt được đặt vào lọ, nhưng không được lắp hoàn toàn. Điều này cho phép hơi nước thoát ra trong quá trình đông khô trong khi vẫn duy trì tính vô trùng.
4. Tự động nạp và đông khô: Các khay lọ nửa nút được tự động đưa vào máy sấy đông lạnh. Chu trình đông khô nhiều giai đoạn, có thể mất vài ngày, được thực hiện với độ chính xác được điều khiển bằng máy tính.
5. Đóng nắp và chặn nắp hoàn toàn: Sau khi chu trình sấy hoàn tất, các kệ bên trong máy sấy đông lạnh sẽ ép xuống, đóng chặt các nút chặn vào lọ trong điều kiện chân không. Sau đó, các lọ được chuyển đến máy đóng nắp, tại đó một miếng đệm nhôm được uốn cong, đảm bảo sản phẩm không bị giả mạo và kín khí.

Mỗi bước trong số này phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn Thực hành sản xuất tốt (GMP). Việc tích hợp và tự động hóa một hệ thống hiện đại Dây chuyền sản xuất lọ là tối quan trọng để giảm thiểu sự can thiệp của con người, giảm nguy cơ ô nhiễm và đảm bảo tính nhất quán giữa các liều lượng.

Tầm nhìn của GrandPack: Thiết kế tương lai của sản xuất vắc-xin

Tại Gói lớn, chúng tôi hiểu rằng khoa học đột phá đòi hỏi kỹ thuật đột phá. Lời hứa về sự ổn định, có thể tiếp cận toàn cầu Vắc-xin đông khô chỉ có thể được thực hiện với công nghệ sản xuất tiên tiến như vậy. Dây chuyền sản xuất bột đông khô GrandPack được thiết kế ngay từ đầu để đáp ứng nhu cầu khắt khe của sản xuất sinh học hiện đại.

Các giải pháp tích hợp của chúng tôi cung cấp độ chính xác, vô trùng và khả năng mở rộng mà các công ty dược phẩm cần để đưa các liệu pháp thế hệ tiếp theo này ra thế giới. Bằng cách thiết kế các hệ thống mạnh mẽ và tự động cho mọi thứ từ rửa lọ đến đóng nắp cuối cùng, chúng tôi trao quyền cho các đối tác của mình để sản xuất bột đông khô trong lọ với sự tự tin và hiệu quả cao nhất. Chúng tôi không chỉ chế tạo máy móc; chúng tôi đang xây dựng cơ sở hạ tầng cho một tương lai khỏe mạnh hơn, đảm bảo rằng vắc-xin cứu sống tiếp theo có thể đến được với mọi người cần nó, bất kể họ sống ở đâu.

Hành trình từ chất lỏng phức tạp đến chất ổn định bột đông khô là một kỳ quan của khoa học và kỹ thuật. Nó đại diện cho chìa khóa để mở khóa công bằng vắc-xin thực sự và tăng cường khả năng phòng thủ của chúng ta trước các đại dịch trong tương lai.

Những câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Các thành phần chính của dây chuyền sản xuất bột đông khô GrandPack là gì? Một hoàn chỉnh Dây chuyền sản xuất bột đông khô GrandPack là một hệ thống tích hợp thường bao gồm một máy rửa lọ siêu âm, một đường hầm khử trùng tuần hoàn bằng không khí nóng, một máy chiết và đóng nửa lọ vô trùng, một máy sấy đông khô (máy đông khô) với hệ thống nạp và tháo tự động, và một máy đóng nắp lọ. Các thành phần này hoạt động phối hợp liền mạch để di chuyển các lọ từ khâu rửa đến sản phẩm cuối cùng, được niêm phong trong môi trường vô trùng.

2. Dây chuyền sản xuất đảm bảo tính vô trùng của bột đông khô trong lọ như thế nào? Tính vô trùng là tối quan trọng. Dây chuyền sản xuất của chúng tôi đảm bảo điều này thông qua một số cơ chế. Đầu tiên, toàn bộ quy trình, từ chiết rót đến đóng nắp, diễn ra trong môi trường vô trùng được kiểm soát (thường sử dụng công nghệ RABS hoặc isolator) để ngăn ngừa nhiễm khuẩn. Các lọ được khử trùng và khử chất gây sốt ở nhiệt độ cao trước khi chiết rót. Bản thân quá trình đông khô, diễn ra trong buồng chân không kín, vốn đã vô trùng. Cuối cùng, các lọ được tự động đóng nút bên trong buồng trước khi tiếp xúc với môi trường bên ngoài, đảm bảo tính toàn vẹn của bột đông khô trong lọ.

3. Dây chuyền sản xuất GrandPack có thể xử lý các loại vắc-xin và kích cỡ lọ khác nhau không? Vâng, tính linh hoạt là nguyên tắc thiết kế cốt lõi. Dây chuyền sản xuất lọ GrandPack dạng bột đông khô Hệ thống được thiết kế để có thể thích ứng. Nó có thể được cấu hình với các bộ phận thay đổi để xử lý nhiều kích cỡ lọ tiêu chuẩn, từ 2mL đến 100mL. Hệ thống điều khiển cho cả máy chiết rót và máy sấy đông lạnh cho phép lập trình các "công thức" cụ thể phù hợp với các yêu cầu về thể tích, nồng độ và công thức riêng biệt của các loại vắc-xin và sản phẩm dược phẩm sinh học khác nhau.

4. Điều gì làm cho phương pháp sấy đông khô vượt trội hơn các phương pháp sấy vắc xin khác? Trong khi các phương pháp khác như sấy phun tồn tại, sấy đông khô hoặc đông khô, vượt trội hơn đối với các chất sinh học phức tạp, nhạy cảm với nhiệt như vắc-xin vì một lý do chính: nó tránh được pha lỏng. Bằng cách biến đá trực tiếp thành hơi (thăng hoa), nó bỏ qua sức căng bề mặt và nhiệt của quá trình bốc hơi truyền thống, có thể làm biến tính protein và phá vỡ cấu trúc mỏng manh của các hạt nano mRNA-lipid. Quá trình nhẹ nhàng này đảm bảo rằng hiệu lực và cấu trúc của vắc-xin được bảo toàn, khiến nó trở thành tiêu chuẩn vàng để tạo ra sự ổn định và hiệu quả Vắc-xin đông khô.

Tài liệu tham khảo：

[1].Ai, L., Li, Y., Zhou, L. và cộng sự Vắc-xin hạt nano mRNA-lipid đông khô có tính ổn định lâu dài và tính kháng nguyên cao chống lại SARS-CoV-2. Di động Discov 9, 9 (2023). https://doi.org/10.1038/s41421-022-00517-9

[2].Granados-Riveron, JT & Aquino-Jarquin, G. Kỹ thuật sản xuất vắc-xin mRNA-LNP được sửa đổi bằng nucleoside hiện tại chống lại SARS-CoV-2. Y sinh học. Dược lý. 142, 111953 (2021).