Proses Pemurnian Hilir-Skala Industri Untuk Vaksin Bovine Infectious Rhinotracheitis (IBR) — Bagian "Ultrafiltrasi"

Rhinotracheitis menular sapi (IBR) disebabkan oleh infeksi virus rhinotracheitis menular sapi (IBRV), juga dikenal sebagai bovine herpesvirus tipe 1 (BHV-1). Penyakit ini terutama ditandai dengan gejala pernafasan dan aborsi. Selain manifestasi klinis tersebut, IBR dapat menyebabkan penurunan produksi susu pada sapi perah dan penurunan pertambahan bobot badan pada sapi potong, sehingga menimbulkan kerugian ekonomi yang signifikan bagi peternakan.

Penyakit ini bersifat imunosupresif. Ketika terjadi sebagai infeksi tunggal, patogenisitasnya relatif rendah; Namun, jika terjadi infeksi campuran dengan penyakit virus atau bakteri lain, tingkat keparahan dan dampak buruknya akan meningkat secara signifikan. Vaksinasi adalah metode pencegahan dan pengendalian yang paling efektif, dengan dua jenis vaksin utama yang tersedia: vaksin hidup yang dilemahkan dan vaksin yang tidak aktif. Saat ini, vaksin rhinotracheitis menular pada sapi yang digunakan di peternakan sebagian besar merupakan vaksin yang tidak aktif.

Vaksin hidup yang dilemahkan dicirikan oleh imunogenisitas yang kuat, timbulnya kekebalan yang cepat, dan durasi perlindungan yang lama (biasanya lebih dari enam bulan). Mereka biasanya digunakan untuk imunisasi darurat selama wabah penyakit. Namun, obat ini mempunyai potensi risiko penularan virus, menimbulkan risiko pada sapi bunting, dan tidak dapat digunakan pada sapi yang terinfeksi laten namun tidak menunjukkan gejala.

Vaksin yang tidak aktif memiliki ciri keamanan yang tinggi, tidak ada risiko pelepasan virus atau kembalinya virulensi, dan dianggap benar-benar aman. Mereka dapat digunakan pada sapi di semua tahap, termasuk sapi bunting, anak sapi, dan sapi jantan yang sedang berkembang biak. Namun, timbulnya kekebalan relatif lambat dan durasi perlindungan lebih singkat, sehingga biasanya diperlukan imunisasi booster. Dalam beberapa kasus, efektivitas perlindungannya mungkin lebih lemah dibandingkan vaksin hidup yang dilemahkan.

Terlepas dari apakah vaksin hidup yang dilemahkan atau vaksin yang tidak aktif digunakan, proses pemurnian hilir dapat dibagi menjadi empat tahap utama: panen dan klarifikasi → konsentrasi dan pemurnian primer → pemurnian pemolesan → inaktivasi/filtrasi steril dan formulasi.

Konsentrasi adalah langkah inti dalam proses hilir pemurnian vaksin, segera setelah klarifikasi. Tujuan utamanya adalah dengan cepat mengurangi larutan klarifikasi virus bervolume besar, berkonsentrasi rendah, dan bervolume besar, menjadi bentuk bervolume kecil dengan konsentrasi tinggi, sambil mempertahankan bioaktivitas virus. Hal ini menciptakan kondisi yang diperlukan untuk tahap pemurnian halus-beresolusi tinggi namun-berkapasitas rendah, seperti kromatografi.

Langkah ini biasanya dilakukan dengan menggunakan ultrafiltrasi aliran tangensial (TFF). Prinsipnya sebagai berikut: larutan umpan virus mengalir sejajar dengan permukaan membran ultrafiltrasi dengan ukuran pori tertentu. Di bawah tekanan, molekul kecil seperti air, garam, dan kotoran tertentu melewati membran secara tegak lurus dan dibuang, sementara partikel virus utuh, yang jauh lebih besar dari pori-pori membran, tertahan, terus bersirkulasi, dan terkonsentrasi. Dibandingkan dengan sentrifugasi berkecepatan tinggi-tradisional, metode ini lebih lembut untuk virus rapuh seperti IBRV, yang memiliki selubung lipid. Hal ini secara efektif mengurangi kerusakan struktural virus dan hilangnya aktivitas yang disebabkan oleh gaya geser yang tinggi dan lebih dapat ditingkatkan-secara linier untuk produksi industri.

Operasi konsentrasi yang berhasil lebih dari sekadar mengurangi volume. Poin-poin penting untuk optimalisasi proses meliputi: pengendalian tekanan transmembran dan laju aliran umpan secara tepat untuk menyeimbangkan efisiensi filtrasi sekaligus meminimalkan polarisasi konsentrasi dan pengotoran membran; memilih bahan membran dan ukuran pori yang sesuai untuk memastikan retensi virus yang tinggi dan fluks perembesan; dan menemukan keseimbangan optimal antara pemulihan virus, faktor konsentrasi, dan waktu pemrosesan. Suspensi virus pekat tidak hanya mencapai titer yang jauh lebih tinggi namun juga mencapai pemurnian awal dengan menghilangkan sebagian besar pengotor yang larut dalam air. Hal ini memberikan landasan volume dan konsentrasi yang diperlukan untuk langkah-langkah penyempurnaan penting selanjutnya, seperti kromatografi dan pengolahan nuklease, menjadikan konsentrasi sebagai pusat efisiensi di seluruh proses hilir.

Diafiltrasi sekunder merupakan langkah penting dalam pemurnian hilir vaksin, yang dilakukan setelah pemurnian halus dan sebelum formulasi. Ini biasanya dilakukan setelah perawatan kromatografi dan nuklease. Tujuan intinya bukanlah konsentrasi awal, namun pertukaran sistem dan penyesuaian yang tepat terhadap kondisi formulasi akhir. Proses ini dilakukan dalam sistem ultrafiltrasi aliran tangensial (TFF), di mana buffer formulasi yang segar dan bersih terus ditambahkan ke larutan virus pekat yang bersirkulasi, sementara pelarut asli dan pengotor-molekul kecil dihilangkan. Operasi ini secara efektif dan lembut menghilangkan sisa garam, pelarut organik, produk degradasi nuklease, dan melacak kotoran terlarut yang tersisa dari proses pemurnian.

Kuncinya adalah mempertahankan volume konstan atau menerapkan sedikit penyesuaian konsentrasi untuk memastikan konsentrasi virus memenuhi spesifikasi formulasi. Untuk virus yang rapuh dan berselubung seperti virus rhinotracheitis menular sapi (IBRV), lingkungan hidrodinamik diafiltrasi sekunder yang lembut sangat penting untuk menjaga integritas partikel dan imunogenisitas. Pada akhirnya, langkah ini memberikan dasar yang kuat untuk inaktivasi selanjutnya (jika diperlukan), penambahan bahan pembantu atau penstabil, dan pengisian akhir, memastikan bahwa produk akhir memasuki formulasi dengan komponen yang ditentukan, kondisi seragam, dan kompatibilitas yang baik. Oleh karena itu, hal ini merupakan salah satu langkah inti untuk memastikan keamanan, stabilitas, dan konsistensi-ke-batch vaksin.

IBRV adalah virus DNA linier beruntai ganda-berselubung dengan amplop kira-kira berbentuk bola. Partikel IBRV dewasa memiliki diameter sekitar 160–230 nm. Oleh karena itu, penggunaan membran ultrafiltrasi 100, 300, atau 500 kDa dapat menahan IBRV sekaligus menghilangkan beberapa protein yang mengkontaminasi. Tingkat pemulihan ultrafiltrasi kaset membran Teknologi Jiuling bervariasi menurut jenis bahan umpan, namun umumnya mencapai 90–95%.