Calculation of dependences for estimating the amount of weight loss during lyophilization of diagnostic preparations

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In this study, we aimed to calculate dependencies for assessing the value of weight loss during lyophilization of diagnostic preparations depending on the drying temperature and time. A model solution for lyophilization was Hottinger broth with gelatin (1.5%) and peptone (10%) used as stabilizers. To achieve the aim, a full factorial experiment 23 was planned and implemented, the investigated factors in which were the temperature and time of final drying, as well as the amount of substance in the primary packaging. Using ampoules as containers for primary packaging, a regression equation was obtained. The conducted statistical processing of the obtained equation showed the feasibility of the developed mathematical model. According to the model, an increase in the drying temperature and time leads to a decrease in the amount of weight loss; however, weight loss increases under an increase in the amount of substance in the secondary packaging. As a result of the experiments, a correspondence between the experimental and calculated values of weight loss during drying was revealed. The effect of the height of the material under drying on the weight loss was studied when drying an equivalent amount of substance in vials. The developed mathematical model for drying in ampoules was modified to describe the process of lyophilization in vials. The experimental results confirmed the possibility of calculating weight loss during drying using the proposed model. The developed dependencies can be used for estimating the value of weight loss during lyophilization of various substances, which is of particular importance in terms of reducing costs when establishing the temperature and time parameters of drying new biological products and modifying production regimes when changing the amount of product, type of primary packaging or desorption conditions.

About the authors

A. V. Komissarov

Russian Research Anti-Plague Institute «Microbe»; N.I. Vavilov Saratov State Agrarian University

Email: Komissarov-9@yandex.ru

D. N. Bibikov

Russian Research Anti-Plague Institute «Microbe»

Email: rusrapi@microbe.ru

S. A. Badarin

Russian Research Anti-Plague Institute «Microbe»

Email: rusrapi@microbe.ru

N. V. Sinitsyna

Russian Research Anti-Plague Institute «Microbe»

Email: rusrapi@microbe.ru

N. I. Kostyleva

Russian Research Anti-Plague Institute «Microbe»

Email: rusrapi@microbe.ru

M. V. Ovchinnikova

Russian Research Anti-Plague Institute «Microbe»

Email: rusrapi@microbe.ru

G. I. Korovkina

Russian Research Anti-Plague Institute «Microbe»

Email: rusrapi@microbe.ru

O. S. Zinina

Russian Research Anti-Plague Institute «Microbe»

Email: rusrapi@microbe.ru

I. A. Plotnikov

Russian Research Anti-Plague Institute «Microbe»

Email: rusrapi@microbe.ru

A. K. Nikiforov

Russian Research Anti-Plague Institute «Microbe»; N.I. Vavilov Saratov State Agrarian University

Email: rusrapi@microbe.ru

References

  1. Гусаров Д.А. Лиофилизация биофармацевтических белков (миниобзор) // Биофармацевтический журнал. 2010. Т. 2. N 5. С. 3–7.
  2. Комиссаров А.В., Бибиков Д.Н., Волох О.А., Бадарин С.А., Синицына Н.В., Костылева Н.И.. Лиофилизация живых вакцин // Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А. Овчинникова. 2018. Т. 14. N 3. С. 56–73.
  3. Komissarov A.V., Bibikov D.N., Volokh O.A., Badarin S.A., Sinitsyna N.V., Kostyleva N.I., et al. Lyophilisation of inactivated vaccines // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2019. Т. 9. N 3. С. 403–419. http://doi.org/10.21285/2227-2925-2019-9-3-403-419
  4. Pikal M.J., Rambhatla S., Ramot R. The impact of the freezing stage in lyophilization: effects of the ice nucleation temperature on process design and product quality // American Pharmaceutical Review. 2002. Vol. 5. Р. 48–53.
  5. Tang X., Pikal M.J. Design of Freeze-Drying Processes for Pharmaceuticals: Practical Advice // Pharmaceutical Research. 2004. Vol. 21. Issue 2. Р. 191–200. https://doi.org/10.1023/b:pham.0000016234.73023.75
  6. Franks F. Freeze-drying of bioproducts: putting principles into practice // European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 1998. Vol. 45. Issue 3. Р. 221–229. https://doi.org/10.1016/S0939-6411(98)00004-6
  7. Collier L.H. The development of a stable smallpox vaccine // Epidemiology and Infection. 1955. Vol. 53. Р. 76–101. https://doi.org/10.1017/S002217240000053X
  8. Colandene J.D., Maldonado L.M., Creagh A.T., Vrettos J.S. Lyophilization cycle development for a high-concentration monoclonal antibody formulation lacking a crystalline bulking agent // Journal of Pharmaceutical Sciences. 2007. Vol. 96. Issue 6. Р. 1598–1608. https://doi.org/10.1002/jps.20812
  9. Meister E., Gieseler H. Freeze-dry microscopy of protein/sugar mixtures: Drying behavior, interpretation of collapse temperatures and a comparison to corresponding glass transition Data // Journal of Pharmaceutical Sciences. 2009. Vol. 98. Issue 9. Р. 3072–3087. https://doi.org/10.1002/jps.21586
  10. Constantino H.R., Pikal M.J. Lyophilization of Biopharmaceuticals. Arlington, VA, USA: AAPS Press, 2004. 686 p.
  11. Bhatnagar B.S., Pikal M.J., Bogner R.H. Study of the individual contributions of ice formation and freeze-concentration on isothermal stability of lactate ehydrogenase during freezing // Journal of Pharmaceutical Sciences. 2008. Vol. 97. Issue 2. Р. 798–814. https://doi.org/10.1002/jps.21017
  12. Нежута А.А., Сербис Е.С. Разработка научно-обоснованных режимов сублимационной сушки биопрепаратов // Биотехнология. 2001. N 6. С. 59–67.
  13. Будыка Д.А., Абзаева Н.В., Иванова Г.Ф., Гостищева С.Е., Фисун А.А., Ляпустина Л.В. Сравнительный анализ экспериментальных серий вакцины чумной живой по показателям жизнеспособности и термостабильности // Проблемы особо опасных инфекций. 2009. N 4 (102). С. 68–71. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2009-4(102)-68-71
  14. Будыка Д.А., Абзаева Н.В., Гостищева С.Е., Ракитина Е.Л., Иванова Г.Ф., Фисун А.А. Биотехнология стабилизации живых микроорганизмов в биомассе и в препарате чумной вакцины // Инфекция и иммунитет. 2016. Т. 6. N 1. С. 87–92.
  15. Нежута А.А., Сербис Е.С., Диденко А.А., Головлева С.И. Некоторые аспекты сублимационного высушивания биоматериалов // Фармацевтические технологии и упаковка. 2012. N 4. С. 38–40.
  16. Комиссаров А.В., Овчинникова М.В., Бадарин С.А., Бибиков Д.Н., Синицына Н.В., Костылева Н.И.. Экспериментальное обоснование новой формы выпуска холерных диагностических сывороток // Проблемы особо опасных инфекций. 2017. N 4. С. 38–40. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2017-4-38-40
  17. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 279 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».