دراسة حول تطبيق الترشيح العميق في عملية إنتاج لقاح مرض الحمى القلاعية

مقدمة - ما هو مرض الحمى القلاعية

في القرن الرابع عشر، كانت هناك سجلات مكتوبة لمرض الحمى القلاعية المماثلة في أوروبا. مرض الحمى القلاعية هو مرض حاد، حموي، شديد العدوى يسببه فيروس مرض الحمى القلاعية.

تشمل الأعراض السريرية للحيوانات البالغة: ارتفاع درجة حرارة الجسم، ظهور بثور وتقرحات في الفم، ظهور بثور وتقرحات في الحافر، وحتى تساقط قشرة الحافر، مما يسبب صعوبة في الأكل والنوم، وفقدان الوزن وحتى فقدان القيمة الاقتصادية في الحيوانات الاقتصادية. ;

تشمل الأعراض السريرية للحيوانات الصغيرة: ارتفاع درجة حرارة الجسم، والتهاب عضلة القلب وأعراض أخرى، وبمجرد ظهور المرض، ترتفع نسبة الوفيات لدى الحيوانات الصغيرة.

 

خلاصة

على مدار الـ 500 عام الماضية، تفشى مرض الحمى القلاعية بشكل متكرر في جميع أنحاء العالم، ونفق أو أصيب بالمرض عدد كبير من الخنازير والماشية والأغنام وغيرها من الحيوانات الأليفة وذوات الحوافر البرية، مما أثر بشدة على الماشية وصناعة التربية.

 

من أجل دراسة تطبيق تكنولوجيا الترشيح العميق في عملية إنتاج لقاح مرض الحمى القلاعية، تم اختبار ومقارنة أداء قابلية الترشيح للترشيح السطحي والترشيح العميق، بالإضافة إلى التأثير الوقائي على الترشيح المبيد للجراثيم. تمت دراسة مزايا الترشيح العميق عالي الشحن في إزالة حطام الخلايا. وقد تم تحليل مخططات الترشيح المقابلة لوسط زراعة الخلايا مع التعكر المختلفة.

 

أظهرت النتائج أن حمل الترشيح العميق كان 13.9 مرة من الترشيح السطحي، وكانت تعكر سائل المرشح 23.5% فقط من الترشيح السطحي، وكان حمل إزالة الجراثيم اللاحق 0.2um 7.2 مرة من حمل الترشيح السطحي. الترشيح السطحي. باستخدام مادة الراتنج الخاصة، تبلغ نسبة تعكر سائل الفلتر 38.6% من الفلتر العميق العادي بنفس حجم المسام، وهو أمر مفيد لحماية العملية النهائية. أظهرت النتائج أن الترشيح العميق، وخاصة الترشيح العميق للشحنة الموجبة القوية، يمكن تطبيقه بشكل فعال لإنتاج لقاح مرض الحمى القلاعية، وينبغي إنشاء عمليات ترشيح مناسبة لوسائط الاستنبات المختلفة.

 

مرض الحمى القلاعية والترشيح العميق

مرض الحمى القلاعية (FMD) هو مرض حاد وحمى ومعدي يصيب الحيوانات ذات الظلف المشقوق ويسببه فيروس مرض الحمى القلاعية (FMDV). الحيوانات الأكثر عرضة لهذا المرض هي الأبقار والخنازير والأغنام. مرض الحمى القلاعية مرض متوطن في آسيا وأفريقيا والشرق الأوسط وأمريكا الجنوبية، مع معدل انتشار مرتفع للغاية وانتقال سريع. أدرجته المنظمة العالمية للصحة الحيوانية (OIE) باعتباره الفئة الأولى من الأمراض الحيوانية المنشأ، مما يتطلب من الدول الأعضاء إدراج مرض الحمى القلاعية في قائمة الأمراض الحيوانية التي يجب الإبلاغ عنها. التطعيم هو وسيلة فعالة للوقاية المحددة من مرض الحمى القلاعية. يلعب اللقاح المعطل لمرض الحمى القلاعية، والذي يتم تصنيعه عن طريق تعطيل الفيروس السليم باستخدام المعطل، دورًا مهمًا في الوقاية من مرض الحمى القلاعية ومكافحته.

إن مستضد فيروس FMDV نفسه ضعيف، وتعطيل الفيروس له تأثير كبير على مستضده. ولذلك، في الإنتاج الحالي للقاح مرض الحمى القلاعية، يمكن للقاح مرض الحمى القلاعية عالي النقاء أن يضمن محتوى المستضد ونقاء جرعة الوحدة، وهو أمر مهم بشكل خاص وهو أيضًا استراتيجية التطعيم الحالية. وهذا يطرح متطلبات عالية لتنقية الفيروسات في المصب. بالإضافة إلى ذلك، قبل عام 2009، اعتمدت معظم لقاحات مرض الحمى القلاعية المعطلة في الصين طريقة زراعة الزجاجة الدوارة والالتصاق بالجدار. ومع تزايد الطلب على اللقاحات، ظهرت تدريجياً عيوب طريقة الاستزراع هذه التي تتطلب عدداً كبيراً من الزجاجات الدوارة، وانخفاض الكفاءة وانخفاض مستوى التعبير.

لذلك، في السنوات الأخيرة، تغيرت تكنولوجيا زراعة الخلايا ببطء من الثقافة الملتصقة السابقة إلى ثقافة التعليق، وتم تحسين إنتاج الفيروس بشكل ملحوظ. ومع ذلك، مع زيادة إنتاج الفيروس، أدى تغيير وضع الثقافة إلى زيادة الضغط على التنقية النهائية، لأن حطام الخلية الناتج عن عملية الاستزراع، وإطلاق الخلية للبروتينات المضيفة، والحمض النووي المضيف، وما إلى ذلك، قد زاد بالمقابل، مما يضع متطلبات إضافية على قدرة تنقية المصب.

تُستخدم تقنية الترشيح الغشائي على نطاق واسع في عملية إنتاج المنتجات البيولوجية مثل اللقاحات، ومن بينها تقنية الترشيح بالتيار المستمر تُستخدم عادةً في عملية حصاد سم المرض لفصل الشوائب غير القابلة للذوبان مثل حطام الخلايا. في توضيح FMDV المبكر، تم اعتماد تقنية الترشيح السطحي الممثلة بعنصر مرشح الغشاء القابل للطي بشكل أساسي. مع تغير ظروف الاستزراع، وزيادة شوائب حطام الخلايا، يصعب تحقيق الترشيح السطحي لتأثير التوضيح، ولأن حمل الترشيح السطحي منخفض، أصبحت تكلفة مواد الترشيح أعلى وأعلى.

 

في ظل الخلفية المذكورة أعلاه، تم تطبيق الترشيح العميق أكثر فأكثر في عملية فصل السائل الخلوي لفيروس FMDV. تتكون مادة الترشيح العميق عادةً من ألياف طويلة ودقيقة من مصادر طبيعية، وغالبًا ما تكون القناة التي يشكلها وسط الترشيح بعد تشكيل الفيلم ملتوية للغاية، على غرار بنية فتحة المتاهة. غالبًا ما يتم احتجاز جزيئات الشوائب داخل الفلتر وليس على السطح. علاوة على ذلك، غالبًا ما يمتص جدار قناة المرشح جزءًا من شوائب الجسيمات الدقيقة للغاية عن طريق العمل الكهروستاتيكي أو القوة الجزيئية. بشكل عام، تتميز آلية الترشيح للترشيح العميق بالاحتفاظ الميكانيكي والامتزاز.

 

طريقة الترشيح الحالية المستمرة

تثبيت لوحة التصفية العميقة لجهاز التصفية الحالي المستمر، وغسل لوحة التصفية مع PBS العازلة فوق 54 لتر / م 2؛ بعد الانتهاء من الغسيل، ابدأ تشغيل المضخة التمعجية لضخ السائل ببطء، واضبط سرعة المضخة ببطء إلى معدل التدفق المتوقع تقريبًا، وقم بتصفية السائل. سجل حجم الترشيح والوقت وفرق الضغط والتعكر أثناء عملية الترشيح. تم جمع الترشيح للكشف عن المستضد.

 

مميزات الترشيح العميق

الترشيح السطحي عبارة عن تقنية تلتقط الجزيئات الموجودة على سطح مادة الترشيح لتحقيق الترشيح. تعتمد آلية الترشيح بشكل أساسي على حجم الجزيئات الموجودة في منخل السائل، حيث يتم احتجاز الجزيئات الكبيرة على سطح غشاء المرشح. يستخدم الترشيح العميق القنوات الداخلية لاعتراض الجسيمات وامتصاصها في العمق. يظهر مخطط المقارنة بين الاثنين في الشكل 1.

تم ترشيح المحلول المعطل للقاح مرض الحمى القلاعية من مصنع معين مسبقًا بواسطة 0.45um من غشاء سطح البولي بروبيلين ولوحة الترشيح العميقة على التوالي، ثم تم ترشيحه بواسطة 0.2um مرشح مبيد للجراثيم. يتم عرض بيانات التصفية في الجدول 1.

 

تعكر المحلول المعطل للقاح مرض الحمى القلاعية هو 77 NTU. إذا تم ترشيح البكتيريا مباشرة، فإن عددًا كبيرًا من أجزاء الخلية سيؤدي حتمًا إلى انسداد غشاء المرشح 0.2um بسرعة، مما سيؤثر على انتقال الجسيمات الحيوية 146S. لذلك، تم تصميم الترشيح المسبق قبل الترشيح بإزالة الجراثيم، وتمت مقارنة طريقتي الترشيح المسبق للترشيح العميق والترشيح السطحي. تم اختيار لوحة الفلتر العميقة ذات الطبقة المزدوجة للترشيح، والحمل هو 641 لتر/م2، والفلتر العميق يقلل من المادة من 77 NTU إلى 9.65 NTU، وهي واضحة ومشرقة. يبلغ حمل الترشيح السطحي 0.45um 46 لترًا/م2 فقط، كما أن تعكر سائل المرشح يصل إلى 41 NTU، وهو غير مناسب للترشيح المسبق. وفقًا لمقارنة حمل الترشيح منزوع البكتيريا التالي 0.2um، يبلغ حمل غشاء الترشيح منزوع البكتيريا بعد الترشيح العميق 655 لترًا/م2، وهو ما يمثل 7.2 مرة من حمل الترشيح السطحي المقابل (91 لترًا/م2 فقط) .

تظهر نتائج اختبار 146S أن إنتاجية نظام الترشيح العميق أعلى من إنتاجية نظام الترشيح السطحي. كان حمل الترشيح العميق 13.9 مرة من الترشيح السطحي، وكانت تعكر سائل المرشح 23.5% فقط من الترشيح السطحي، وكان حمل الترشيح اللاحق 0.2um 7.2 مرة من حمل الترشيح الترشيح السطحي. ولذلك، سواء من وجهة نظر التكلفة أو من وجهة نظر العائد، فإن نظام الترشيح العميق أفضل بكثير من نظام الترشيح الغشائي السطحي.

 

مزايا الفلتر العميق للشحنة الإيجابية القوية

تم استخدام لوحة الترشيح العميقة ذات الشحنة الإيجابية ولوحة الترشيح العميقة ذات الشحنة الإيجابية القوية لمقارنة المحلول المعطل للقاح مرض الحمى القلاعية من مصادر مختلفة. تظهر نتائج قابلية الترشيح في الجدول 2، ويظهر تغير سرعة الترشيح وفرق الضغط في عملية الترشيح في تخطيط الألوان 2.

تتمتع مجموعتا لوحات الترشيح العميقة المستخدمة بنفس دقة الفتحة، والأداء متسق للغاية من وجهة نظر تغير فرق الحمل والضغط، ومنحنى تغيير فرق الضغط في الشكل 2 متطابق بشكل أساسي.

 

ومع ذلك، من تعكر سائل المرشح، يكون الفرق كبيرًا جدًا. سائل الفلتر للوحة الفلتر ذات الطبقة المزدوجة العادية المشحونة بشكل إيجابي هو 25 NTU، في حين أن سائل الفلتر للوحة الفلتر ذات الطبقة العميقة المشحونة بشكل إيجابي بقوة مع نفس الفتحة هو 9.65 NTU فقط، وهو ما يمثل 38.6% فقط من لوحة الفلتر العميقة العادية. ويرجع ذلك أساسًا إلى رابطة الراتنج الخاصة الموجودة في مادة مرشح لوحة الترشيح العميقة ذات الشحنة الموجبة القوية. يتم تقليل التعكر إلى أقل من 10NTU بواسطة لوحة الترشيح ذات الطبقة المزدوجة الإيجابية القوية، ويتم امتصاص أجزاء الخلية بالكامل أو احتجازها، مما يفضي إلى عملية الترشيح الفائق اللاحقة أو عملية الترشيح للجراثيم. بالإضافة إلى تأثير الامتزاز على حطام الخلايا غير القابلة للذوبان، أبلغ Yigzaw Y وآخرون أيضًا عن تأثير إزالة لوحة المرشح العميق المشحونة إيجابيًا بقوة على البروتين المضيف للخلية، كما أبلغ Dorsey N وآخرون عن تأثير إزالة لوحة المرشح العميق المشحونة إيجابيًا بقوة على الحمض النووي.

 

إنشاء عملية ترشيح وتصفية لطاف لقاح مرض الحمى القلاعية عن طريق الترشيح العميق

من خلال الدراسة المقارنة المذكورة أعلاه للترشيح السطحي والترشيح العميق، ودراسة تأثير التوضيح للوحة الترشيح العميقة الخاصة ذات الشحنة الموجبة القوية، ينبغي مطابقة أنظمة الترشيح المختلفة مع المادة الطافية المعطل للقاح مرض الحمى القلاعية المنتج تحت ظروف مختلفة. ظروف الثقافة. بالنسبة للطاف بالطرد المركزي مع 3 تعكرات مختلفة، تعكر منخفض، تعكر متوسط ​​وتعكر عالي، يظهر في الجدول 3 نظام الترشيح العميق ومعلمات الترشيح المقابلة.

بالنسبة للطاف بالطرد المركزي ذو التعكر المنخفض، يمكن للوحة الترشيح العميقة ذات الطبقة الواحدة أن توضح بشكل فعال وتزيل كمية صغيرة من حطام الخلية. بالنسبة لطاف الطرد المركزي ذو التعكر المتوسط، يمكن للوحة الترشيح العميقة ذات الطبقة المزدوجة أن توضح بشكل فعال، خاصة أن لوحة الترشيح العميقة ذات الشحنة الإيجابية القوية يمكن أن تقلل من التعكر إلى أقل من 5 NTU؛ بالنسبة للطاف بالطرد المركزي ذو التعكر العالي، يمكن توضيح لوحة الترشيح المجمعة بشكل فعال. بغض النظر عن العملية، فإن قدرة المعالجة هي 500 ~ 800 لتر / م 2، وتعكر سائل المرشح أقل من 20 NTU، ويتم استرداد المستضد المستهدف بالكامل، وهو مناسب للإنتاج على نطاق واسع.

 

مناقشة

في السبعينيات، تم تحديد وسائط الترشيح بحيث لا تستخدم مواد الأسبستوس، بسبب وجود مواد مسرطنة في مواد الأسبستوس. لا تحتوي مادة الفلتر العميق على الأسبستوس ولها شحنة موجبة أقوى. مادة الفلتر مصنوعة من مصفوفة ألياف الخشب ومساعد الفلتر. في عملية الإنتاج، يتم استخدام راتنجات البوليمر لتوصيل المكونات الأساسية، والمجموعات الوظيفية ذات الشحنة الموجبة الموجودة فيه تعطي بشكل فعال قدرة امتصاص الشحنة لمواد التصفية العميقة. يظهر الشكل 3 الأداء الممتاز للترشيح العميق الممتص على قدرة التقاط الجزيئات الدقيقة.

في هذه التجربة، تم اختيار مكونات راتينج مختلفة ومواد ترشيح عميقة مختلفة الدقة لتوضيح اختبار الترشيح لمحلول ثقافة FMDV، وتم إجراء اختبار المقارنة باستخدام الترشيح السطحي. أظهرت النتائج أن الترشيح العميق كان أكثر ملاءمة لإزالة حطام الخلايا من الترشيح السطحي، مما كان ملائمًا لوحدة الترشيح اللاحقة للتحكم في الحمل الميكروبي (0.2um). بالإضافة إلى ذلك، من خلال مقارنة تأثير الترشيح للوحة الترشيح العميقة ذات الشحنة الموجبة القوية ولوحة الترشيح العميقة ذات الشحنة الموجبة العادية، تظهر لوحة الترشيح ذات الشحنة الإيجابية القوية قدرة قوية على التحكم في التعكر، والتي يمكن أن تقلل التعكر إلى أقل من 5 NTU، وهو ما يساعد جدًا على تحسين متانة عملية الترشيح بأكملها.

عملية الاستزراع الأولي لها تأثير كبير على خطوات حصاد المكونات النشطة. من خلال الاختبار، أنشأت هذه التجربة أخيرًا نظام ترشيح قابل للتطوير لوسائط زراعة الخلايا ذات التعكر المختلف، والذي له أهمية توجيهية معينة للإنتاج على نطاق واسع.

مرشح العمق الذي سيتم إطلاقه بواسطة Guidling Technology هو عنصر مرشح من نوع القرص، وهو نوع من عناصر المرشح الفعال مع الورق المقوى للمرشح العميق كمادة مرشح، يلبي بشكل كامل المتطلبات التنظيمية للمستحضرات الصيدلانية الحيوية، تم تصميمه وتصنيعه بشكل أساسي خصيصًا لإزالة محتويات صلبة كبيرة مثل الخلايا وشظايا الخلايا، ويمكن تطبيقها على سائل زراعة خلايا الثدييات؛ توضيح المحللة من البكتيريا وخلايا الخميرة. إزالة بروتين الخلية المضيفة (HCP)؛ إزالة الفيروس والاسم المميز؛ إزالة السموم الداخلية. إزالة مزيل الرغوة.

يتميز المنتج بمزايا الحجم الميت الصغير، والتضخيم الخطي، وهيكل كبسولة القرص، وتصميم الهيكل المدمج، ويمكن استخدامه في سلسلة مع المعدات الأخرى، ومساحة صغيرة، ومعدل تدفق مستقر، وعمر طويل وتكلفة منخفضة.