电离辐射对生物药影响评估:单克隆抗体产品质量与全球运输物流风险研究

【字体: 时间:2025年05月18日 来源:Pharmaceutical Research 3.5

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  为评估电离辐射对生物药质量的影响,研究人员以 mAb 相关生物药为对象,模拟最坏场景 X 射线辐射(约推荐剂量 200 倍),检测可见 / 亚可见颗粒、纯度等属性,发现无显著变化,为生物药运输安全提供了重要参考。

  在全球化的生物医药供应链中,生物药(如单克隆抗体、细胞治疗产品等)的运输安全一直是行业关注的焦点。传统的运输验证主要关注温度、振动等物理因素,但随着国际物流安检中 X 射线、伽马射线等电离辐射技术的普及,这类高能射线对生物药结构与功能的潜在影响逐渐成为新的风险点。生物药因其复杂的三维结构(如蛋白质的折叠构象、糖基化修饰等),对电离辐射可能更为敏感,射线可能通过直接电离或产生活性自由基(如羟基自由基)引发氨基酸氧化、肽键断裂或蛋白质聚集,进而影响药物的稳定性、疗效甚至安全性。然而,目前针对电离辐射对生物药影响的系统性研究较为有限,尤其是在实际运输场景中的风险评估缺乏科学数据支撑。
为填补这一研究空白,阿斯利康(AstraZeneca)的研究人员开展了一项针对单克隆抗体(mAb)及抗体 - 药物偶联物(ADC)的关键研究,相关成果发表在《Pharmaceutical Research》。该研究旨在明确 X 射线辐射对生物药产品质量的影响,为全球物流中的安全筛查提供科学依据,保障患者用药安全。

研究人员采用风险评估框架,设计了极端条件下的模拟实验。首先,选取三种 mAb 和两种 ADC,涵盖液体和冻干剂型,分别置于玻璃小瓶、预充式注射器(PFS)和高密度聚乙烯(HDPE)塑料容器中,模拟真实运输包装。随后,使用 Rad Source 1800?Q 生物辐照仪对样本施加 X 射线辐射,剂量设定为 0.05 毫西弗(mSv),约为美国国家标准协会推荐剂量的 200 倍,属于最坏情况的压力测试。

研究通过多个关键技术手段评估辐射前后的产品质量变化:

  • 视觉与亚可见颗粒分析:依据《美国药典》(USP <790>)和《欧洲药典》(EP)标准,通过 Apollo II 液体观察仪检测可见颗粒、浊度(NTU)和颜色变化,利用微流成像技术(MFI)计数 10μm 和 25μm 的亚可见颗粒。
  • 物理稳定性检测:采用尺寸排阻高效液相色谱(SE-HPLC)分析蛋白质聚集体和碎片,评估主峰(MPP)、高分子量物质(HMWs)和低分子量物质(LMWs)的比例变化。
  • 化学稳定性分析:运用成像毛细管等电聚焦技术(icIEF)测定等电点(pI)和电荷变异体分布,通过毛细管电泳检测酸性、碱性和主峰成分的比例。

研究结果


视觉外观与颗粒评估


辐射前后样本的可见颗粒数、浊度(如 Opalescence 等级)和颜色(如 Y 系列标准)均无显著差异,暴露组与对照组完全一致。亚可见颗粒计数显示,部分 HDPE 容器样本颗粒数略有增加,但均低于《美国药典》规定的限值(≥10μm 颗粒≤6000 个 / 容器,≥25μm 颗粒≤600 个 / 容器),且统计结果无显著性差异。

物理稳定性


SE-HPLC 结果表明,辐射后 mAb 和 ADC 的主峰面积变化小于 0.1%,聚集体和碎片含量未出现显著波动,证明蛋白质的物理结构在极端 X 射线暴露下保持稳定。

化学稳定性


icIEF 分析显示,辐射前后电荷变异体(酸性、碱性和主峰)的比例差异均小于 3%,等电点未发生明显偏移,说明 X 射线未引发蛋白质的化学修饰或结构破坏。

研究结论与讨论


综合实验结果表明,即使在远超实际运输场景的 X 射线辐射剂量下,mAb 和 ADC 的关键质量属性(如颗粒污染、聚集倾向、电荷异质性等)均未受到显著影响。这一发现为生物药在全球物流中的安全运输提供了重要科学依据,证实了非侵入性安检技术(NII)对 mAb 类产品的安全性。

研究同时指出,尽管实验采用的 X 射线剂量(5×10?2 mSv)远高于货物扫描仪的典型剂量(<5×10?? mSv),但仅为人体年平均本底辐射(约 3 mSv)的一小部分,进一步凸显了日常运输中辐射风险的可控性。然而,研究也强调了生物药的多样性:对于细胞治疗、脂质纳米颗粒疫苗等新兴 modalities,其复杂结构可能对辐射更敏感,需开展针对性研究。此外,实验未涉及更高能量的伽马射线,未来需扩展对不同电离辐射类型的评估。

该研究建立的风险评估框架(如图 6 所示)为行业提供了方法论参考,建议结合产品特性(如剂型、容器材质)和运输路径(如多段安检累积辐射)进行个性化风险分析。研究结果不仅有助于药企优化运输策略,也为监管机构制定生物药安检指南提供了数据支持,对保障全球药品供应链安全具有重要意义。

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