Turbiscan稳定性分析仪与新一代COVID-19疫苗

全世界数以百万计的人们一直在热切地关注着对抗新冠病毒的疫苗研发进展。截至2020年12月初，由于各大制药公司急于满足全 球对快速有效的COVID - 19疫苗的需求，已有230多个项目正在开发中。在疫苗研发过程的早期，人们提出的一个大问题是，“COVID-19疫苗中含有什么，它将如何发挥作用?”

疫苗是如何起作用的?是什么使它们如此强大?

我们都知道，药物可以用于治疗或治愈疾病，但疫苗具有预防疾病的能力。疫苗中含有引起疾病的同一种细菌/病毒，但通常数量很小，而且这种细菌已经被削弱到不会让你生病的程度。疫苗会让人体误以为受到了像冠状病毒这样的入侵者的攻击。这时人体会产生一种免疫反应，对疫苗内的细菌进行防御。身体的反应产生对抗细菌的抗体。这一技巧的关键是疫苗的剂量要包含病毒的一部分，并且人体的防御系统可以识别它的抗原(通常是一种蛋白质)，简单来说，疫苗内的抗原触发人体免疫系统产生抗体。

疫苗的生效的前提是给你足够的抗原来刺激你的免疫系统，但又不能让你生病的情况下进行的。

佐剂在经典疫苗中的重要性

什么是佐剂?为什么要在疫苗中加入佐剂?

佐剂的确切机制尚不清楚，但简单来说，佐剂是伴随病毒进入体内的特洛伊木马。

科学家在研发疫苗时，借助佐剂可以将病毒中最小的关键成分与佐剂结合，从而避免使用完整的病毒。此外，最近的研究表明，佐剂在疫苗的有效性上也是关键因素，例如铝佐剂可能是增加中和抗体数量和激活COVID - 19抗原的关键。

佐剂还能延缓机体清除抗原，帮助延长疫苗在体内引入抗原的时间，从而最大限度地提高免疫应答。最常见的佐剂——如硫酸铝钾、氢氧化铝和磷酸铝等铝盐已经在疫苗中安全使用了70多年。铝盐早在20世纪30、40和50年代成名，当时人们发现它们能增强人体对白喉和破伤风疫苗的免疫反应。

但是添加佐剂的疫苗也不是完美的，它更有可能产生局部反应，如身体疼痛、肿胀或发烧。

佐剂在疫苗中被广泛使用的另一个原因是它允许使用较小的剂量。添加佐剂可以使制药厂减少所需的抗原数量，从而降低疫苗的成本。另一个实际的结果是，如果注射成功，这种疫苗可以让患者避免多次注射，对疾病有一个更长的和更强的防御。

COVID-19疫苗: 新一代疫苗vs基于佐剂的疫苗

在COVID-19疫苗的开发竞赛中，新一代的m-RNA疫苗赢得了胜利，仅经过10个月的开发就进入了市场。实际上，m-RNA疫苗的应用试验早在几年前就开始了，当时它们被用于流感、寨卡病毒、狂犬病等普通病毒的测试。

m-RNA疫苗与“经典”佐剂疫苗的工作原理不同

m-RNA疫苗不是利用减弱或灭活的细菌来触发免疫反应，而是教会我们的细胞如何制造一种蛋白质——甚至只是一种蛋白质的一小部分——来触发我们体内的免疫反应。事实上，COVID-19 mRNA疫苗作为抗原，使用了与病毒同样结构的“刺突蛋白”， 正是 “刺突蛋白”的结构赋予了病毒很强的传染性。这种免疫反应产生的抗体，是当病毒进入我们的身体时保护我们不受感染的物质。高效率是m-RNA疫苗的一大优势。

m-RNA疫苗的开发时间较短，部分原因是分配给该项目的资源较多，部分原因是因为这种创新的疫苗机制。

m-RNA疫苗的两个主要缺点是需要低温储存和需要多次注射才能达到充分的疫苗效率。由于COVID-19不太可能在近期消失，其他经典佐剂疫苗的开发项目正在进行中。这些疫苗的优点是成本较低、单剂注射和小的副作用。

佐剂铝基疫苗的一个缺点

疫苗中通常添加的佐剂有凝聚作用，例如铝盐(明矾)，然后随着时间的推移沉淀。就像橙汁或巧克力牛奶长时间放置会絮凝和分离，必须摇晃才能恢复到原来的形态，摇一摇有助于提高混合物的均匀性。这就是为什么护士和医疗技术人员在给药前经常摇晃药物。

如果疫苗在储存期间出现这种沉淀现象，那么就会产生几个问题:注射剂量是否保持不变? 如果疫苗中有大块和紧凑的聚集体，是否所有的活性成分都能通过针筒的针头?免疫反应和治疗效果是否会因此降低?

在一项关于明矾沉降行为的研究中，辉瑞发现，由于沉降过程是逐渐变化的，所以了解它们变化的参数并能够测量它们是很重要的。辉瑞随后解释说，Turbiscan®(法国Formulaction)提供了一种分析这些参数的新方法。

辉瑞研究的细节:

在辉瑞公司出版的《磷酸铝沉淀行为的调查:pH值、离子强度和模型抗原的影响》一书中，瑞辉研发团队评估了含有铝盐(明矾)等佐剂疫苗的物理特性。他们指出，“取决于配方条件和佐剂颗粒的静电相互作用，疫苗的悬浮液可能在絮凝状态(形成小块)和抗絮凝状态之间过渡”。

在辉瑞的出版物中，他们将“实际配方参数的影响，包括pH值、离子强度和模型抗原的存在等，与磷酸铝悬浮液的沉降行为相关联”。

他们的结论是:“利用基于沉降分析的工具(Turbiscan®)预测系统的絮凝状态，我们开发了一种表征明矾悬浮特性的新方法。”

TURBISCAN:一种评价疫苗稳定性的新方法

Turbiscan能够在不稳定现象出现的早期阶段，准确地检测颗粒沉降、颗粒尺寸增加如絮凝和聚结等现象。

Turbiscan使用静态多光散射原理与垂直扫描仪相结合的测量方法。适用于检测和测量从10纳米到几百微米的颗粒大小的分散体系，监测颗粒尺寸随时间的演变，评价团聚(或絮凝)，聚集，沉降速率和沉积物厚度等。

快速控制疫苗沉淀和再分散的解决方案。

为了确保疫苗的活性成分能够通过针头进入人体，科学家们找到了一种方法来控制摇晃时沉淀物的行为。这种方法称为可控絮凝。通过控制某些参数(pH值或离子强度)，使粒子不会紧密地粘在一起，更容易重新分散，这些絮凝体被称为松散絮凝体，它们在瓶子底部沉降得更快，由于含有大量的水，所以体积更大，沉积层更厚。

当这种疫苗在注射前被手动震动时，絮凝体很容易破碎并在小瓶中重新分散，这保证了疫苗在注射到体内时产生良好的免疫反应。

确定疫苗沉淀量的传统方法(沉淀物体积比SVR)是在沉淀完成后测量其高度，这个实验方法需要长达24小时。SVR值越小，沉积物越疏松，可再分散性越好。

借助Turbiscan，一种更快的评价方法已经被开发出来

Turbiscan不是在24小时后测量总沉淀体积，而是测量原始样品的沉降速率，不需要样品制备，所以使用Turbiscan可以让配方师在30分钟内确定样品的稳定性和再分散性。

Turbiscan是一种强大的工具，可用于任何乳剂或分散体，在制药工业中有多种应用，可用于配方开发过程、常规测试或质量控制中。我们的客户可以全面和快速表征他们的配方稳定性。Turbiscan的一次测量可以在30秒内完成，使用Turbiscan测量稳定性和进行货架期研究比简单的视觉分析快200倍。

沉淀现象的Turbiscan数据图

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