Разработка и совершенствование биотехнологических процессов при промышленном производстве биопрепаратов (стр. 7 )

Очистку, концентрирование растворов белков, ферментов, вирусных, бактериальных суспензий осуществляли на ультрафильтрационных аппаратах на полых волокнах с целью снижения концентрационной поляризации на мембранах за счет прохождения потока жидкости. На рис. 3 представлен процесс обессоливания и концентрирование раствора трипсина (0,25%) при диафильтрации на ультрафильтрационных аппаратах разных марок.

Рис. 3. Обессоливание и концентрирование раствора трипсина при диафильтрации на ультрафильтрационных аппаратах разных марок.

0,25% раствор трипсина обессоливали на аппарате УВА-2-50 в 6 раз за 1-2 цикла диафильтрацииии через полые волокна ВПУ-50ПА при одновременном концентрировании. Разделительный модуль УВА-2-100 с полыми волокнами ВПУ-100ПА концентрировал фермент на всех циклах диафильтрации при постепенном удалении солей из раствора. Степень концентрирования фермента возрастала с 5 на первом цикле до 7 на четвертом цикле диафильтрации.

Замена системы подачи жидкости центробежным насосом марки ЦНГ-0,5/10 вместо перистальтического позволила эффективно использовать разделительные модули фирмы Мем-Текс типа АР-2 с площадью фильтрации 2 м2 различных марок УВА-2-5ПА, УВА-2-15ПА, УВА-2-50, УВА-2-100 ПА, с полыми волокнами типа ВПУ-5ПА, ВПУ-15, ВПУ-50, ВПУ-100 из полиамида с пределом задержания по белку 5, 15, 50, 100 кДа при очистке ферментных и других биологических растворов.

Метод ультрафильтрации использовали для концентрирования суспензии. вируса чумы плотоядных животных. С помощью ультрафильтрации концентрировали 12 л исходной суспензии в 40 раз за 2 часа, а 6 л вирусной суспензии концентрировали до 100 мл за 4 часа (в 60 раз). Метод ультрафильтрации способствовал концентрированию суспензии в 40-60 раз.

Таким образом, исследование процесса микрофильтрации позволило применить отечественные и импортные мембраны на основе ацетата целлюлозы, регенерированной целлюлозы, нейлона (капрона) и других полимеров, а также использовать оборудование для очистки и стерилизации питательных сред и растворов в производстве биопрепаратов. Усовершенствование метода ультрафильтрации за счет применения тонкоканального и плоскопараллельного аппаратов снизило концентрационную поляризацию на поверхности мембран в процессе очистки альбумина и вирусной суспензии. Ультрафильтрационные аппараты с полупроницаемыми полыми волокнами ускорили процессы фракционного разделения, обессоливания и концентрирования биологических жидкостей.

Разработка технологии очистки и концентрирования биологических растворов в настоящее время реализуется согласно требованиям ГОСТ Р 52249-2009 «Правила производства и контроля качества лекарственных средств» с применением валидированных методов и оборудования.

2.2.5.3. Применение электродиализа для очистки альбумина

от солей сульфата аммония

При сотрудничестве с Краснодарским государственным университетом (КГУ) и Ставропольской биофабрикой, нами исследована возможность применения электродиализа для обессоливания альбумина. Процесс электродиализа представляет собой направленный массоперенос ионов солей под действием электрического тока.

Работу на технологической электродиализной установке осуществляли в автоматическом циркуляционном режиме при параллельном включении рабочих камер электродиализатора типа ЭК-04-74 (КГУ) и напряжении 75-85В, температуре не выше 35оС. Содержание солей аммония в растворе альбумина после электродиализа не превышало 0,2%, что соответствовало требованиям инструкции на питательную среду для культивирования патогенных лептоспир. Максимальная производительность аппарата по целевому продукту составляла 4,5 л/час, по исходному продукту 8,1 л/час. Электродиализ сократил в 7,2 раза время обессоливания раствора альбумина по сравнению с ранее проводимым диализом.

3. ВЫВОДЫ

1. Усовершенствована технология промышленного производства трипсина с использованием центрифугирования для разделения суспензии после экстрагирования и высаливания фермента; и крупномасштабного способа высушивания методом распыления для больших объемов раствора фермента и сублимационного для небольших партий фермента.

Разработанная промышленная технологическая линия производства трипсина испытана в опытно-промышленных условиях, а полученные партии фермента рекомендованы для использования в производстве противовирусных вакцин.

2. Применение трипсина позволило получить первичные культуры клеток (ФЭК, ФЭП, ПЭК, ТБ, ПК, ПКШ, ПЩ) и перевиваемые линии клеток (MDBK, MDCK, СПЭВ), которые обладали равноценной чувствительностью к вирусам и обеспечивали максимальное их накопление в производстве вакцин против болезни Марека, инфекционного ринотрахеита и парагриппа-3 крупного рогатого скота и парвовирусного энтерита собак. Подтверждена пригодность трипсина при производственном получении культур клеток ФЭП и выращивании штамма ФС-126 вируса герпеса индеек и штамма ЭПМ вируса чумы плотоядных.

3. Разработан способ иммобилизации протеолитического фермента трипсина на полимерном носителе (сополимере винилиденфторида и гексафторпропилена, а также винилиденфторида и перфторметилвинилового эфира). Протеолитическая активность и диспергирующая способность фермента при этом не снижались; клетки ФЭП и ФЭК, полученные с его применением, обладали жизнеспособностью на уровне контроля, а выход клеток превышал значение контрольного опыта.

4. Получены теплостойкие полимерные материалы на основе фторкаучуков (СКФ-26 и СКФ-260Д), совмещенные композиции с фторсиликоновой смесью и фторсодержащим пластификатором, обладающие повышенной теплостойкостью к температуре 200оС, стойкостью к различным химическим средам (кислотам, щелочам и маслам) и деформационным воздействиям при сжатии.

Разработан способ оценки токсичности полимерных материалов с помощью микроорганизмов (пастерелл) и на культуре клеток (ПТ-80), исключающие использование животных, уменьшающие трудозатраты и время проведения опытов.

5. Усовершенствована технология псевдосуспензионного и суспензионного культивирования первичных и перевиваемых клеток в биореакторах (объемом - 0,005; 0,025; 0,100; 0,250 м3) с системой технологической обвязки.

Разработана технология суспензионного культивирования клеток ПТ-80 и ВНК-21/13 в биореакторах. Максимальный индекс пролиферации клеток ВНК-21/13 - 7,4 получен при использовании питательной среды на основе мышечного гидролизата.

6. Усовершенствована технология глубинного культивирования золотистого стафилококка St. aureus в биореакторе АК-210 объемом 0,01м3; определены условия получения культуры, используемой для выделения биологически активного протеина А: при температуре культивирования 37 оС, скорости перемешивания 100 об/мин, рН 7,2 и аэрации воздухом со скоростью 1,4 л/мин, посевной дозе культуры 50 млн. кл/мл и конечной концентрации St. aureus - 1,9 млрд/мл.

7. Усовершенствована предварительная, тонкая и стерилизующая фильтрация питательных сред, сыворотки крови, ферментных солевых растворов с помощью фильтр-пластин на безасбестовой основе ФП, ФТ, ФС, ФД, а также картона КФБЖ и КФМП. Отработана технология микрофильтрации питательных сред, сывороток, растворов трипсина, защитных сред, концентрата разбавителя вакцины при производстве вакцины против болезни Марека.

8. Усовершенствована система очистки и концентрирования раствора альбумина с помощью ультрафильтрации на мембранной тонкоканальной и “фильтр-прессе” установках. Для получения высокоочищенных и концентрированных растворов трипсина, вирусных суспензий и биологических жидкостей применены аппараты с полупроницаемыми мембранами в виде полых волокон типа ВПУ-5ПА, ВПУ-15ПА, ВПУ-50ПА, ВПУ-100ПА из полиамида с пределом задержания по белку 5, 15, 50, 100 кДа. Полые волокна ВПУ-50ПА за 1-2 цикла диафильтрации в 6 раз снижали содержание солей и обеспечивали концентрирование раствора трипсина. Полупроницаемые полые волокна ВПУ-100ПА эффективно концентрировали фермент в 7 раз при постепенном удалении солей из раствора. Метод ультрафильтрации на полых волокнах позволил концентрировать в 40-60 раз по объему вирусную суспензию чумы плотоядных.

9. Разработана технология глубокого обессоливания раствора альбумина методом электродиализа (до минимального содержания солей 0,2 %) в производстве вакцины против лептоспироза, обеспечивающим сокращение времени диализа в 7,2 раза.

4. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Результаты исследований включены в следующие документы.

1. По результатам исследований разработана и утверждена Департаментом ветеринарии Минсельхозпрода Российской Федерации нормативно-технологическая документация:

- Технологический регламент производства трипсина сухого для вирусологических целей, 01.06.1995г.;

- Технические условия ТУ 9358.013.00008064-96 ’’ Трипсин сухой для вирусологических целей’’, 04.03.1996г.;

- Наставление по применению трипсина сухого для вирусологических целей, 04.03.96г., № 13-6-2/540.

- Методические рекомендации по определению специфических антител к антигенам вирусов инфекционного ринотрахеита (ИРТ), парагриппа-3 (ПГ-3), респираторно-синцитиальной инфекции (РС), вирусной диареи-болезни слизистых (ВД-БС), аденовирусной инфекции крупного рогатого скота (АВИ) в комплексной тест-системе иммуноферментного анализа (ИФА), рассмотренные и одобренные 21 сентября 2007 года на секции “Ветеринарная биотехнология” ОВМ РАСХН, протокол №1, утвержденные 18.03.2008г.

2. Разработана технологическая схема производства трипсина. Предложена технология получения трипсина сухого для вирусологических целей, которая освоена на базе ГНУ ВНИТИБП, Омского и Алма-Атинского биокомбинатов, Курганского НПО “Синтез”.

3. Технологический регламент “Культивирование клеток и вирусов с использование экспериментальных образцов оборудования“, утвержден директором ГНУ ВНИТИБП 28.12.1985г. Разработана технологическая схема процесса культивирования клеток и вирусов в аппаратах (реакторах).

4. Опытно-промышленный регламент на производство вакцины антирабической для животных, утвержден 20.09.2009г. директором ВНИТИБП.

5. Лабораторный регламент на производство антирабической вакцины сухой для крупного и мелкого рогатого скота, утвержден директором ВНИТИБП 22.10.2010 г.