基本信息
- 项目名称：
- 注射剂中热原专用超滤膜及在线检测仪
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品设计的内毒素专用超滤膜以及在线内毒素检测仪器，从根本上解决了超滤技术在注射剂生产中的热原去除难题，在线检测仪器实现了内毒素污染状况的实时监控，提高注射剂用药安全性。这两件发明的有机组合串联，达到了热原指标零风险生产的最高技术要求，使注射液生产过程体系能够保障内毒素含量达到免检的安全限量要求，确保注射液产品质量。
- 详细介绍：
- 1.内毒素专用超滤膜 脂多糖结构的内毒素在水溶液中团聚成胶团状缔合物，在膜分离过程中，胶团与膜接触时会影响其存在形式，其外缘亲水链如果与膜的亲合力很强，团聚分子会因糖链与膜之间过强的亲合力而分散，改变了团聚状态，因此，一般超滤膜截留的是在膜表面分散的单分子。 本项目发明的关键在于，调节膜材质，减小超滤膜对胶团外缘糖链的亲和力，使内毒素在膜表面仍呈团聚态，从而实现对团聚大分子的截留。膜材质及膜孔径的优选，使大孔径膜在实现去除热原的同时，不会对一般中药成分（如人参皂苷类成分等）造成明显影响。 内毒素专用超滤膜孔径为5-20万分子量，试验中测得内毒素去除率达90%以上，对中药成分（如三七或人参成分）无明显影响，；待测药液（内毒素浓度5-5000EU/ml），超滤后（可二级超滤）内毒素浓度在安全限度之内 2.内毒素在线监测仪 实验中偶然发现内毒素的粒径分布与内毒素浓度具有相关性，高浓度内毒素的粒径分布主要在200~500 nm之间；低浓度内毒素的粒径主要分布于10~20 nm和200~500 nm之间，因此本项目从内毒素存在的胶粒光学特征中获得启发，依据激光散射技术，研制符合注射剂生产中的内毒素检测的专属仪器，此仪器应以控制注射剂生产中内毒素污染为目标，其特征为在线、快速、高灵敏，且价格低廉，实现生产线中的内毒素在线监控。 2.1 新型内毒素检测仪的研制 2.1.1针对细菌内毒素团聚后的光学特征，使用高性能硬件，优化光路和散射光接收器，提高内毒素检测灵敏度，并匹配适于内毒素粒径分布的计算分析软件。进一步对检测器结构进行改造，适宜于在线检测，并设计预警软件，对生产线中实时取样的样品液中的细菌内毒素采用检测曲线控制，设定安全范围，从而实现在线检测、预警一体化的细菌内毒素检测仪器。 2.1.2内毒素检测仪装置结构 此新型的内毒素在线检测的内部构造包括：光源、光束处理单元、在线检测池、散射光接收器及相应的数据转换处理系统。 光源采用波长632.8nm的He-Ne激光器双光束，只选择颗粒真正产生的单散射信号部分，去除干扰信号，激光源在降低对样品热效应的同时，加大功率，并针对样品，选择合适的发射功率和波长，自动调节激光衰减； 对散射光接受器为光电二极管(APD)检测器，多角度多点接收，暗基数小，灵敏度高，速度快，性能稳定，通过光电二极管将散射光信号接收并转换成电信号，并配有相应的电信号放大器。 数据处理器是对光强转化的电信号，经自相关运算得到相关曲线，再由相应的软件分析出平移扩散系数，最后经stoken-Einstein公式，计算出粒径分布。 2.1.3检测池在线性改造 目前粒径检测仪中所采用的检测池，均是针对样品离线检测而设计的,此检测池通过外加样品，将样品池放于检测器中进行检测，无法避免环境中微粒对检测结果的影响；在对不同样品测试时，还需要通过清洗，更换药液，容易引起待检测样品之间的交叉污染，此检测池无法满足注射剂的在线检测的要求. 经过本项目组的试验考察，根据注射剂生产线特点，研制出适于注射剂生产线中在线检测的样品检测池，采用类似流动比色池的方法，与检测样品溶液直接连接，实现注射剂生产的在线监控.此检测池可以实线与生产线的同步连接、监控，根据注射剂品种设置采样点间隔，关闭进液口和出液口，使待检测溶液呈现静止状态，对注射剂内毒素污染状况进行监控. 2.1.4在线预警软件 根据内毒素粒径分布峰强度、粒径分布范围与内毒素浓度的相关性。分别检测不同细菌内毒素浓度粒径分布图，并制作各浓度标准图谱，在对注射剂进行生产线在线监控时，对实时监控的粒径分布图与内毒素超标图谱进行相似度计算，当相似度大于0.9时，触发预警开关. 对注射剂生产过程监控时，当细菌内毒素浓度超过注射液限度值时，粒径分布峰会发生明显变化，同时相似度曲线发生大幅波动，触发预警系统，从而关闭生产管路，及时发现污染，最大程度的保证已生产出成品的安全性，减少企业的经济损失。 2.1.5内毒素检测仪样机 本项目组研制出的内毒素检测仪是世界首台基于内毒素在溶液中存在状态，能实现在线检测的内毒素检测仪。测试过程在电脑控制下全自动完成，自动选择最佳测试参数（如通道数、延时时间等），工作稳定可靠，操作方便 ，测试速度快，每测一个样品只需2～5分钟，可多次全自动连续测试，达到最佳的测试精度和重复性。 ①技术性能：在3min内可以完成样品取样、检测、结果输出，并通过预警曲线反映制剂中细菌内毒素的水平，其检测最低限达到0.25EU/ml，在注射用水（0.5EU/ml）及制剂的安全范围之内。 ②技术参数：仪器检测指标：1、粒子检测范围：1-1000nm 2、波长准确度：误差≤0.1° 3、细菌内毒素检测限：≤0. 25EU/ml 4、细菌内毒素浓度范围：0. 5-100EU/ml 5、重现性：重现性的典型误差均小于1% 6、样品检测周期：1-3分钟。 7、准确度：小于国际标准ISO13321允许误差范围； 8、仪器检测类型：固定比色池与连续检测的流动检测池在线监控指标：1、在线检测结果与离线检测结果的差异性低于5% 2、检测池流速可调，样品异常在6分种内完成报警 3、检测池体积：0.5-5ml 4、预警限度范围：与内毒素超标图谱相似度大于0.9或内毒素含量变化超过50%，自动预警软件 5、连续检测频度：次/5-10分钟，具体由实际生产条件确定。 ③技术水平：此仪器对细菌内毒的检测充分考虑了注射剂特别是中药注射剂的生产特点，这在国内外将是首次以检测细菌内毒素的粒径分布特征，检测周期低于3min，已经研制出的内毒素检测仪灵敏度达到目前注射用水内毒素含量限度指标（0.5EU/ml），超过制剂内毒素含量限度指标（1-10EU/ml）
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.作品设计、发明的目的（1）热原专用超滤膜：特异性地去除中药注射液中的热原，且对中药成分无明显影响，使制剂过程零风险（2）在线监测仪：在不消耗试剂，不污染药液的基础上，快速、连续、在线检测注射液中内毒素是否超标 2.基本思路（1）热原专用超滤膜：内毒素在溶液中呈团聚态，通过优选膜材质，调节膜材质中亲水与疏水材料的比例，优选膜孔径，使得注射液中内毒素很好地去除，有效成分基本不受影响。（2）在线检测仪:实验偶然发现内毒素在溶液中呈团聚态，根据其光散射特征优化普通检测仪的软硬件，制得可以快速检测和在线监控与预警的高灵敏度内毒素检测仪。 3.创新点 截留热原的模式创新、内毒素检测原理有独特的原创性；应用领域创新；技术创新。 4.技术关键 4.1通过优选膜材质及膜孔径，不破坏内毒素在膜表面的团聚态，实现截留大分子的目的，且对一般中药成分无明显影响 4.2提高各硬件性能，优化光路和散射光接收器，提高内毒素检测灵敏度，保证稳定性，对检测器结构进行改造，实现在线检测。 5.主要技术指标 5.1热原专用超滤膜孔径为5-20万分子量、内毒素浓度为5-5000EU/ml的待测药液超滤后浓度在安全限度之内。 5.2检测最低限度达到0.25EU/ml
科学性、先进性
- 本作品研制出截留团聚态大分子的内毒素专用超滤膜，并设计出细菌内毒素在线检测仪，保障注射剂生产体系中热原指标零风险。 专用膜截留模式具有创新性，去热原效率也超出常规大孔径膜的效果；内毒素检测仪的检测原理独创，仪器结构改造时进行系列技术创新，可将研究结果转化成产业应用，对注射剂产业意义重大。 1.本项目研制出的混合材料超滤膜，使内毒素在膜表面仍以聚合态存在，从而以截留团聚态大分子的方式进行超滤，能保证中西药成分较好保留的同时，对注射剂中内毒素进行特异性地去除。 2.本作品设计的内毒素专用超滤膜以及在线内毒素检测仪，从根本上解决了超滤技术在注射剂生产中的热原去除难题，在线检测仪实现了内毒素污染状况的实时监控，提高注射剂用药安全性。这两件发明的有机组合串联，达到了热原指标零风险生产的最高技术要求，使注射液生产过程体系能够保障内毒素含量达到免检的安全限量要求，确保注射液产品质量。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品正申请3项专利，拟6月份提交申请。江苏省食品药品检验所对热原专用膜和常州先锋超滤膜的内毒素去除效果、丹酚酸B透过率及热原在线检测仪灵敏度进行鉴定，热原专用膜内毒素去除率大于99.75%、丹酚酸B透过率87.65%；常州先锋超滤膜内毒素去除率大于99.34%、丹酚酸B透过率30.46%；热原在线检测仪灵敏度在0.5EU/ml以上。本发明超滤膜已进行技术服务。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 本发明超滤膜已进行技术服务（参见与中国中医科学院西苑医院张鹏教授的合同）
作品可展示的形式
- 实物、产品、现场演示、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.使用说明 内毒素专用超滤膜替代常规的微孔滤膜，在去除微粒的同时可除热原。 内毒素在线检测仪，通过并联管路将生产线中的药液实时取样进入流动检测池，检测内毒素特征粒径分布，通过数据分析器与各浓度内毒素分布曲线进行相似度分析，当超过内毒素限值，预警开关开启，关闭蠕动泵，停止生产线超滤。 2.技术特点与优势 专用超滤膜解决了一些注射剂因常规超滤膜对有效成分透过有影响而应用限制的难题。 检测仪首次实现在制剂生产中细菌内毒素的实时监控，一旦出现污染，预警激活，关闭生产线，使污染降至最低。 3.应用范围与市场前景 注射剂生产线数量达数千条，以每年换膜二次计算，膜市场近4千万元。且能解决目前十多个含人参皂苷的常用中药注射剂无法用超滤技术保障产品质量的难题。 新型检测仪的潜在市场使用量将达数千至近万台，批量生产后不会为企业增加多少经济负担，产品市场份额10亿以上。
同类课题研究水平概述
- 近年来，中药注射剂的安全性备受关注，甚至已上升到了社会问题，其中热原反应是最常见的不良反应之一。热原反应能使人体体温明显升高，老弱体差者有时甚至会出现休克等严重问题,因此在制剂采用一系列措施去除热原时应树立零风险的意识。 1.热原去除方法 中药注射剂中内毒素去除通常采用活性炭吸附法。但由于活性炭吸附法受饱和吸附量的限制，在突发污染使药液内毒素含量异常升高时，难以保证药液中内毒素的有效清除。 超滤法是被国际上公认为本世纪最有发展前途的一项重大生产技术，利用超滤技术，可以在保留小分子成分的同时有效去除内毒素，这与吸附法相比更符合中药注射剂安全用药零风险的理念。 2.细菌内毒素的检测方法 目前对热原或细菌内毒素的检测可以分为两个类别：定性检测、定量检测。药典检测方法目前仍是以家兔法，此法干扰因素多，灵敏度差，特别是对退热作用的药物或清热解毒类的中药注射剂，可能还会出现假阴性。 药典内毒素检测均采用鲎试剂法，可半定量或定量，但此方法缺点是准备期长，检测耗时，费用高，不能快速、连续、在线检测。 其它方法的研究较多但未能形成应用，其中有些是鲎试剂法的改良，如激光散射粒子计数法。另一些方法与鲎试剂法相比，不能克服需添加试剂或使用昂贵仪器等缺点，或无法达到对样品直接检测或在线检测的技术要求，如荧光探针标记法用L-甘油酸-D-甘露庚糖为荧光标记对内毒素定量分析。气质联用检测内毒素根据内毒素结构裂解碎片进行检测；电化学感应器检测内毒素基于发酵菌的电化学感应器；电化学阻抗谱在电化学检测器点击表面修饰脂多糖识别集团；变异萤火虫荧光素酶鲎试剂法和生物荧光法相结合对内毒素进行检测。 目前纳米粒子特征即粒径分布的检测方法也呈现多样化，如透射电子显微镜法、荧光显微法等，但上述方法大多数适宜于晶体化固体微粒，内毒素有着较好的水溶性，为胶体粒子，此类方法难以应用。
