法國高端納米技術儀器沖向抗病毒疫苗研究的前線
自從2019年12月新型冠狀病毒肆虐武漢以來，全國確診病例已經超過8萬人，數十名醫(yī)生犧牲在抗疫前線。在全中國人民以壯士斷腕的氣魄，眾志成城，以巨大的代價取得疫情控制的階段性勝利的同時，病毒開始在全世界蔓延開來。研制新型抗病毒疫苗正在世界各地緊鑼密鼓地進行。
納米制劑是一個復雜的系統，其物理化學性質決定了其治療效果和安全性。疫苗屬于納米級別的顆粒，顆粒大小和形狀對產生的免疫反應起著至關重要的作用。此外，抗原的完整性也是生產納米疫苗時需要控制的一個關鍵方面。然而，缺乏成熟的物理化學性質的分析方法阻礙了新療法進入市場，所有目前的測定工作仍然面臨挑戰(zhàn)。
在這個關鍵時期，近一期的《Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis》雜志(1)發(fā)表了法國和西班牙的科學家共同開發(fā)的在GMP環(huán)境中生產基于艾滋病毒（HIV）納米顆粒的新型疫苗的可靠方法。利用法國高端技術公司(Cordouan Technologies)動態(tài)光散射(DLS)納米和zeta電位分析儀證實，對于接近180nm的多分散顆粒(< 0.2)，DLS可用作中試生產工廠的質量控制技術（圖1），并且采用非對稱流場流分餾(AF4)等方法驗證了這一結論。結果顯示，顆粒在60至700nm之間呈單峰分布，其中大多數(> 90%)的粒度小于250nm，對照組和負載了抗原的納米顆粒存在顯著差異。 抗原的存在導致較大顆粒的形成，減少了小顆粒的數量，并使形狀從球形變?yōu)闊o規(guī)則螺旋結構。
圖1 .用Vasco納米粒度儀批次模式測定的負載納米疫苗制劑（黑線）和對照組（灰線）信號的比較
DLS和AF4技術的結合使用表明，所研究的聚合物納米顆粒具有高度的均一性和批間可重復性。對于負載的納米顆粒尺寸和粒度分布，批次間的偏差低于16％，多分散指數范圍為0.1至0.2。因此，DLS被證明是控制納米粒度的有價值的常規(guī)技術。
圖2. 30nm+100nm的NIST標準物質混合樣品
- 黃色峰是歐洲島國DLS納米粒度儀三種計算模式的測定結果；
- 藍色（Pade-Laplace）和綠色（SBL）是法國Vasco的兩種計算結果。
眾所周知，常規(guī)DLS技術分辨率并不高，而低分辨率會掩蓋更復雜的粒徑組成，并且可能導致誤判。因此，盡管多分散性相對較低（<0.2），但基于高斯分布的累積量模型（Cumulants）并不完全適用。實驗證明，無論是常規(guī)模型(General Purpose)，還是多峰模型(Multimodal)或Contin算法，即使熟知的DLS納米粒度分析儀也不能對30nm和100nm的NIST標準乳膠顆粒的混合樣品給出正確的結果（圖2），而Vasco（Vasco Kin）卻能完全分辨開這兩種標準乳膠顆粒，驗證了Vasco軟件專有的BSL算法和Pade-Laplace算法具有超高分辨能力（圖3，圖4）。
圖3. Vasco增強型納米粒度分析儀（左）和Vasco Kin原位時間分辨納米粒度分析儀（右）。
圖4. 用Vasco Kin動態(tài)監(jiān)測樣品粒度變化。在30秒的時間切片（下圖）中，兩種小于100nm的顆粒峰值分別為22.36nm和59.03nm，峰-峰比小于1:3（右上圖）,體現了極高的分辨能力。
VASCO KinTM是一款獨特的功能齊全的時間分辨納米粒度分析儀（圖3），它充分利用了先進的單模光纖將DLS測量帶入過程監(jiān)控領域。 憑借其創(chuàng)新的探頭，它可以非常簡單地結合到現有的實驗裝置中，進行原位非接觸遠程測量，進行粒度變化的動力學測定，為用戶提供最大的測量靈活性，以監(jiān)控和改善工藝。它為制藥行業(yè)的反應監(jiān)測和藥瓶中的蛋白質聚集體納米階段的生成監(jiān)控，甚至與其它生化分析技術手段聯用提供了技術基礎（圖5）。
圖5. Vasco Kin與其它生化分析儀器的聯用。
注射用生物制藥產品中蛋白質和活性成分（API）的聚集仍然是影響疫苗產品穩(wěn)定性和可用性的主要問題。蛋白質聚集可以發(fā)生在蛋白質治療藥物生命周期的所有階段，包括狀態(tài)，復性，提純，滅菌，運輸，儲存和交付過程。流感疫苗針劑（見圖6-左下）是由多種不同成分混合而成的，包括培養(yǎng)基、去活化病毒和幾種賦形劑。從塑料透明包裝中取下疫苗注射器（圖6左下），并將其放置在Vasco Kin探頭前面6cm處的專用支架上（圖6右上）即可透過玻璃針管進行粒度分布測量（圖6右下），不需要取樣。驗證實驗表明，即使不拆除塑料透明包裝進行測試，結果與拆除包裝后的也非常一致(2)。
圖6. 對流感注射疫苗中存在的蛋白質聚集體的非接觸測量
圖7. 原位測定分別儲存在冰箱和儲存在室溫8個月的流感疫苗的粒度分布變化
將流感疫苗分別儲存在7℃的冰箱和室溫下8個月，在相同的條件下，原位測定兩個疫苗中的納米顆粒，粒度分布結果如圖7所示，二者產生了巨大差別。
法國高端技術公司（Cordouan Technologies）利用他們擅長的激光/應用光學知識，創(chuàng)新性地開發(fā)的增強型DLS納米粒度分析儀VascoTM系列用于復雜介質中納米顆粒的粒度表征，其性能遠優(yōu)于目前市面上流行的動態(tài)光散射法納米粒度儀。經過短短十幾年的發(fā)展，Cordouan Technologies構建的表征納米和納米材料的創(chuàng)新解決方案已經成為N3世界（納米顆粒、納米材料、納米技術）的參考標準，為新冠病毒疫苗的研發(fā)、工藝控制和終產品的檢驗和安全儲存提供了有效的技術保證。
延伸閱讀：
1. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2019.113017
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