水包油佐剂中的科学:粒度如何成就或破坏疫苗

文摘   科学   2024-03-26 08:00   上海  
水包油乳剂是一种疫苗佐剂,由分散在水相中的油滴组成,通常含有其他免疫刺激分子。这些佐剂可以通过刺激先天性和适应性免疫来增强对疫苗抗原的免疫反应。然而,乳滴的大小会影响佐剂疫苗的免疫原性和安全性。因此,在水包油疫苗佐剂的开发和生产过程中测量和控制其粒径非常重要。
在本文中,我们将讨论水包油疫苗佐剂的以下几个粒度方面的问题:
  • 水包油疫苗佐剂粒度检测的重要性和必要性;

  • 检测水包油疫苗佐剂粒径的方法;

  • 诺华制药如何对MF59进行粒度测试以及如何判断MF59是否合格;

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粒度检测的重要性和必要性

粒径是影响疫苗乳佐剂质量、稳定性、免疫原性和安全性的重要因素。水包油乳液的质量和稳定性取决于水相中油滴的均匀性和稳定性。如果液滴太大或太小,它们可能会随着时间的推移而聚结、聚集或沉淀等,导致乳液的物理外观、粘度和pH值发生变化。这些变化可能会影响疫苗的储存、管理及使用。
水包油乳剂的免疫原性和安全性取决于油滴与免疫系统的相互作用。油滴的大小会影响抗原呈递细胞(APCs)对抗原的分布、摄取、加工和呈递,以及先天性和适应性免疫反应的激活和极化。一般来说,较小的颗粒(小于200nm)比较大的颗粒(大于500nm)具有更好的生物分布和细胞摄取的效果,并且可以诱导更强的抗体和细胞反应。但是,较小的颗粒也可能比较大的颗粒引起更多的局部炎症和全身不良反应。因此,优化水包油乳剂的粒径是设计有效和安全的疫苗佐剂的关键步骤。
疫苗乳佐的粒径可能因生产工艺和乳液成分的不同而产生差异。已经获批的疫苗佐剂,如MF59、AS01、AS03、CpG 1018等,它们就具有不同的粒径和组成。下表总结了这些佐剂的一些特征:

正如我们所知道的,水包油疫苗佐剂的粒径会影响其免疫原性和安全性。如果粒径太大或太小,可能会导致次优或过度的免疫反应,以及局部或全身不良反应。有研究表明,在接种流感抗原的小鼠中,粒径为160nm的MF59比粒径为500nm或50nm的MF59诱导更高的抗体滴度和更持久的免疫力。同样,在接种大流行性流感抗原的兔子中,粒径为150nm的AS03比粒径为500nm或50 nm的AS03诱导更高的抗体滴度和更低的反应原性。因此,找到水包油疫苗佐剂的最佳粒径是疫苗开发的关键挑战。

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乳佐粒径的检测方法

“工欲善其事,必先利其器”,找到合适的粒度检测方法对佐剂进行检测也是不可忽视的一步操作。目前市面上有不同的方法来检测水包油疫苗佐剂的粒径,一些常见的方法有:

  • 动态光散射(DLS):该方法可以通过激光照射样品并分析颗粒散射回来的光来测量乳液滴尺寸。颗粒在水或其他分散液中的运动是基于布朗运动,大小颗粒的布朗运动有明显差异,探测器收收集这些散射光的差异、变化从而判断粒子的大小。

  • 激光衍射(LD):该方法采用激光照射到样品颗粒上产生光的衍射,颗粒大小差异带来激光衍射角度的变化,投射到探测器上表现为衍射光环大小的变化。它是按照预定的数学关系进行的拟合近似分析最终得到颗粒的粒径分布结果。
  • 光消减法(LE):该方法通过将乳液液滴穿过狭窄的传感区域来测量乳液液滴的大小,在那里它们会散射来自光源的光。颗粒的大小可以使用校准曲线从散射光脉冲的振幅和持续时间中获得。该方法主要是用来监测尾端较大颗粒的数量,检测范围一般大于0.5微米。


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Novartis诺华制药是如何做的?

MF59疫苗乳佐是最先由诺华生产并投入商业化使用的。诺华制药公司使用高压微射流均质机生产乳液,并使用动态光散射(DLS)仪器测量粒径分布对MF59进行粒度测试以及使用LE光消减设备对大于1.2μm的颗粒数量进行检测。高压微射流均质机在上期文章中也有大致介绍,它是一种利用高压力和高剪切力来制备、产生均匀、稳定乳液的装置。
诺华制药公司通过比较MF59的粒径分布与预定的规格范围来确定MF59是否合格。MF59的规格范围基于临床批次和稳定性研究的历史数据。根据诺华制药公司的说法,如果MF59的平均粒径在140nm和180nm之间,最好是小于160nm并且其多分散指数(PDI)小于0.25,则符合条件。PDI是衡量粒度分布的宽窄程度或者均一程度的指标,值越低表示颗粒越均匀。

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结 语

水包油疫苗佐剂是许多疫苗的重要组成部分,可以增强对疫苗抗原的免疫应答。它的质量、稳定性、免疫原性和安全性一定程度上取决于它们的粒径,这需要研发、生产人员在开发和生产过程中对粒径进行严格的测量和控制,否则将带来不可估量的损失。


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