医院通过气动管路系统输送含有蛋白质配方的静脉输液袋对稳定性的影响：多种方法的颗粒表征

概述

在医院里，静脉注射(IV)袋中的药品通常是通过气动管系统(PTS)运输的。这项研究的目的是评估蛋白质产品的这种运输对聚氯乙烯(PVC)和聚烯烃(PO) IV袋中颗粒形成的影响，其中包括IV盐水或葡萄糖。我们研究了静脉免疫球蛋白(IVIG)和单克隆抗体(mAb)。采用流动成像、光阻法和纳米颗粒跟踪分析对颗粒进行定量。IVIG的PTS转运引起蛋白颗粒浓度的大幅增加，在盐水中观察到的增加量比在葡萄糖中要大得多。在PO的IV溶液中比PVC袋中的增加更多。对于单抗，PTS在生理盐水中的运输导致PO袋中的蛋白质颗粒水平增加，但在PVC袋中没有。在用这两种材料制成的静脉注射袋中，葡萄糖的运输并没有导致单抗颗粒浓度的显著增加。总的来说，结果表明PTS运输可以导致蛋白质颗粒的大量增加，而这些增加的幅度取决于蛋白质本身、包材料和静脉注射溶液。主要结论是，静脉输液蛋白制品不应在医院PTS中运输。

介绍

蛋白质亚可见颗粒水平是治疗性蛋白质产品的关键质量属性。为了保证产品的最高质量，必须使用适当的蛋白质颗粒分析方法，并制定颗粒控制策略。制造商有责任实现这些目标，必须解决蛋白质在产品生命周期的所有阶段形成颗粒和聚集物的易感性问题;从上游制造到交付到患者。控制和尽量减少蛋白质颗粒对于减轻这些降解产物可能引起的潜在不良免疫原性很重要。

尽管所有的资源、时间和精力都投入到高质量蛋白质产品的开发中，并严格控制加工和处理步骤，但如果最终用户对产品处理不当，质量可能会受到影响。这种错误处理经常发生，包括意外冻融、暴露在光线下、暴露在高温下以及从药物从储藏架上掉落而产生的机械冲击。所有这些类型的应力都会导致蛋白质颗粒的形成。因此，不当处理可能导致患者暴露于蛋白质颗粒，这反过来可能导致患者接受不当处理剂量的蛋白质药物产品的不良免疫原性。

机械冲击的另一个来源是在医院通过气动管系统(PTS)运输蛋白质产品的原始容器或静脉注射袋(或注射器)。这些运输系统通常被许多医院使用。许多医院都有不应由PTS运输的药物清单，包括蛋白质药物产品，也有由药学专业组织发布和定期更新的清单。然而，一些医院没有禁止PTS运输蛋白质产品的政策。此外，即使在有“不使用管路运输”政策的医院，有时静脉输液袋也会不小心通过PTS运输。在PTS运输系统中，静脉输液袋和注射器被放置在容器中并加速到高速。当容器到达适当的位置时，落入接收容器;经历快速减速，包括与容器壁的碰撞。当装静脉注射袋或注射器的容器撞到PTS容器的内壁时，溶液暴露在一个非常高的重力下，这足以在溶液中引起空化。例如，在一项未发表的使用一次性机械冲击测试仪的研究中，我们发现在医院PTS中至少达到了100G（重力加速度）。关于PTS转运对蛋白质产品影响的已发表研究有限，其中一项研究记录了转运胰岛素产品中蛋白质浓度的降低。

然而，众所周知，机械冲击(例如，由于掉落或运输装有治疗性蛋白质的容器)会导致空化，从而导致蛋白质颗粒的形成和聚集，以及氧化。

此外，在静脉注射溶液中稀释蛋白质产物通常会导致辅料(如表面活性剂)的浓度低于稳定蛋白质所需的浓度。蛋白质稳定性的降低会导致蛋白质聚集物的形成。此外，在IV溶液中表面活性剂含量不足的情况下，蛋白质会在囊壁的气液界面和固液界面形成薄膜。这些薄膜可在机械应力作用下破裂，并导致集料和颗粒释放到体溶液中。PTS系统在运输过程中发生的极端机械冲击将导致吸附的蛋白质膜破裂。此外，由空化气泡和剧烈流体运动引起的气泡形成的界面也有助于形成新的界面，从而形成蛋白质颗粒。

在目前的研究中，我们评估了在静脉输液袋中输送蛋白质溶液对医院PTS颗粒生成的影响。对于模型治疗蛋白，我们研究了静脉免疫球蛋白(IVIG)和单克隆抗体。IVIG是列入不应通过PTS运输的产品清单的药物之一。由于静脉输液袋的材料和静脉输液溶液类型会影响静脉输液袋中蛋白质的稳定性，我们测试了聚氯乙烯(PVC)和聚烯烃(PO)袋，分别使用静脉盐水或静脉葡萄糖溶液。除了测试PTS运输的效果外，我们还利用单克隆抗体评估了0.2 mm直列静脉过滤器在实验室模拟静脉输注过程中减少微粒的能力使用流动成像显微镜、纳米颗粒跟踪分析和光阻法对颗粒进行表征。用粒径排除色谱法测定可溶性团聚体的浓度。

材料与方法

聚氯乙烯(PVC) IV含有250毫升0.9%氯化钠注射液USP和250毫升5%葡萄糖注射液USP (Baxter, Deerfield, IL)，由科罗拉多州儿童医院药剂科和辉瑞公司提供。含有250毫升0.9%氯化钠注射液USP和250毫升含有5%葡萄糖注射液USP静脉输液袋(B. Braun医疗公司，伯利恒，宾夕法尼亚州)由科罗拉多州儿童医院药剂科提供。单克隆抗体(mAb)原料药溶液由辉瑞公司提供。蛋白在20 mM组氨酸缓冲液(1.12 mg/mL L-Histidine和2.67 mg/mL L-Histidine HCl一水)中以30 mg/mL浓度配制，pH为5.8。Gammagard液体[免疫球蛋白输注(人)]10%溶液(Baxter, Deerfield, IL)购买自科罗拉多大学博尔德药剂师。聚氯乙烯(PVC) IV管和0.2毫米聚醚砜(PES)直列过滤IV过滤器(百特)和ChemoClave IV袋钉(ICU医疗公司，San Clemente, CA)由辉瑞公司提供。缓冲盐包括氯化钠、单碱磷酸钠和双碱磷酸钠(Fisher Chemical, Hampton, NH)，是试剂级或更高级别。

样品制备

最终蛋白浓度为0.3 mg/mL。因此，将2.2 mL单抗制剂(30 mg/mml)或0.8 mL IVIG产品(100 mg/ mL)加入250 mL静脉溶液中静脉袋。用10ml BD Luer-Lok注射器和16g BD Precision Glide针将液体从小瓶中取出。通过针口将蛋白溶液注入静脉注射袋，轻轻移动静脉注射袋使溶液混合。

气动管道系统研究

对于治疗性蛋白质的研究，使用了含有250 mL生理盐水或含有0.3 mg/mL蛋白质的葡萄糖的静脉注射袋。对于不含蛋白质的静脉注射袋的研究，使用了250毫升的静脉注射袋。在某一天要检查的静脉输液袋是由专人从药学院的实验室搬到儿童医院的药房。这两座建筑都位于科罗拉多大学安舒茨医学校区，相距约1100米。实验静脉输液袋通过PTS (Swisslog, Buchs, Switzerland)从地下室的药房运送到儿童医院的4楼。从PTS容器中取出PTS运输的袋子时，对照袋被人工搬到4楼。运输完成后，用人工将实验用和对照用静脉输液袋带回实验室进行分析。

使用带鲁尔锁ChemoClave IV袋钉的normo - ject注射器(无硅胶)去除样品、对照和PTS输送的IV袋。首先用相应的蛋白质配方缓冲液冲洗一次注射器和刺钉，然后用静脉输液袋中的样品冲洗一次。然后从袋子中取出10毫升样品，转移到15毫升的康宁管中。然后测量0小时时间点的颗粒浓度。静脉输液袋放置于室温实验台上，2小时、4小时和24小时后再次测量颗粒浓度。

对于IVIG样品，在取24小时时间点的样品后，使用排气钉去除袋内的内容物，约10 mL样品留在袋内。最后10毫升通过一个通风的尖刺倒进无菌的Falcon管，并测量颗粒浓度。

对于单抗样品，在24小时时间点取样后，使用直列IV过滤器过滤剩余溶液。静脉输液袋连接到带有0.2 mm PES内联静脉过滤器的PVC静脉输液管，单抗溶液通过重力流进入无菌Falcon管。从试管中取出等分，用于测量颗粒浓度。

流式显微镜

使用FlowCamTM 8000(Fluid-Imaging Technologies,，Scarborough, ME)仪器检测大小等于或大于1mm的微粒。每次分析的样本量为250 mL。每个样本进行三次测量，并计算平均值和标准偏差。样品的分析没有额外的稀释，离心或过滤。

纳米颗粒追踪分析

用NanoSight纳米颗粒跟踪分析(NTA) (Malvern Panalytical, Westborough, MA)对尺寸范围为50 - 1000nm的纳米颗粒进行了表征。蛋白质样品用生理盐水或葡萄糖稀释10倍，不稀释蛋白质的生理盐水和葡萄糖IV溶液。将两毫升样品倒入2 mL eppendorf中，使用MiniSpin plus离心机(eppendorf AG，德国)以14 000 rpm离心1分钟，并使用1 mL InjectTM无硅酮油注射器(B. Braun Medical Inc.， Bethlehem, PA)注射到仪器进口端口。摄像机设置是根据每个样品中的粒子属性进行优化的。设置优化后，每个样本捕获5个视频，每个视频持续时间为30秒。采用NanoSight 3.0分析软件进行分析，屏幕增益为4，检测阈值为10，计算录制视频颗粒浓度和尺寸分布的均值和标准差。

光阻法

用HIAC 9703+ (Beckman-Coulter)仪计数≥2、≥5、≥10和≥25 mm的微粒。实验前，使用5 mm和15 mm Count-CalTM粒度标准(Thermo Scientific, Fremont, CA)测量颗粒浓度，以检查仪器的准确性。在每次样品分析之前，用水冲洗，并在Synergy水净化系统(Millipore Sigma, Burlington, MA)产生的超纯水中测量颗粒浓度，以确保系统清洁。每个样品使用0.25 mL加载量，进行5次测量。平均值和标准偏差由最后3次测量计算。

结果与讨论

PTS对PVC袋和PO IV袋中盐水和葡萄糖颗粒的输送影响

在研究PTS运输对静脉溶液中治疗性蛋白质的影响之前，我们检查了运输250毫升PVC和PO IV袋对盐水和葡萄糖中颗粒形成的影响。将实验包和对照包从儿童医院搬回实验室后，从每个包中提取初始10毫升(时间为0的样品)，并分析微粒子和纳米颗粒含量。然后静脉输液袋在室温下放在实验室工作台上过夜。第二天，又有80毫升被允许从袋子中流出，并被丢弃。然后从袋子中收集最后10毫升并分析颗粒。每种溶液和静脉输液袋材料分别使用三个袋进行对照和实验处理。

图1为运输袋和对照袋的照片。在外观上无明显差异(如起泡;(见下文)将PTS运输袋中的溶液与对照袋中的溶液进行比较。

然而，用FlowCam8000从PVC IV袋中测量的盐水和葡萄糖中的微粒水平在PTS运输中比对照袋要高得多(图2A-C)。由于从每个单独的静脉注射袋的解决方案的结果从袋到袋的变异性显示。在颗粒图像中观察到的形态基本上都是圆形的，与PVC袋材料中的邻苯二甲酸二乙基己基酯(DEHP)增塑剂液滴一致。Snell等人此前曾证明，DEHP液滴在医院PTS系统中通过运输从PVC袋材料中排出。这一过程是由于装输液袋的容器撞击系统插座壁时发生严重的机械冲击。Snell等研究表明，PVC IV袋材料的DEHP增塑剂能促进蛋白质聚集。

图1。对照(A, C, E, G)和PTS运输(“管状”)(B, D, F, H)不含蛋白质的IV袋照片

图2。用FlowCam8000(a - f)， HIAC(G, H, I)和Nanosight(J, K, L)从PVC和PO袋中获得的对照和PTS运输(管路)葡萄糖和生理盐水的颗粒浓度。图表的每一列显示了一组单独IV袋的结果。

用FlowCam8000测量的生理盐水和葡萄糖中的微粒水平在PTS运输的PO IV袋中略高于对照袋(图2A-C)。由于观察到不同输液袋的差异，结果显示了每个单独静脉输液袋的溶液。从PTS运输的PO IV袋溶液中观察到的颗粒水平低于从PVC袋运输的溶液中观察到的颗粒水平(图2)。从PO IV袋中观察到的颗粒大部分呈圆形形态(图3)，这表明PTS运输过程中发生的机械冲击从PO袋材料中移出了一些非水可混溶液体化合物。化合物在IV溶液中形成液滴。化合物的性质尚不清楚。制造商对博朗PO包材料的描述没有表明使用了增塑剂。然而，对PO包装渗滤液的早期研究记录了有机抗氧化化合物的浸出(例如，三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(Irgafos 168)，季戊四基四(3,5-二叔丁基- 4-羟基苯基)丙酸(Irganox 1010))，预计这些化合物与水不混溶。也许FlowCam观察到的微滴是由于这些化合物。需要做更多的工作来确定哪些化合物进入IV溶液，以及它们对蛋白质稳定性的影响。

图3。从静脉输液袋中检测到葡萄糖和生理盐水颗粒的FlowCam图像。

还使用HIAC光阻法仪测定了每个静脉输液袋溶液中的微粒浓度(图2 G-I。对于每个被分析的样品，所得到的值都远低于用FlowCam仪器观察到的值，约低4− 15倍。重要的是，对于几个运输的静脉输液袋中的溶液，与配对的对照静脉输液袋相比，颗粒水平并不高。因此，如果仅使用光阻法来进行微粒定量，则不会注意到PTS运输引起的微粒水平的重要增加。许多早期的研究(包括关于蛋白质颗粒形成的研究)表明，使用LO获得的样品的颗粒浓度远低于使用FlowCam获得的相同样品的值。此外，使用LO分析会完全忽略颗粒水平的大量增加(例如，由搅拌引起的蛋白质聚集体)。

使用纳米颗粒跟踪分析(NTA)对纳米颗粒水平进行定量分析时，发现在大多数情况下，静脉输注这两种材料(并含有葡萄糖或盐水)会导致颗粒水平大幅增加(图2J,K,L)。然而，在少数情况下，对照袋和运输袋的溶液中纳米颗粒水平没有明显差异。此外，即使是对给定材料和溶液类型的对照袋，纳米颗粒水平也有很大差异。因此，纳米颗粒的浓度不仅在管路样品和对照样品之间存在差异，而且在同一批次的每个制造商的袋子中也存在差异。这一结果并不令人意外，因为纳米颗粒的测量没有用于静脉输液袋溶液的质量保证测试，并且没有针对这些产品的亚微米颗粒的控制策略。

PTS输送IV袋对含IVIG IV溶液中颗粒形成的影响

一些实际的和生物物理的考虑导致我们选择静脉注射免疫球蛋白(IVIG)作为我们研究的初始治疗蛋白。它是一种常用的蛋白质药物，我们的初步研究表明，用含盐水的静脉输液袋通过医院PTS运输IVIG会导致高度的泡沫和微粒的形成(数据未显示)。此外，IVIG的处方信息表明，药物不应在生理盐水中稀释，如果需要稀释，可以使用5%的葡萄糖水(D5W)。这一建议的机制并没有给出。然而，我们之前的研究表明，在NaCl的存在下，IVIG的胶体稳定性降低，并且在磷酸盐缓冲的盐水中对蛋白质的界面应力导致形成比在无NaCl缓冲液中更高水平的蛋白质颗粒。因此，通过IVIG，我们假设在PTS运输过程中产生的压力会导致静脉盐水比静脉葡萄糖稀释蛋白时形成更高水平的颗粒。

图4。对照组(A, C, E, G)和PTS (B, D, F, H)携带IVIG袋的照片。PVC袋(面板A, B)和PO袋(面板C, D)中的葡萄糖中的IVIG没有显示出任何泡沫形成，而PVC袋(面板E, F)和PO袋中的盐水中的IVIG(面板G和H)在对照和运输样品中都形成了泡沫。

此外，由于在IVIG的PTS运输过程中发生泡沫，在这些研究中，我们比较了IVIG袋中最后几毫升溶液中的颗粒水平(其中包含泡沫)与含有早期样品的非泡沫溶液的颗粒水平。我们的假设是泡沫中的空气-水界面会导致颗粒的形成，并且会有相对高水平的颗粒仍然吸附在气泡的界面上。

含有葡萄糖和盐水IVIG的静脉袋的视觉外观有显著差异。在医院PTS运输后，盐水中含有蛋白质的袋子(PVC或PO)具有高水平的泡沫。手持的对照袋也有大量的泡沫。相反，当葡萄糖中的IVIG通过PTS运输时，泡沫形成极小(图4)。

与这些观察结果一致并支持我们的假设，PTS运输后，在含有盐水的PO或PVC袋中观察到的IVIG微粒水平比含有葡萄糖的袋中高得多(图5和6)。用HIAC测量的水平比用FlowCam测量的值低几倍，再次证明了光阻法对蛋白质产物颗粒表征的相对不敏感。在生理盐水中形成的颗粒绝大多数是非圆形的(图5 PVC袋H面板，PO袋K)，图像(图7)显示的颗粒形态与界面处形成的蛋白质颗粒一致。在盐水中的IVIG溶液中，运输后的纳米颗粒水平也远高于葡萄糖中的纳米颗粒水平(图5，图C, F, I, L)。在任何样品中，SEC分析均未显示可溶性聚集物的形成或可测量的蛋白质损失(数据未显示)。

有趣的是，在盐水袋装IVIG运输后，观察到的蛋白质微粒水平高于PVC袋。下面将讨论这种效应的潜在机制。

随着样品中葡萄糖在PVC袋中运输，PTS中的微粒浓度也随之增加。然而，这些颗粒大部分呈圆形，很可能是由于DEHP增塑剂从塑料袋PVC材料中浸出。值得注意的是，Snell等人的早期研究证明，在PTS运输过程中PVC释放的DEHP液滴能够在液滴与蛋白质的结合过程中促进蛋白质聚集。在我们的研究中，在运输后保存24小时内没有形成额外的蛋白质颗粒;然而，在DEHP存在的情况下，蛋白质颗粒的形成取决于许多因素，包括蛋白质的物理化学性质、增塑剂和蛋白质所在的溶液和/或溶液的处理。

同样，正如预期的那样，从盐水袋和葡萄糖袋中提取的含有泡沫的最后几毫升IVIG溶液中发现了最高水平的非圆形蛋白质颗粒。我们推测泡沫中的空气-水界面是蛋白质颗粒形成和/或积累的主要位置。在早期的研究中已经表明，减少空气-水界面-通过去除静脉输液袋的顶空-可以减少在储存稀释到静脉输液溶液中的蛋白质时，可分解的蛋白质颗粒的形成。在玻璃瓶中进行的实验也得到了类似的结果。下文将讨论通过医院PTS运输的静脉输液袋减少头部空间的潜在好处。

图5。由FlowCam(第1和第2列)，Nanosight(第3列)获得测试IV袋溶液中IVIG颗粒的浓度。图A-C为葡萄糖PVC袋颗粒浓度，图D-F为葡萄糖PO袋颗粒浓度，图G-I为盐水PVC袋颗粒浓度，图J-L为盐水PO袋颗粒浓度。面板的第二列显示了5毫米以上的圆形和非圆形颗粒的浓度(葡萄糖(B和E)和盐水(H和K)面板之间的制动前刻度不同)。标签上的数字1、2和3表示单个静脉输液袋的结果。

IV袋PTS输送对单抗静脉液中颗粒形成的影响

在接下来的一系列实验中，我们研究了通过医院PTS运输对单抗药物在静脉注射生理盐水或葡萄糖、PVC袋或PO袋中颗粒形成的影响。此外，我们测试了一种内联过滤器作为缓解策略，它可能用于临床，以减少静脉给药期间向患者输送蛋白质颗粒。早期的研究已经证明，这种过滤器在去除蛋白质药物静脉注射溶液中的微粒方面非常有效。与IVIG的结果相反，含有盐水或葡萄糖中的单抗的IV袋的视觉外观没有显示泡沫形成(图8)。唯一的例外是PO袋装的IV盐水中的mAb，经PTS运输后，其中有明显的泡沫存在;尽管比IVIG样本观察到的要少。

与IVIG的情况一样，静脉注射溶液和静脉注射袋材料对单抗微粒的形成都有有趣的影响(图9，图A, D, G, J)。在PVC或PO袋中，即使在对照的手工携带样品中，加入生理盐水，蛋白质也会形成微粒(图9,G- i图为PVC袋，J- l图为PO袋)。从FlowCam的颗粒图像来看，它们具有界面处形成的颗粒的外观(图10)。蛋白质分子在界面上形成薄膜，薄膜的机械破坏导致溶液中的颗粒。这些蛋白质颗粒看起来像被撕裂和揉皱的薄膜相比之下，在静脉葡萄糖中观察到的微粒水平要低得多(图9，图A-C为PVC袋，图D-F为PO袋)。

图6。经测试的静脉输液袋溶液中IVIG颗粒浓度，由HIAC获得。图A-C显示葡萄糖PVC袋稀释IVIG的数据，图D-F -葡萄糖PO袋，图G-I -盐水PVC袋，图J-L -盐水PO袋。一行中的每个图表显示一个袋子的数据。

在医院PTS中，葡萄糖中的单抗在PVC袋或PO袋中都没有形成额外的颗粒(图9)。对于用生理盐水运输的样品，大多数运输袋中的颗粒有增加的总体趋势，但对于其他袋，颗粒水平没有明显变化。然而，图9显示，24小时后测量的颗粒在PVC袋中的盐水管系统中最高(图G)，图8图F所示的袋子中形成的气泡随着时间的推移足以导致蛋白质颗粒的形成。有趣的是，在PO袋中运输生理盐水会导致相对较大的非圆形颗粒增加，这些颗粒归因于蛋白质(图9,10)。在PVC袋中没有观察到这种趋势。下面将讨论这些差异的潜在机制。

正如假设的那样，通过静脉内联过滤器处理单抗溶液会导致微颗粒几乎完全耗尽，正如FlowCam所评估的(图9)。因此，正如早期论文所提出的，内联过滤器提供了一种减少颗粒输送到患者的方法;甚至包括静脉注射前因错误处理蛋白质药物而形成的颗粒。

用LO对微粒的定量没有显示出任何基于IV溶液或IV袋材料的结果趋势，也没有显示出使用PTS运输对微粒水平的任何影响(图11)。这些结果与早期研究的结果一致，这些研究记录了LO对蛋白质颗粒相对不敏感，通常无法检测到蛋白质颗粒的大幅增加。

图7。来自IVIG样本的颗粒的FlowCam图像，在PVC和PO袋中用葡萄糖和盐水稀释，用于对照和PTS运输(“管路”)样本。

用NTA对纳米颗粒的评估也没有显示静脉溶液、静脉袋材料或通过医院PTS系统的运输的任何影响(图9)。但NTA结果对于确定使用静脉在线过滤器的影响是有用的。与微粒的完全去除相比，过滤只略微降低了纳米颗粒的水平。这一结果与Pardeshi等先前报道的结果一致。因此，典型的直列静脉滤器具有较低的截距约0.2 um，不能有效地大幅降低输送给患者的纳米颗粒水平。

SEC对单抗样品的表征没有显示IV溶液类型、IV袋材料或通过PTS的运输对总蛋白浓度或可溶性聚合水平的任何影响。这些参数的值在任何样本之间都没有差异(数据未显示)。然而，当单抗溶液通过带过滤器的静脉输液管时，蛋白质浓度降低(蛋白质减少范围从12%到26%)。这些结果表明蛋白质分子吸附到过滤器和/或静脉输液管上。

早期的一项研究使用了四种不同的蛋白质、八种不同的过滤器和两种不同的静脉溶液(0.9%生理盐水和5%葡萄糖)，结果表明蛋白质对过滤器的吸附取决于蛋白质、静脉溶液和过滤材料。在我们的例子中，生理盐水和葡萄糖样品中的蛋白质浓度都下降了，因此有必要确保分子与将要使用的IV过滤器兼容蛋白质对过滤器的吸附对于低浓度的产品更重要，而对于高浓度的生物制药则可以忽略不计。但即使是相对高浓度的产品，静脉注射溶液中蛋白质的损失可能足以减少给患者的药物剂量。

图8。对照(A, C, E, G)和PTS运输(管路)(B, D, F, H)装有单抗的袋的照片。PVC袋(面板A, B)葡萄糖中的单抗，PVC袋(面板C, D)盐水中的单抗(面板E, F)没有显示任何泡沫形成，而PO袋(面板G和H)盐水中的单抗在运输样品中形成泡沫。

静脉输液袋PTS运输过程中蛋白质颗粒形成的潜在机制

当PTS容器撞到容器内壁时，会对输液袋及其内的溶液产生巨大的机械冲击。机械冲击可以通过几种不同的机制导致静脉注射溶液中的蛋白质颗粒，所有这些机制都可以同时起作用。颗粒的形成可以立即发生和/或在蛋白质分子暴露于由机械冲击产生的压力条件后发生。

蛋白质分子吸附在空气-水和液体-固体界面上形成薄膜。这些薄膜的机械破裂导致大块悬浮于溶液中的蛋白质颗粒。在静脉注射袋中，蛋白质分子可以吸附到空气-水界面和袋的内壁。由于IV溶液中表面活性剂的含量通常不足以抑制蛋白质在界面上的吸附，因此界面会被蛋白质薄膜完全包裹。当静脉输液袋在PTS容器中撞击壁时发生的机械冲击会使薄膜破裂。此外，空气-水界面的压缩和膨胀可能进一步使薄膜破裂。进入溶液的颗粒可能在静脉输液袋中形成更多的颗粒。溶液中的任何纳米颗粒也可能发生团聚，导致溶液中微粒的增加。

此外，由于机械冲击会产生新的气水界面面积。在我们的研究中，由机械冲击引起的视觉上更明显的变化之一是在含蛋白质的静脉溶液中形成泡沫。因此，空气-水表面面积大大增加，界面也被破坏。当袋子突然停止时，溶液中产生的压力梯度会导致来自袋子头部空间的空气被迫进入溶液，气泡夹带并产生泡沫。类似地，在弹簧驱动的自动喷射器中对预充注射器进行的实验表明，在驱动时，弹簧大力推动柱塞，使气隙被压缩和加压，空气被迫进入溶液。因此，在机械力消散后，溶液中会形成高水平的气泡。同样，通过医院PTS运输静脉输液袋后也会出现影响。

由于PTS运输过程中的机械冲击，也会在IV溶液中产生空化。由空化引起的气泡内部含有压缩蒸汽，形成了蛋白质分子可以吸附的气液界面。这种相互作用可能与液界面蛋白质的相互作用类似，并可能导致界面蛋白质膜和蛋白质颗粒的形成。此外，空化气泡的崩溃释放出大量的能量和热量，将水分子分解为活性氢原子和羟基自由基。自由基介导的蛋白质氧化也可以导致蛋白质降解和对氧化敏感的分子的颗粒形成。

图9。通过FlowCam(图表的第一和第二列)，Nanosight(面板的第三列)获得IV袋中单抗颗粒的浓度。图A-C为PVC袋葡萄糖颗粒浓度，图D-F为PO袋葡萄糖颗粒浓度，图G-I为PVC袋生理盐水颗粒浓度，图J-L为生理盐水PO袋颗粒浓度。面板的第二列显示了5毫米以上圆形和非圆形颗粒的浓度(注:葡萄糖(B和E)和生理盐水(H和K)面板的刻度不同。)标签上的数字1、2和3表示单个静脉输液袋的结果。

机械冲击也可以从IV袋材料中释放水不混溶增塑剂和/或抗氧化剂的液滴到溶液中。DEHP液滴已被证明能引起蛋白质聚集和颗粒形成。Snell等人推测这一过程的机理可能与蛋白质吸附在硅油-水界面相同。蛋白质分子吸附在界面上，蛋白质的结构被扰乱，并形成界面凝胶(又名薄膜)。样品的搅拌使凝胶破裂，颗粒被释放到散装溶液中。蛋白质颗粒形成的类似机制可能与在PTS运输的含有盐水或葡萄糖的PO IV袋中形成水滴的水不混溶化合物有关。

有趣的是，当IV袋通过PTS运输时发生的机械冲击导致PO袋中比PVC袋中形成更多的IVIG和mAb颗粒。PO袋使用的材料比PVC更坚硬。因此，与PVC袋相比，PO袋在机械冲击期间IV溶液中产生的压力梯度可能更大，并引起更多的空化气泡。

更多的空化引起的气泡可能导致更多的蛋白质损伤应力和更多的颗粒。此外，与PVC上形成的蛋白质薄膜相比，更坚硬的PO材料可能会对吸附的蛋白质薄膜产生更多的机械破坏。此外，蛋白质对不同物质的吸附也不同。也许与PVC袋相比，PO袋中更多的蛋白质分子吸附在固液界面上，最终导致更多的颗粒形成。

图10。来自单抗样品的颗粒的FlowCam图像，在PVC和PO袋中用葡萄糖和生理盐水稀释，用于对照和PTS运输(“管路”)样品

潜在的缓解策略

除非静脉输液袋、溶液类型和药品的影响已被评估并发现不会造成损害-在PTS运输过程中遇到的压力下-不要通过医院PTS运输蛋白质药品!如果全球都遵循这一建议，就没有必要担心这种错误处理对蛋白质产品的损害。许多医院都有明确的政策，禁止将蛋白质产品与PTS一起运输;也就是说，“不要管路运输”。然而，即使有了这些政策，也可能会意外地通过PTS运输含有蛋白质产品的静脉输液袋和注射器。此外，一些医院没有反对这种做法的政策。因此，对于制药公司来说，调查与PTS运输过程中遇到的压力有关的影响、静脉输液袋材料和静脉输液溶液类型对每种新蛋白药物的潜在损害是谨慎的。基于产品的敏感性和不兼容性知识，公司可以为特定的袋子和/或解决方案提供建议。

从静脉注射袋中移除头部空间可以减少蛋白质暴露于气液界面。这可能有助于减少蛋白质颗粒的一个潜在来源。如果没有顶部空间的空气，可能会减少气泡夹带和起泡。然而，在一些医院药房实践中，移除顶空可能是不切实际的。此外，它也不会有助于避免在固液界面形成薄膜，以及滤出的增塑剂和其他水不混溶化合物对包装袋材料的影响。

图11。用HIAC仪测定被测IV袋中单抗颗粒浓度。图A-C为葡萄糖稀释的IVIG数据，图D-F -葡萄糖，图PO袋，图G-I -生理盐水，图J-L -生理盐水，图PO袋。

在线IV过滤器可以大大降低输送给患者的微粒浓度。然而，对于大多数单抗产品，在处方信息中没有提到使用内联过滤器。对于一些蛋白质药物，特别是那些以相对低浓度递送的药物，人们担心蛋白质吸附到过滤材料可能会降低效果剂量。此外，过滤器本身也会脱落颗粒和/或导致蛋白质颗粒的形成。

总的来说，用PTS运输蛋白质药物所带来的问题的最佳解决方案是在医院中制定严格的政策来反对这种做法。由于每种产品对PTS的敏感性不同，制药公司应该意识到PTS运输造成的损害，评估损害，并就蛋白质药物的这种处理方式提出建议。

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大昌华嘉科学仪器部

大昌华嘉仪器部专业提供分析仪器及设备，代理众多欧美先进仪器，产品范围包括：颗粒，物理，化学，生化，通用实验室的各类分析仪器以及流程仪表设备，在中国的石化，化工，制药，食品，饮料，农业科技等诸多领域拥有大量用户，具有良好的市场声誉。我们的业务逐年增加，市场不断扩大。大昌华嘉公司在中国设有多个销售，服务网点，旨在为客户提供全方位的产品和服务。

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