Polysorbate, thông thường được biết đến với tên Polysorbate 20 (Tween 20) hoặc Polysorbate 80 (Tween 80), là một chất bảo quản không cationic phổ biến trong ngành công nghiệp dược phẩm. Nó được sử dụng như một phần tử hỗ trợ trong các công thức thuốc khác nhau để tăng khả năng tan, tính ổn định và cách giao thuốc. Polysorbate đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định các sản phẩm dược phẩm dựa trên protein bằng cách ngăn ngừng tập hợp và biến chất của protein trong quá trình bảo quản và sử dụng. Tuy nhiên, một thách thức quan trọng trong việc sử dụng Polysorbate là khả năng của nó bị phân hủy, đặc biệt là bởi các protein tế bào chủ nhà có khả năng thủy phân (HC Polysorbate). Sự phân hủy này có thể ảnh hưởng đến tính ổn định của protein và dẫn đến sự hình thành các hạt không mong muốn, cuối cùng làm ảnh hưởng đến hiệu quả và an toàn của sản phẩm dược phẩm.
Cơ chế phân hủy
Sự phân hủy của Polysorbate bởi các protein tế bào chủ nhà có khả năng thủy phân liên quan đến việc thủy phân các liên kết este trong phân tử Polysorbate. Polysorbate là các este polyoxyethylene sorbitan của axit béo được tạo ra từ sorbitol và axit oleic. Các liên kết este này dễ bị phân cắt trong môi trường có enzym, như lipase và esteraza, thường hiện diện dưới dạng tạp chất hoặc protein dư từ nền tảng tế bào chủ nhà được sử dụng trong sản xuất dược phẩm sinh học.
Sự phân cắt thủy phân của Polysorbate dẫn đến sự giải phóng axit béo tự do, ban đầu là một phần của phân tử Polysorbate. Các axit béo tự do này ít hòa tan trong nước và có thể tích tụ theo thời gian, dẫn đến sự hình thành các hạt nhỏ, không hòa tan. Các hạt này có thể có kích thước từ siêu nhỏ đến có thể nhìn thấy và có khả năng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, an toàn và hiệu quả của sản phẩm dược phẩm. Sự phân hủy của Polysorbate và sự hình thành các hạt không mong muốn thường được quan sát trong quá trình bảo quản lâu dài của sản phẩm dược phẩm, làm cho nó trở thành một vấn đề quan trọng đối với các nhà sản xuất dược phẩm.
Tác động đến tính ổn định của protein
Polysorbate được sử dụng rộng rãi trong các công thức thuốc dựa trên protein vì khả năng của nó tạo thành một lớp bảo vệ xung quanh các phân tử protein. Lớp bảo vệ này ngăn chặn sự tương tác giữa các phân tử protein, sự tập hợp và biến chất, đảm bảo tính ổn định của sản phẩm dược phẩm dựa trên protein. Tuy nhiên, khi Polysorbate bị phân hủy do sự hiện diện của các protein tế bào chủ nhà có khả năng thủy phân, khả năng của nó bảo vệ protein bị ảnh hưởng.
Sự hình thành axit béo tự do do sự phân hủy của Polysorbate có thể làm gián đoạn lớp bảo vệ xung quanh các phân tử protein. Sự gián đoạn này có thể làm lộ ra các protein để tương tác không mong muốn, dẫn đến tập hợp và biến chất. Do đó, tính ổn định của protein bị ảnh hưởng và hiệu quả của sản phẩm dược phẩm có thể bị giảm đáng kể. Ngoài ra, sự hiện diện của các hạt được tạo ra từ axit béo tự do có thể dẫn đến sự không ổn định vật lý, ảnh hưởng đến ngoại hình và cách sử dụng của thuốc.
Chiến lược kiểm soát và giảm thiểu
Các nhà sản xuất dược phẩm nhận thức về khả năng phân hủy của Polysorbate trong sản phẩm dược phẩm và sử dụng các chiến lược khác nhau để kiểm soát và giảm thiểu vấn đề này:
1. Công nghệ cơ khí protein: Phát triển các biến thể protein ổn định hơn và ít dễ bị tập hợp hoặc biến chất khi có Polysorbate bị phân hủy.
2. Sử dụng các biến thể ít thủy phân: Chọn các dạng Polysorbate có khả năng thủy phân giảm, chẳng hạn như Polysorbate 80 với mức độ axit béo tự do thấp hơn.
3. Tinh lọc và loại bỏ protein tế bào chủ nhà: Sử dụng các kỹ thuật tinh lọc tiên tiến để loại bỏ các protein tế bào chủ nhà có khả năng thủy phân trong quá trình sản xuất dược phẩm sinh học.
4. Điều kiện bảo quản: Bảo quản sản phẩm dược phẩm dưới điều kiện kiểm soát, chẳng hạn như nhiệt độ thấp hoặc trong môi trường chứa chất chống oxy hóa, để làm chậm quá trình phân hủy Polysorbate.
5. Phương pháp phân tích: Sử dụng các phương pháp phân tích mạnh mẽ để theo dõi sự phân hủy của Polysorbate và sự hình thành các hạt trong suốt thời gian lưu trữ của sản phẩm.
Kết luận
Sự phân hủy của Polysorbate bởi các protein tế bào chủ nhà có khả năng thủy phân trong sản phẩm dược phẩm là một vấn đề quan trọng trong ngành công nghiệp dược phẩm. Sự phân hủy này có thể dẫn đến sự hình thành các axit béo tự do ít hòa tan và các hạt, làm ảnh hưởng đến tính ổn định và hiệu quả của sản phẩm dược phẩm dựa trên protein. Để giải quyết vấn đề này, các nhà sản xuất dược phẩm sử dụng các chiến lược khác nhau để kiểm soát và giảm thiểu sự phân hủy Polysorbate, đảm bảo chất lượng và an toàn của sản phẩm của họ. Các nỗ lực liên tục trong lĩnh vực này nhằm cải thiện tính ổn định của các công thức chứa Polysorbate và nâng cao khả năng bảo quản lâu dài của sản phẩm dược phẩm dựa trên protein.