油乳佐剂的配方设计 - 宜兴市赛尔生物科技有限公司
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    油乳佐剂的配方设计

    油乳佐剂的配方设计

    [摘 要] 优良的配方是影响油乳佐剂效果的主要因素。概述了油乳佐剂配方设计中油料、乳化剂及助乳化剂的选择方法。
    [关键词] 油乳佐剂;油;乳化剂;助乳化剂
    Study on the formula of oil emulsion adjuvant
    Abstract: The formula plays a key role in the quality and adjuvant eff- ects of oil emulsion system. Introduce the different methods on how to c- hoose suitable kinds of oil, emulsifiers and co-emulsifiers in the formula- tion .
    Key words: oil emulsion adjuvant; oil; emulsifiers; co-emulsifiers
    油乳佐剂可以使多种抗原产生高滴度抗体,是动物疫苗配制中使用最为广泛的佐剂。优良的油乳佐剂与油料、乳化剂及稳定剂的选择配比密切相关,优化的组合能使佐剂获得更好的免疫效果、更小的毒性及更长的储存期。
    1油料
    1.1 油料的种类
    目前最广泛使用的油为白油。一方面白油具有极低的渗透性,和很好的封闭性。这能使油乳佐剂在注射部位发挥贮库效应,延长抗原在体内的停留时间,使抗原具有缓释性,并能防止体液中酶的分解,从而持续刺激机体,增强抗原的免疫原性。Drakocel-6 VR、Marcol-52、Lipolul-4等均是国外常用的白油。著名佐剂Specol佐剂、Montanide ISA50、ISA206均是基于矿物油的佐剂,佐剂活性强[1-3]。另一方面,白油在机体组织内因不能代谢而长期存在,造成局部组织损伤,能引起注射部位的毒副反应。另外一类很重要的油即为代谢性油,包括植物油和动物油,与白油相比有着能被机体代谢,局部反应小的优势,但大多数种类受到原料价格较高、易氧化或佐剂活性较差等限制。佐剂65[4]是以花生油为油相制成的W/O型佐剂,MF59[3]是以角鲨烯为油相制成的O/W型佐剂,而SAF[5]则是以角鲨烷为油相制成的O/W型佐剂。这些乳化佐剂,佐剂效应高,安全性好。目前,MF59佐剂由于其高佐剂效应及低毒性,已在欧洲20多个国家被批准用于人用疫苗。
    1.2 油料的选择
    目前,在佐剂用植物油料、动物油料还未完全验证得以推广的情况下,能将疫苗的成本控制在较低的范围内,且应用广泛,制备成熟稳定的白油依然是首选油料。白油的性能与白油中所含的烃类相关,这些烃类的理化性质对佐剂的活性以及毒副作用有重要的影响。根据Wilner、Shaw、Fukanoki[6-8]等人的报道,烷烃的分子量越大,毒性越小,但佐剂活性也越低。一般说来,白油馏分主要集中在C16~C20之间的佐剂抗体效价最高而且副作用比较小,持续性也相当好。成本高而副作用小的植物、动物油乳佐剂则可满足有特殊需求、针对性强的配苗需求。
    2 乳化剂
    2.1 乳化剂的分类
    目前常用的乳化剂主要有离子型乳化剂(包括阴离子型表面活性剂和阳离子型表面活性剂),非离子型乳化剂,高分子乳化剂、及生物乳化剂等。其中大多数离子型乳化剂毒性大,油乳佐剂中应用最广的为非离子乳化剂。
    2.2 乳化剂的选择
    2.2.1 HLB值(亲水亲油平衡值)法
    乳化剂都是两亲性分子,含有亲油基团和亲水基团,不同乳化剂分子亲水和亲油的大小和强度均不相同。1949年,Griffin提出用HLB值衡量乳化剂分子亲水亲油性,为了方便起见,他指定一个数字来表示分子内部平衡后整个分子是亲水还是亲油,以及亲和的程度[9]。一般来说,乳化剂HLB值越低表示乳化剂亲水性越弱,亲油性越强,可溶于油中,倾向于形成W/O型乳状液;反之,HLB值越高,说明乳化剂的亲水性越强,亲油性越弱,可溶于水中,倾向于形成O/W型乳状液[10]。需要注意的是,HLB值只能用于确定所形成的乳状液类型,而不能表征乳化剂的乳化能力或效率的大小,随乳化剂结构、分子大小和用量等的不同,同样HLB值的乳化剂,其乳化性能也会不同。
    佐剂用乳化剂在保证生物安全性的前提下更多会使用稳定性更高乳化效率更强的复配乳化剂,Boyb[11]等表明,低和高HLB值的乳化剂混合使用可以形成特别稳定的界面膜,从而很好地防止聚结。混合乳化剂的两组分或多组分吸附在油-水界面上,分子间相互作用,紧密排列,可形成较高强度的界面膜。如山梨醇酯和聚氧乙烯山梨醇酯混合乳化剂体系即为较突出的例子。同时,如果能选择分子结构相近且不同分子质量的乳化剂作为乳化剂时,乳化效能和稳定性将会有更大的提升。如PRISORINE3791和PRISORINE3793复配使用即可制成非常稳定和轻盈的油包水乳化体系。
    混合乳化剂的HLB值可用加权平均法求得[9],即:
    HLB=(Wa×HLBa+Wb×HLBb)/(Wa+Wb)
    式中,HLB、HLBa和HLBb分别为混合体系、乳化剂a和乳化剂b的HLB值。Wa和Wb分别为乳化剂a和b在乳化体系中的质量百分数。但是此计算公式只适用于非离子型乳化剂,且当体系中乳化剂HLB值相差较大时,也存在较大的偏差。
    2.2.2 PIT (相转变温度)法
    乳化剂的亲油亲水性会随温度而变,这个转变温度称为相转变温度,简称PIT。PIT的测度方法是将等量的油和水混合,加入3~5%的乳化剂,边搅拌边升温,通过稀释法、染色法或电导法观察是否转相,转相时的温度即为PIT温度[12]。
    乳化剂的PIT值与其相应的HLB值之间存在一定的线性关系。一般乳化剂的HLB值越高,形成的O/W型乳状液越稳定,相应的PIT值也越高,反之具有低HLB值的乳化剂,其PIT值也小。选用PIT值法选择乳化剂,可有效地减少温度等外界条件对HLB值的影响,从而获得较高的效率。在油乳佐剂配方设计时,HLB值和PIT法可以有效的结合。  HLB值法是目前相对比较成熟的方法,各种乳化剂的HLB值及各种油相所需HLB值均已有了一定的研究。在各个实际配方中,选择几个有最佳HLB值的乳化剂或组合制成乳化液后,在不同温度下摇动,测其PIT值,对于W/O型乳液,选取PIT较低值配方;而对于O/W型乳液,则选取PIT较高值值配方。
    2.2.3 EIP法
    EIP是指油、水和乳化剂组成的乳状液,在某一温度下W/O型乳状液转变为O/W型乳状液的转变点。EIP以当相转变时每立方厘米油相所添加水的立方厘米数表示[13]。
    利用非离子表面活性剂制备O/W乳状液的稳定性与界面膜的水合程度有密切的关系。因而在比较不同表面活性剂体系的效力时,测定其水合程度是十分重要的。在某一恒定温度下,测定不同HLB值的表面活性剂体系的乳液转相点(EIP)可作为含有表面活性剂的界面膜水合程度的量度,同时也是初步筛选可能的表面活性剂有用的方法。
    3 助乳化剂
    3.1 助乳剂的种类
    乳状液是热力学不稳定体系,其不稳定性一般可有五种表现形式:分层、聚结、絮凝、破乳和变型[9]。为了提高乳状液的稳定性,可加入一系列不同的助乳化稳定剂,以增强界面膜强度,其中有高分子乳化稳定剂、固体粉末乳化剂及脂肪醇、脂肪酸、脂肪胺等极性有机物。
    3.2 助乳剂的选择
    多数多糖类、蛋白质类[14]等高分子化合物同时具有乳化和稳定功能。研究表明羟丙基纤维素(HPC)、甲基纤维素(MC)、乳清蛋白等高分子物质均能吸附在油水表面,提高乳状液的稳定性[15-18]。Kanouni[19]等在制作W/O/W乳状液时,在外水相中添加增稠剂黄原胶,阻止了相分离,复乳的稳定性大为提高。因为这些物质可以吸附到油水界面上,形成稳定的界面膜,且可以增加连续相的黏度,降低乳化液滴的聚集速率。微细固体颗粒粉末[9]同样可起着乳化剂相似的作用,使乳状液稳定。例如氢氧化铝、二氧化硅和一些金属氯化物等可用来稳定O/W乳状液;二氧化钛、石墨、炭黑、高岭土、滑石粉等可稳定W/O乳状液。也有研究表明,当界面层中存在有脂肪醇、脂肪酸和脂肪胺等极性有机物时,乳化剂分子即可与之相互作用,形成“复合物”,定向排列紧密,提高界面膜的强度。例如,当油滴表面同时吸附有十二烷基硫酸钠和胆固醇时,较仅吸附有十二烷基硫酸钠的乳状液稳定的多[9]。
    油乳佐剂的制备是一个油料与乳化剂最佳搭配,最优组合的过程,但这一过程由于油料和乳化剂不同的物化特性与乳化能力以及佐剂的效能、稳定性、安全性而变得错综复杂,在油乳佐剂制备设计上我们要以理论为指导,借助更多的高效可行筛选方法以及正交实验、响应曲面、析因等实验手段才能化繁为简,得到更多的性能优良,动物友好型的油乳佐剂。
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