Пути обеспечения и методы оценки апирогенности парентеральных лекарственных форм

Материал, из которого сделана мембрана для ультрафильтрации воды,  влияет на ее поведение в различных средах.

А) Производные целлюлозы: мембраны из этих материалов чувствительны к воздействию щелочей и кислот.

Б) Ацетаты: ацетатные мембраны для ультрафильтрации чувствительны к воздействию активных веществ и органических растворителей. Наибольшую устойчивость такие мембраны демонстрируют в кислотной среде с pH=4,5-5. Увеличение рН влияет на срок эксплуатации мембраны в установке ультрафильтрации. При pH=6 он сокращается вполовину, а при pH=10 ограничивается несколькими днями.

В) Коммерческие ультрафильтрационные мембраны охватывают диапазон от полностью гидрофильных до полностью гидрофобных, причем полиэфирсульфон (PES) занимает промежуточное положение. Характеристики полиэфирсульфона (PES) делают этот материал идеальным для смешивания с другими полимерами, при этом требуемым образом могут изменяться свойства мембраны. При смешивании с гидрофильными полимерами гидрофильность полиэфирсульфона (PES) повышается, достигая качеств мембран из ацетата целлюлозы. При этом получаемый материал лишен таких недостатков, как высокое биозагрязнение и малый диапазон допустимых значений величины рН, что приводит к сложности очистки мембран. Полиэсфирсульфон (PES) стоек к высоким концентрациям хлора. Также данный материал стоек к изменениям величины рН в диапазоне от 1 до 13, в результате чего может эффективно проводится очистка мембран как от неорганических, так и органических веществ. Загрязнение, вызванное растворенной органикой, может быть эффективно удалено при обратной промывке с величиной рН, равной 12 или больше.

Оборудование для ультрафильтрации

Ядро установки ультрафильтрации составляет мембранный модуль,  где находится одна мембрана или несколько. Существует четыре основных типа мембранных модулей для ультрафильтрации воды и других  жидкостей. Они отличаются друг от друга рабочим давлением, экономичностью, особенностями распределения исходного потока.

1.    Модули типа  фильтр-пресс, состоящие из плоских  рам.

2. Трубчатые модули для ультрафильтрации нельзя назвать экономичными: эксплуатационные затраты довольно велики; тем не менее, они демонстрируют высокое качество ультрафильтрации.

3.  Рулонные мембранные модули в установках для ультрафильтрации  состоят из плоских рам и плит, свернутых в  форме спирали. 

4.    Капиллярные  модули, представленные в виде  полых волокон.

Фильтрование на половолоконных ультрафильтрационных мембранах может осуществляться в двух режимах: 1. тупиковый режим 2. режим тангенциального фильтрования. В тупиковом режиме фильтрования вся вода, подающаяся на мембрану, фильтруется через нее. Все загрязнения, содержащиеся в исходной воде, накапливаются на поверхности мембраны и удаляются при проведении промывки обратным током. Тупиковый режим применяется в большинстве случаев, относящихся к водоподготовке, т.к. содержание взвесей в основной массе источников водоснабжения значительно ниже, чем в таких традиционных областях применения тангенциального режима фильтрования, как концентрирование крахмала и белков.

Иногда в процессах ультра/микрофильтрации используется режим тангенциального фильтрования для предотвращения чрезмерного роста отложений на поверхности мембраны. Высокие скорости тангенциального потока создают турбулентности в канале подачи воды, обеспечивая высокую эффективность очистки поверхности от накопленных загрязнений, что особенно эффективно для воды с высоким содержанием нерастворимых взвесей. Основной же недостаток такой системы – необходимость использования дополнительного мощного насоса для обеспечения требуемой скорости потока и трубопроводов обвязки, что приводит к увеличению капитальных и энергозатрат.[1;12]

Системы фильтрации  в тангенциальном потоке ЗАО «Владисарт»

Системы на базе держателей мембранных кассетных модулей предназначены для проведения процессов микро- и ультрафильтрации в тангенциальном потоке («кросс-флоу»). Системы применяются везде, где требуется высокая производительность и экономичность, качество и бережная обработка продукта, например:

• Концентрирование в производстве альбумина и иммуноглобулина.

• Очистка в вакцинно-сывороточном производстве.

• Доведение водных растворов фармацевтических и биологических продуктов до требуемой концентрации.

• Осветляющая фильтрация фармацевтических растворов.

• Получение условно стерильных инфузионных растворов.

• Депирогенизация воды и растворов.

• Концентрирование и очистка в биотехнологических производствах пищевой и фармацевтической отраслей.

Установки на базе держателя  АСФ - 020, АСФ - 022 (рис.5)

Установки  предназначены  для  концентрирования, очистки,  разделения  спиртовых,  водных,  белковых  растворов,  биологических  жидкостей,  получения  воды  и растворов для инъекций в условиях производств, больниц, клиник и госпиталях. Установки прошли технические и токсикологические испытания во Всероссийском НИИ медицинской техники, клинические испытания в НИИ Фармации при Минздраве  РФ  и  рекомендованы Комиссией по медицинской технике МЗ РФ для промышленного производства.

Установка представляет собой  систему  фильтрации со  сменными  фильтрующими элементами  в  форме  кассет (кассетными  модулями)  на основе  фильтродержателя АСФ-020,  площадь  фильтрующей  поверхности  модуля составляет  0,7  м2.  В  фильтродержатель  АСФ-020  можно поместить до 10 модулей.

Количество устанавливаемых модулей  зависит  от  требуемой  производительности.

Фильтрующие  модули  изготавливаются  по  технологии, на  оборудовании  и  из  комплектующих материалов фирмы Sartorius (Германия).[4]

 

 

Рис.5 Установка ультрафильтрации в тангенциальном потоке на базе держателя АСФ-020 (ЗАО «Владисарт»)[4]

 

 

Установки Sartoflow ®

Системы  перекрестной  фильтрации SARTOFLOW® —  это  устройства  для  микрофильтрации,  диафильтрации  и  ультрафильтрации в ходе последовательной переработки. Они  применяются  при  стерилизации  вакцин, моноклональных  антител  и  рекомбинантных белков.  Система  перекрестной  фильтрации SARTOFLOW® подходит для использования в

среде c GMP для разработки технологического процесса, клинических испытаний, а также для производства небольших масштабов.

Высокопроизводительные  модульные установки  типа  Sartoflow  предназначены  для обработки больших объемов жидких сред( до 5000л) в биотехнологических производствах, в производствах алкогольных напитков, в фармацевтике.

Полуавтоматические / с ручным управлением  системы  Sartoflow®  Beta (рис.6)  представляют последние достижения фирмы Sartorius в области технологий кросс-флоу. Sartoflow® Beta – компактные и подвижные системы, предназначенные для микро- и ультрафильтрации в биофармацевтическом производстве. В систему устанавливается до 10 кассетных модулей Sartocon (мах.площадь мембранной поверхности 7 м2).

Применение:

• концентрация и диафильтрация протеинов, вакцин, вирусов, антител, олигонуклеотидов;

• удаление эндотоксинов;

• сбор клеток;

• осветление.[4]

 

 

 

Рис. 6 Установка Sartoflow® Beta (ЗАО «Владисарт»)[4]

 

Система тангенциальной фильтрации Sartocon 2 Plus (рис.7)

Sartocon  2  Plus  –  система  тангенциальной фильтрации для объемов от 30 до 1000 л.

Sartocon  2  Plus  подходит  для  всех  типов фармацевтических  и  биотехнологических  производств: концентрация и диафильтрация белков,  вакцин,  вирусов,  антител,  олигонуклеотидов, для удаления эндотоксинов и др. Система также идеально подходит для обработки культуральной массы после процессов ферментации.[4]

 

 

Рис. 7 Установка Sartocon  2  Plus (ЗАО «Владисарт») [4]

 

 

Из относительно новых методов депирогенизации можно упомянуть фильтрацию с использованием фильтрующих материалов, имеющих положительный дзета(ζ)-потенциал. Модификацией базовых микрофильтрационных мембран капроновых (ММК), получены мембраны, обладающие положительным ζ-потенциалом (от 4 до 40 мВ) – ММК+. Положительный заряд позволяет удерживать отрицательно заряженные микрочастицы, размеры которых существенно ниже абсолютного размера пор мембраны. Исследованиями, проведенными в ГОС НИИ ЭЧиГОС им. А. Н. Сысина, установлено, что модифицированные мембраны ММК+ способны при фильтрации зараженной воды задерживать до 100% колифагов и вирусов, например, вирус полиомиелита. Положительный заряд позволяет удерживать не только вирусы, но и различные бактерии, токсины, микоплазму и пирогены. Данные мембраны рекомендованы для обеззараживания воды, концентрирования и контроля содержания вирусов в водных объектах, депирогенизации водных растворов.

Полиамидные мембраны выпускаются в виде дисков и пластин различных размеров и могут использоваться в дисковых держателях и фильтр-прессах как в аналитических целях, так и для мелкомасштабной промышленной фильтрации (до 400 л).

Задачи крупномасштабной фильтрации решаются с помощью патронных фильтров. Для этих целей наиболее технологичной конструкцией являются гофрированные мембранные элементы патронного типа.

Фильтроэлементы имеют общепринятую в мировой практике конструкцию в виде цилиндра, состоящего из фильтрующего пакета, содержащего гофрированную мембрану в один или два слоя, расположенную между двумя слоями нетканого полипропиленового или лавсанового полотна. Фильтрпакет, скрепленный по краям термосваркой, помещен между двумя перфорированными опорными корпусами из полипропилена, и герметизирован по торцам расплавом полипропилена.

Эффективная поверхность мембраны в таком элементе высотой 250 мм (10 дюймов) составляет до 0,7 м2, что обеспечивает высокую исходную производительность при низком гидравлическом сопротивлении. Фильтроэлементы высотой 500, 750 и 1000 мм получают методом термосварки элементов высотой 250 мм. Фильтроэлементы выпускаются в зависимости от типа фильтродержателя с различными адаптерами (проходной, с диаметром 45 и 56 мм), снабжены уплотнительными кольцами из силиконовой резины, и могут эксплуатироваться как в отечественных, так и в импортных фильтродержателях.

Поскольку фильтроэлементы должны не только надежно удалять микрочастицы, но и сами не выделять инородные частицы в фильтрат, они проходят отмывку от органических и механических загрязнений высокоочищенной водой. В соответствии с требованиями высококачественной производственной практики (GMP) все фильтроэлементы в процессе производства подвергаются 100% контролю на точку пузырька и диффузию (контроль на целостность) с использованием самых современных приборов. Фильтроэлементы выдерживают неоднократную стерилизацию химическими реагентами, автоклавированием и острым паром в линии и имеют сертификат соответствия требованиям безопасности для полимерных изделий, применяемых в медицине.

При решении вопроса депирогенизации жидкостей с помощью мембран или глубинных фильтров с положительным ζ-потенциалом следует иметь ввиду, что, так как механизм удаления эндотоксинов в данном случае электростатический, характеристики целевого продукта и эндотоксина и условия проведения процесса связывания (в том числе влияющие на заряд сорбента и эндотоксина) являются значимыми (pН, ионная сила раствора, состав буфера, температура, скорость фильтрования, тип целевого продукта, происхождение, концентрация, молекулярная масса эндотоксинов).[5]

Также полезно помнить, что  для достижения требуемого уровня эндотоксина в препарате можно использовать и сочетание методов, каждый из которых может снизить его содержание на некоторое количество порядков, например, последовательно фильтрацию и ультрафильтрацию.

 

 

Методы обнаружения пирогенов

 

Для практических целей, наряду с методами удаления пирогенных компонентов, большое значение имеют методы их обнаружения:  химические, физические и биологические.

Химические методы основаны на проведении определенных цветных реакций (с калия перманганатом в кислой среде при нагревании до кипения, с железа хлоридом и калия феррицианатом). Эти методы не подходят для растворов легкоокисляющихся веществ, которые тоже могут вступать в реакцию, а также не обеспечивают достаточной чувствительности.

Физические методы основаны на измерении электропроводности и полярографических максимумов. Но их применение связано с использованием специального оборудования и сложностью интерпретации результатов, соблюдением множества дополнительных условий измерения.

Биологические методы. Из-за ряда недостатков первых двух методов чаще всего применяют методы биопроб, которые введены в Фармакопеи различных стран мира. До настоящего времени основным и официально принятым во всех странах методом испытания лекарственных средств на наличие пирогенных примесей является метод, основанный на троекратном измерении температуры тела кролика после внутривенного введения исследуемого препарата.[6]

Специальные статьи Фармакопей оговаривают условия проведения этого испытания, поскольку факторы – химический (корм), физический (изменение температуры окружающей среды), физиологический (возбуждение животных при анальном измерении температуры) – могут повлиять на результат испытания. И даже при самом строгом соблюдении требований к проведению испытаний невозможно избежать случайных ошибок, связанных с индивидуальной чувствительностью животных к пирогену и препарату, различными климатическими условиями, временем постановки опыта и т.п. Все это может отразиться на показателях температуры, измеряемой с точностью до ±0,1°С.

Согласно данным различных Фармакопей, доза одного и того же препарата в ряде случаев колеблется в широких пределах. Очень часто при равных или весьма близких дозах препаратов объемы вводимых растворов различаются в 5 раз. Отмечено, что наблюдается большой разрыв между дозами для кроликов и человека. Нередко эти дозы различаются в 100-6000 раз. По мнению ученых, изучавших этот вопрос, тест-доза препарата при испытании пирогенности должна подбираться индивидуально, с учетом его фармакокинетики, переносимости кроликом, и ориентировочно должна составлять 1/10 максимальной суточной дозы для человека.[6]