
在微生物領(lǐng)域中,微生物致病菌是指能夠侵入人體、動(dòng)物或植物體內(nèi),引發(fā)感染并導(dǎo)致疾病的微生物,常見(jiàn)的包括細(xì)菌(如沙門氏菌、大腸桿菌)、真菌(如白色念珠菌)、病毒(如桿狀病毒)等。這些微生物雖具有致病性,但在嚴(yán)格的安全管控下,其相關(guān)制劑在醫(yī)藥研發(fā)、農(nóng)業(yè)植保、食品檢測(cè)等行業(yè)有著重要應(yīng)用——醫(yī)藥領(lǐng)域可用于疫苗研發(fā)、抗菌藥物篩選;農(nóng)業(yè)領(lǐng)域可制備生物農(nóng)藥防治病蟲(chóng)害;食品行業(yè)則可用于致病菌檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)品的研發(fā),為食品安全防控提供技術(shù)支撐。噴霧干燥技術(shù)因具有干燥速度快、產(chǎn)品易儲(chǔ)存、可規(guī)?;a(chǎn)等優(yōu)勢(shì),成為微生物致病菌相關(guān)制劑的重要制備手段。那艾儀器找一些噴霧干燥機(jī)的案例。
第一個(gè)案例是大腸桿菌O157:H7噬菌體雞尾酒微球粉末的噴霧干燥制備,該案例來(lái)自2024年的最新研究文獻(xiàn),聚焦于食源性致病菌的替代治療方案研發(fā)。大腸桿菌O157:H7是典型的人畜共患病原菌,感染后可能引發(fā)溶血性尿毒癥綜合征等嚴(yán)重并發(fā)癥,而噬菌體雞尾酒作為抗生素的理想替代物,存在體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性差的痛點(diǎn)。為此,研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合某公司采用噴霧干燥技術(shù)制備微球粉末,以提升其穩(wěn)定性與體內(nèi)治療效果。
在制備過(guò)程中,首先進(jìn)行保護(hù)劑篩選,從殼聚糖、乳糖、海藻糖等多種材料中,確定海藻糖與亮氨酸質(zhì)量比9∶1的組合為最優(yōu)保護(hù)劑,能最大程度減少噬菌體活性損失。隨后通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)優(yōu)化工藝參數(shù),最終確定采用離心式噴霧干燥機(jī),設(shè)置進(jìn)料速度50%、海藻糖濃度2%、入口溫度130℃、噬菌體雞尾酒懸液與保護(hù)劑溶液體積比1∶50,在此條件下制備的微球粉末滴度損失僅為(0.623±0.235)log10 PFU/g,遠(yuǎn)低于未優(yōu)化工藝。產(chǎn)品特性測(cè)試顯示,微球粒徑分布在3-10μm,流動(dòng)性與分散性良好;穩(wěn)定性測(cè)試中,25℃保存6個(gè)月滴度損失僅(0.862±0.082)log10 PFU/g,而游離噬菌體同期損失達(dá)(2.017±0.188)log10 PFU/mL;模擬體液測(cè)試表明,該微球在胃液中孵育60分鐘僅輕微損失活性,而游離噬菌體全部失活,且對(duì)膽鹽也具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性。后續(xù)小鼠治療試驗(yàn)證實(shí),微球粉末灌服組的炎癥反應(yīng)更輕微,對(duì)大腸桿菌O157:H7的清除效果更優(yōu),為胃腸道致病菌的口服治療提供了有效劑型。
第二個(gè)案例是霍亂弧菌口服疫苗的超聲網(wǎng)式噴霧干燥制備,該案例來(lái)自2025年發(fā)布的疫苗研發(fā)文獻(xiàn),旨在解決傳統(tǒng)疫苗依賴?yán)滏溸\(yùn)輸?shù)男袠I(yè)痛點(diǎn)?;魜y弧菌作為引發(fā)霍亂的致病菌,其疫苗的熱穩(wěn)定性直接影響在低收入國(guó)家的普及,而傳統(tǒng)冷凍干燥技術(shù)存在冷凍應(yīng)激和復(fù)水效果差的問(wèn)題。某生物制藥公司聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了新型快速空氣網(wǎng)式噴霧干燥技術(shù),實(shí)現(xiàn)了霍亂弧菌口服疫苗的常溫穩(wěn)定制備。
該制備工藝采用超聲網(wǎng)式霧化器替代傳統(tǒng)壓力噴嘴,搭配高速干燥氣流與控溫冷卻系統(tǒng),構(gòu)建了低剪切、低熱量的干燥環(huán)境,避免疫苗活性成分受損。制備時(shí),先將霍亂弧菌菌液與海藻糖穩(wěn)定劑按特定比例混合,海藻糖添加量為菌液固含量的10%,以提升疫苗的熱穩(wěn)定性;隨后將混合液通入噴霧干燥設(shè)備,設(shè)置進(jìn)風(fēng)溫度為室溫、氣流速度30m/s,通過(guò)超聲網(wǎng)式霧化器將料液分散為粒徑小于5μm的霧滴,霧滴在高速干燥氣流中快速脫水,完成液-粉轉(zhuǎn)化。產(chǎn)品表征顯示,干燥后的疫苗粉末顆粒均勻,復(fù)水后細(xì)菌形態(tài)完整,無(wú)聚集現(xiàn)象;穩(wěn)定性測(cè)試中,疫苗在4℃、25℃和40℃條件下儲(chǔ)存1個(gè)月,均未出現(xiàn)明顯的抗原降解,細(xì)胞形態(tài)也無(wú)異常;ELISA功能檢測(cè)證實(shí),其抗原回收率與冷凍干燥制劑相當(dāng)。該技術(shù)制備的疫苗無(wú)需冷鏈運(yùn)輸,顯著提升了疫苗的全球可及性,為致病菌疫苗的規(guī)?;占疤峁┝诵滤悸?。
第三個(gè)案例是蘇云金芽孢桿菌Cry殺蟲(chóng)蛋白的噴霧干燥微囊化制備,聚焦于生物農(nóng)藥的抗降解性能提升。蘇云金芽孢桿菌產(chǎn)生的Cry蛋白對(duì)農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)具有特異性殺蟲(chóng)活性,但該蛋白易被紫外線、雨水等 abiotic 因素降解,影響田間防治效果。某農(nóng)業(yè)科技公司采用離心式噴霧干燥機(jī),以阿拉伯膠和麥芽糊精為包埋劑,制備了抗紫外線的Cry蛋白微囊制劑。
制備過(guò)程中,先優(yōu)化包埋劑配比,確定阿拉伯膠與麥芽糊精質(zhì)量比1∶2、總包埋劑濃度15%為最優(yōu)參數(shù),該配比能形成致密的微囊外殼,同時(shí)保證蛋白活性;隨后將Cry蛋白溶液與包埋劑溶液混合,攪拌均勻后通入離心式噴霧干燥機(jī),設(shè)置入口溫度120℃、出口溫度60℃、離心霧化轉(zhuǎn)速20000rpm、進(jìn)料速度15mL/min。工藝優(yōu)化后,微囊產(chǎn)品收率達(dá)82.6±3.12%,水分含量低于5%,粒徑集中在2-8μm,便于田間噴施。性能測(cè)試顯示,微囊化處理未改變Cry蛋白的作用機(jī)制,其晶體溶解、原毒素激活及受體結(jié)合能力與未包埋產(chǎn)品一致;生物活性試驗(yàn)中,對(duì)草地貪夜蛾的半致死濃度(LC??)與商業(yè)非包埋產(chǎn)品無(wú)顯著差異,但經(jīng)紫外線照射48小時(shí)后,微囊制劑的死亡率仍保持在85%以上,而未包埋產(chǎn)品僅為42%,抗紫外線降解能力顯著提升。該案例為致病菌來(lái)源的生物農(nóng)藥制劑優(yōu)化提供了關(guān)鍵技術(shù)參考,助力綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展。
以上三個(gè)案例覆蓋了醫(yī)藥、疫苗、農(nóng)業(yè)三大核心應(yīng)用領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)了微生物致病菌相關(guān)制劑的性能提升。噴霧干燥技術(shù)憑借其高效、可規(guī)?;膬?yōu)勢(shì),在致病菌制劑的穩(wěn)定化、功能化制備中展現(xiàn)出重要價(jià)值,未來(lái)隨著工藝的不斷迭代,有望在更多行業(yè)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用突破。
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