
在微生物領域中,微生物致病菌是指能夠侵入人體、動物或植物體內,引發感染并導致疾病的微生物,常見的包括細菌(如沙門氏菌、大腸桿菌)、真菌(如白色念珠菌)、病毒(如桿狀病毒)等。這些微生物雖具有致病性,但在嚴格的安全管控下,其相關制劑在醫藥研發、農業植保、食品檢測等行業有著重要應用——醫藥領域可用于疫苗研發、抗菌藥物篩選;農業領域可制備生物農藥防治病蟲害;食品行業則可用于致病菌檢測標準品的研發,為食品安全防控提供技術支撐。噴霧干燥技術因具有干燥速度快、產品易儲存、可規模化生產等優勢,成為微生物致病菌相關制劑的重要制備手段。那艾儀器找一些噴霧干燥機的案例。
第一個案例是大腸桿菌O157:H7噬菌體雞尾酒微球粉末的噴霧干燥制備,該案例來自2024年的最新研究文獻,聚焦于食源性致病菌的替代治療方案研發。大腸桿菌O157:H7是典型的人畜共患病原菌,感染后可能引發溶血性尿毒癥綜合征等嚴重并發癥,而噬菌體雞尾酒作為抗生素的理想替代物,存在體內環境穩定性差的痛點。為此,研究團隊聯合某公司采用噴霧干燥技術制備微球粉末,以提升其穩定性與體內治療效果。
在制備過程中,首先進行保護劑篩選,從殼聚糖、乳糖、海藻糖等多種材料中,確定海藻糖與亮氨酸質量比9∶1的組合為最優保護劑,能最大程度減少噬菌體活性損失。隨后通過單因素試驗和正交試驗優化工藝參數,最終確定采用離心式噴霧干燥機,設置進料速度50%、海藻糖濃度2%、入口溫度130℃、噬菌體雞尾酒懸液與保護劑溶液體積比1∶50,在此條件下制備的微球粉末滴度損失僅為(0.623±0.235)log10 PFU/g,遠低于未優化工藝。產品特性測試顯示,微球粒徑分布在3-10μm,流動性與分散性良好;穩定性測試中,25℃保存6個月滴度損失僅(0.862±0.082)log10 PFU/g,而游離噬菌體同期損失達(2.017±0.188)log10 PFU/mL;模擬體液測試表明,該微球在胃液中孵育60分鐘僅輕微損失活性,而游離噬菌體全部失活,且對膽鹽也具有更強的穩定性。后續小鼠治療試驗證實,微球粉末灌服組的炎癥反應更輕微,對大腸桿菌O157:H7的清除效果更優,為胃腸道致病菌的口服治療提供了有效劑型。
第二個案例是霍亂弧菌口服疫苗的超聲網式噴霧干燥制備,該案例來自2025年發布的疫苗研發文獻,旨在解決傳統疫苗依賴冷鏈運輸的行業痛點。霍亂弧菌作為引發霍亂的致病菌,其疫苗的熱穩定性直接影響在低收入國家的普及,而傳統冷凍干燥技術存在冷凍應激和復水效果差的問題。某生物制藥公司聯合科研團隊開發了新型快速空氣網式噴霧干燥技術,實現了霍亂弧菌口服疫苗的常溫穩定制備。
該制備工藝采用超聲網式霧化器替代傳統壓力噴嘴,搭配高速干燥氣流與控溫冷卻系統,構建了低剪切、低熱量的干燥環境,避免疫苗活性成分受損。制備時,先將霍亂弧菌菌液與海藻糖穩定劑按特定比例混合,海藻糖添加量為菌液固含量的10%,以提升疫苗的熱穩定性;隨后將混合液通入噴霧干燥設備,設置進風溫度為室溫、氣流速度30m/s,通過超聲網式霧化器將料液分散為粒徑小于5μm的霧滴,霧滴在高速干燥氣流中快速脫水,完成液-粉轉化。產品表征顯示,干燥后的疫苗粉末顆粒均勻,復水后細菌形態完整,無聚集現象;穩定性測試中,疫苗在4℃、25℃和40℃條件下儲存1個月,均未出現明顯的抗原降解,細胞形態也無異常;ELISA功能檢測證實,其抗原回收率與冷凍干燥制劑相當。該技術制備的疫苗無需冷鏈運輸,顯著提升了疫苗的全球可及性,為致病菌疫苗的規模化普及提供了新思路。
第三個案例是蘇云金芽孢桿菌Cry殺蟲蛋白的噴霧干燥微囊化制備,聚焦于生物農藥的抗降解性能提升。蘇云金芽孢桿菌產生的Cry蛋白對農業害蟲具有特異性殺蟲活性,但該蛋白易被紫外線、雨水等 abiotic 因素降解,影響田間防治效果。某農業科技公司采用離心式噴霧干燥機,以阿拉伯膠和麥芽糊精為包埋劑,制備了抗紫外線的Cry蛋白微囊制劑。
制備過程中,先優化包埋劑配比,確定阿拉伯膠與麥芽糊精質量比1∶2、總包埋劑濃度15%為最優參數,該配比能形成致密的微囊外殼,同時保證蛋白活性;隨后將Cry蛋白溶液與包埋劑溶液混合,攪拌均勻后通入離心式噴霧干燥機,設置入口溫度120℃、出口溫度60℃、離心霧化轉速20000rpm、進料速度15mL/min。工藝優化后,微囊產品收率達82.6±3.12%,水分含量低于5%,粒徑集中在2-8μm,便于田間噴施。性能測試顯示,微囊化處理未改變Cry蛋白的作用機制,其晶體溶解、原毒素激活及受體結合能力與未包埋產品一致;生物活性試驗中,對草地貪夜蛾的半致死濃度(LC??)與商業非包埋產品無顯著差異,但經紫外線照射48小時后,微囊制劑的死亡率仍保持在85%以上,而未包埋產品僅為42%,抗紫外線降解能力顯著提升。該案例為致病菌來源的生物農藥制劑優化提供了關鍵技術參考,助力綠色農業發展。
以上三個案例覆蓋了醫藥、疫苗、農業三大核心應用領域,實現了微生物致病菌相關制劑的性能提升。噴霧干燥技術憑借其高效、可規模化的優勢,在致病菌制劑的穩定化、功能化制備中展現出重要價值,未來隨著工藝的不斷迭代,有望在更多行業實現應用突破。