基于薄膜冷冻干燥技术的抗结核分枝杆菌噬菌体D29可吸入干粉开发研究

针对结核病治疗中抗生素耐药性难题，研究人员通过薄膜冷冻干燥技术(TFFD)开发了高稳定性、可吸入的噬菌体D29干粉制剂。采用实验设计(DoE)方法优化海藻糖、亮氨酸等保护剂配方，实现干燥后噬菌体效价恢复率达108 pfu/剂，细颗粒分数达70%，为肺部靶向递送噬菌体疗法提供新策略。

　　

结核病仍是全球最严峻的公共卫生挑战之一，每年导致150万人死亡。耐药结核分枝杆菌(Mtb)的出现使得传统抗生素疗法陷入困境，迫切需要开发新型抗菌策略。噬菌体疗法因其特异性强、可自我复制的特点备受关注，但脆弱的长尾Siphoviridae家族噬菌体（占分枝杆菌噬菌体90%以上）在常规喷雾干燥或雾化过程中易受剪切力损伤，导致效价显著下降。

美国德克萨斯大学奥斯汀分校团队在《International Journal of Pharmaceutics》发表研究，首次采用薄膜冷冻干燥技术(TFFD)开发抗结核噬菌体D29的可吸入干粉。该技术通过超快速冷冻和升华过程，最大限度减少剪切应力对噬菌体长尾结构的损伤。研究采用两阶段实验设计：先通过Plackett-Burman筛选确定关键保护因子，再运用Box-Behnken设计优化海藻糖(trehalose)、亮氨酸(leucine)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K25)的配比及冷冻温度。

材料与方法
研究选用FDA批准吸入辅料，通过X射线衍射(XRD)和差示扫描量热法(DSC)分析粉末结晶特性。采用新一代撞击器(NGI)评估气溶胶性能，噬菌体效价通过双层琼脂斑测定法检测。稳定性研究在4℃/22℃/40℃条件下持续9个月。

2-Level筛选
Plackett-Burman实验揭示：高浓度海藻糖(10% w/v)和亮氨酸(5% w/v)，配合-50℃转鼓温度，可使冻干后效价损失<0.5 log。值得注意的是，海藻糖通过玻璃化转变保护噬菌体衣壳，而亮氨酸则形成多孔基质增强粉末分散性。

优化配方
Box-Behnken模型预测的最佳配方（7.5%海藻糖+3%亮氨酸+1.5%PVP-K25）实际验证效价达1.2×10⁸ pfu/剂。调整亮氨酸比例至5%后，细颗粒分数(FPF<5μm)提升至70%，且效价保持稳定。

稳定性研究
4℃储存9个月后效价仅降低0.3 log，显著优于40℃储存（2周内损失>2 log）。DSC证实海藻糖和PVP-K25保持非晶态，而亮氨酸和甘露醇部分结晶，这种混合相态可能是稳定性的关键。

结论与意义
该研究建立了TFFD制备分枝杆菌噬菌体干粉的标准化流程，突破性地解决了长尾噬菌体肺部递送的技术瓶颈。相比雾化液的>2 log损失，干粉吸入仅造成0.33 log效价下降。这一技术框架可扩展至DS6A等其他治疗性噬菌体，为结核病特别是耐药菌株的靶向治疗开辟新途径。研究同时提示，未来需重点解决高温稳定性问题以适配资源有限地区的储存条件。