生物制品中内毒素的危害及其去除方法的研究进展

生物制品中内毒素的危害及其去除方法的研究进展

周海娇 ,王海军 ,樊世才

正大天晴药业集团股份有限公司  江苏省连云港  222000

摘要：生物制品生产过程中中会有很多细菌在死亡或者分解后释放出各种毒素，这些毒素残留于生物制品中，会对机体内的单核进行作用，一旦细胞因子过量就会对有机体造成损害，也会引起有机体严重的病理反应，甚至危及生命。我们要深入了解生物制品中毒素的危害，研究各种纯化分离方法来去除毒素，达到药品规定的毒素含量，方可投入市场让人们使用。

关键词：生物制品；毒素；危害；去除方法；研究

一、引言

生物制药过程难免因为人为因素和外界环境因素导致不可避免的细菌污染从而导致毒素产生，比如革兰氏阴性菌细胞在死亡或者分解后就会释放一种内毒素。一般来说，适量的细胞因子可以激活有机体的免疫系统，对有机体是大有裨益的，但是过量的细胞因子就会引起有机体的严重病理反应，导致各种症状发生，危及有机体的生命和健康。在对生物制品中的毒素进行分离以及认识的过程中，务必要对内毒素有效去除并且达到药品规定的内毒素含量标准，才能放心使用。

二、内毒素概述

所谓内毒素是革兰氏阴性菌引发的脂多糖，有耐高温的属性，只有在250摄氏度的高温条件下灭菌才能成功，并破坏其生物活性，否则就难以彻底清除。内毒素会因为细菌种类的不同而存在一些差异，比如临床症状会有很大不同。但是主要会呈现出腹泻、发热、败血症情况。当内毒素入侵有机体的不同组织和器官之后，所表现出的致病情况也有差异。外毒素与内毒素是不同的，外毒素主要由革兰氏阳性菌引发的，部分也可以由革兰氏阴性菌引起，主要的成分是蛋白质，外毒素对化学物质和热源非常敏感，可以很容易丧失活性，这一点与内毒素有很大差别。使用一定浓度的甲醛溶液处理后可以让外毒素完全失去活性，可以增强抗原性，诱使有机体产生抗毒素。

内毒素致病的反应有很多，常见的有发热反应，休克反应。发热反应是微量的内毒素就可以引起的症状，体温上升源自内毒素中的脂多糖结合了蛋白质、白细胞分化抗原所引发的生理过程，当有机体受到了内毒素的感染，就会刺激免疫系统抵抗入侵的细菌并且伴随炎症反应，在细胞因子的作用之下，作用于宿主下丘脑的体温调节中枢受到干扰，就会促使有机体的体温升高。休克反应是有机体中入侵了大量的革兰氏阴性病原菌，释放的大量脂多糖随之进入血液，使有机体发生内毒素血症。当这些有机体中的内毒素作用于巨噬细胞、中性粒细胞、内皮细胞、血小板等凝血系统之后，会产生肌肽、前列腺素等活性物质，这些物质都可以作用于下血管中，表现出低血压、缺氧、酸中毒等功能性紊乱的微循环障碍，这个过程就是休克反应。在有机体的治疗进行一段时间之后，会让大量的细菌死亡，导致血液中的内毒素持续升高，加重了以上微循环障碍反应。在动物实验中，内毒素可以导致动物多个系统的多种疾病，包括但不限于肝肺损伤、感染性休克、酸中毒以及全身多功能脏器衰竭等情况。

三、内毒素的去除方法研究

首先是过滤法。这种方法是伴随膜分离技术的发展而不断适用的，生物制药中去除内毒素的过滤法应用越来越多，使用超滤膜对狂犬病疫苗进行浓缩超滤，内毒素的检测结果显示可以有效去除高达98%左右的比例，在对甘草酸中的内毒素进行超滤时，超声作为辅助，通过实验结果显示有效去除内毒素高达93%左右。可以说，过滤法是利用分子量的大小来去除内毒素，在水溶液以及小分子的溶液中非常有效，在蛋白质等大分子的物质中适用效果就会大打折扣，会导致大量的有效分子流失。

其次是吸附法，这种方法是一个大类，其中又包含了活性炭吸附法以及亲和吸附法。在活性炭吸附法中，活性炭的表面积大和吸附能力强的优点被极度发挥，并且活性炭成本低廉，操作简单，这些都是其在现实应用中广泛推广的原因所在。在内毒素去除方面，活性炭适合去除低分子量的内毒素，尤其是低分子量的疏水性内毒素，并且在微酸的环境下去除效果最为理想。在使用这种方法时，对热毒宁的进行去除研究，其内毒素的去除率可以达到79%左右，而牛血清蛋白中的内毒素去除率则为33%左右，牛血清红蛋白中的内毒素去除率为51%，溶菌酶溶液中的内毒素去除率达到了216%，效果显著。但活性炭非选择性的特征会导致蛋白过多损失，如果样品在后期无法除去活性炭成分，就会影响生物制药的后续适用。而亲和吸附法采用种类繁多的吸附剂，可以在以琼脂糖为基质的条件下，通过与内毒素的差异作用来配合发生作用。吸附剂配基携带正电荷，内毒素携带离子，吸附剂对内毒素有高度的特异性和选择性，就会在目标蛋白较少流失的情况下，更有效去除制剂中的内毒素。比如脱氧胆酸、聚二甲亚胺和各种氨基酸为配基的亲和吸附剂，去除内毒素的时候，配基所携带的正电荷对去除内毒素十分有效。

最后是离子交换层析法。通过带电溶质分子与离子交换溶剂中的可交换离子进行交换之后，达到纯化目的。内毒素在PH>2时带负电荷，与阴离子交换介质有较强的结合能力，在目标物质流过或者洗脱后，用高盐缓冲液去除，这是离子交换法的基本原理。这种方法由于样品和内毒素的等电点不同，选择不同的阴离子和阳离子来交换介质，让内毒素分离的过程也让蛋白得到纯化。用离子交换层析法来去除百日咳和丝状血凝素中的内毒素，基本上达到了国外联合疫苗的实施标准，在纯化后也可以保持良好的生物活性。在去除重组巴西坚果过敏原蛋白溶液中的内毒素时，去除率接近百分百。

综合以上几种方法，可以说超滤法和活性炭吸附法对目标分子的非特异性选择方面有所劣势，在去除内毒素的过程中会导致有效分子的流失，而且活性炭吸附法处理过的样品无法去除活性炭成分，导致产品后续无法使用。亲和吸附法和离子交换法对生物制品中的内毒素特异性和选择性要求低，可以最低程度损失目标蛋白，并且有效去除了生物制品中的内毒素，也是非常好地去除内毒素的方法。应当说，内毒素存在于人们的生活中，适量的内毒素可以促进细胞因子的活性，激发免疫系统的活力，对有机体是十分有帮助的，但是过量的内毒素则起到了相反的作用，会导致有机体严重疾病的发生概率，因此控制生物制品中的内毒素非常重要。研究一般采取各种动物来进行，在细菌内毒素检测方面也投入了大量的时间和心血，但是很多检测方法还不够完善，没有一种检测方法是最科学且没有缺点的，因此我们要逐步提高实验研究的力度，不断改进实验方法，尝试各种技术，将内毒素的检测方法优化升级。相信在不远的将来，内毒素的检测方法可以在众多研究者的共同努力之下，攻克万难，保证生物制品的安全同时做好技术的革新。

四、结语

生物制药中每一个环节都可能污染内毒素从而导致产品不合格或者不达标，这就会给生产企业带来巨大的经济压力和损失，会导致企业的生产进度以及社会信誉大受影响，为了解决这一问题，国家有关监管部门对生物制品的质量要求不断提高，目的就是为人民群众提供质量可靠的生物制品，从事生物制品的人员必须要了解国家对内毒素的控制标准和要求，控制产品中的内毒素含量，从而保证使用者的安全。

参考文献：

[1]李存雨.超滤技术在生物制品中去除内毒素的应用[J].中国药业，2020（14）：89.

[2]李妙雷.离子交换层析法在生物制药中去除内毒素的应用[J].中国药学杂志，2020（22）：67.