Разработка расчетной зависимости для оценки величины потери массы при лиофилизации диагностических препаратов

Цель исследования – разработка расчетных зависимостей для оценки величины потери массы при лиофилизации диагностических препаратов в зависимости от температурно-временных режимов досушивания. В качестве модельного раствора при лиофилизации использовали бульон Хоттингера со стабилизаторами: желатин (1,5%) и пептон (10%). Для достижения цели был спланирован и реализован полный факторный эксперимент 2³, в котором исследуемыми факторами являлись температура и время досушивания, а также количество препарата в первичной упаковке. В результате проведения полного факторного эксперимента при использовании ампул в качестве первичной упаковки было получено уравнение регрессии. Проведенная статистическая обработка полученного уравнения показала адекватность математической модели. При ее интерпретации было установлено, что с увеличением температуры и времени досушивания величина потери массы при высушивании уменьшается, а при повышении количества препарата во вторичной упаковке – увеличивается. В результате проведения экспериментов выявлено соответствие опытных и расчетных значений потери массы при высушивании. Изучено влияние высоты высушиваемого материала на потерю массы при высушивании для лиофилизации эквивалентного количества вещества во флаконах. Обоснованная ранее математическая модель для сушки в ампулах модернизирована для описания процесса лиофилизации во флаконах. Результаты подтверждающих экспериментов показали возможность вычисления потери массы при высушивании для полученной модели. Разработанные расчетные зависимости позволяют оценивать текущее значение величины потери массы при лиофилизации препаратов, что приобретает особую значимость для уменьшения затрат при обосновании температурно-временных параметров досушивания новых биопрепаратов, нормативных производственных режимов при изменении количества продукта, вида первичной упаковки, условий десорбции.

1. Гусаров Д.А. Лиофилизация биофармацевтических белков (миниобзор) // Биофармацевтический журнал. 2010. Т. 2. N 5. С. 3–7.

2. Комиссаров А.В., Бибиков Д.Н., Волох О.А., Бадарин С.А., Синицына Н.В., Костылева Н.И. [и др.]. Лиофилизация живых вакцин // Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А. Овчинникова. 2018. Т. 14. N 3. С. 56–73.

3. Komissarov A.V., Bibikov D.N., Volokh O.A., Badarin S.A., Sinitsyna N.V., Kostyleva N.I., et al. Lyophilisation of inactivated vaccines // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2019. Т. 9. N 3. С. 403–419. http://doi.org/10.21285/2227-2925-2019-9-3-403-419

4. Pikal M.J., Rambhatla S., Ramot R. The impact of the freezing stage in lyophilization: effects of the ice nucleation temperature on process design and product quality // American Pharmaceutical Review. 2002. Vol. 5. Р. 48–53.

5. Tang X., Pikal M.J. Design of Freeze-Drying Processes for Pharmaceuticals: Practical Advice // Pharmaceutical Research. 2004. Vol. 21. Issue 2. Р. 191–200. https://doi.org/10.1023/b:pham.0000016234.73023.75

6. Franks F. Freeze-drying of bioproducts: putting principles into practice // European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 1998. Vol. 45. Issue 3. Р. 221–229. https://doi.org/10.1016/S0939-6411(98)00004-6

7. Collier L.H. The development of a stable smallpox vaccine // Epidemiology and Infection. 1955. Vol. 53. Р. 76–101. https://doi.org/10.1017/S002217240000053X

8. Colandene J.D., Maldonado L.M., Creagh A.T., Vrettos J.S. Lyophilization cycle development for a high-concentration monoclonal antibody formulation lacking a crystalline bulking agent // Journal of Pharmaceutical Sciences. 2007. Vol. 96. Issue 6. Р. 1598–1608. https://doi.org/10.1002/jps.20812

9. Meister E., Gieseler H. Freeze-dry microscopy of protein/sugar mixtures: Drying behavior, interpretation of collapse temperatures and a comparison to corresponding glass transition Data // Journal of Pharmaceutical Sciences. 2009. Vol. 98. Issue 9. Р. 3072–3087. https://doi.org/10.1002/jps.21586

10. Constantino H.R., Pikal M.J. Lyophilization of Biopharmaceuticals. Arlington, VA, USA: AAPS Press, 2004. 686 p.

11. Bhatnagar B.S., Pikal M.J., Bogner R.H. Study of the individual contributions of ice formation and freeze-concentration on isothermal stability of lactate ehydrogenase during freezing // Journal of Pharmaceutical Sciences. 2008. Vol. 97. Issue 2. Р. 798–814. https://doi.org/10.1002/jps.21017

12. Нежута А.А., Сербис Е.С. Разработка научно-обоснованных режимов сублимационной сушки биопрепаратов // Биотехнология. 2001. N 6. С. 59–67.

13. Будыка Д.А., Абзаева Н.В., Иванова Г.Ф., Гостищева С.Е., Фисун А.А., Ляпустина Л.В. Сравнительный анализ экспериментальных серий вакцины чумной живой по показателям жизнеспособности и термостабильности // Проблемы особо опасных инфекций. 2009. N 4 (102). С. 68–71. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2009-4(102)-68-71

14. Будыка Д.А., Абзаева Н.В., Гостищева С.Е., Ракитина Е.Л., Иванова Г.Ф., Фисун А.А. Биотехнология стабилизации живых микроорганизмов в биомассе и в препарате чумной вакцины // Инфекция и иммунитет. 2016. Т. 6. N 1. С. 87–92.

15. Нежута А.А., Сербис Е.С., Диденко А.А., Головлева С.И. Некоторые аспекты сублимационного высушивания биоматериалов // Фармацевтические технологии и упаковка. 2012. N 4. С. 38–40.

16. Комиссаров А.В., Овчинникова М.В., Бадарин С.А., Бибиков Д.Н., Синицына Н.В., Костылева Н.И. [и др.]. Экспериментальное обоснование новой формы выпуска холерных диагностических сывороток // Проблемы особо опасных инфекций. 2017. N 4. С. 38–40. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2017-4-38-40

17. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 279 с.