随着疫苗技术的发展，需要复杂的分析工具来支持疫苗的发现、开发和制造。因此，各种各样的技术，从细胞为基础的生化分析和仪器分析部署，以确保产品质量。1，2理想情况下，所选择的分析方法应该是敏感、可靠和可靠的，能够对样品中存在的各种分析物(包括杂质)进行识别、表征和定量。其中一种技术就是色谱法。
色谱法在疫苗生产中的应用
液相色谱(LC)在开发和生产过程中，是治疗和免疫原剂(如疫苗)分析的主力。许多方法已经报道分离，表征和量化所需的目标分子。然而，现有的色谱方法存在局限性，科学家们正在努力通过柱化学、色谱技术或光电二极管阵列以外的检测器的创新来克服这些局限性，以分析具有挑战性的基质中的复杂分子。
当被问及LC对分析最有帮助的创新时，Caryn L. Heldt博士，健康研究所所长，生物工程詹姆斯和洛娜·麦克教授，密歇根理工大学化学工程系教授他说:“影响速度、灵敏度和选择性的因素有很多。由于采用了新型树脂珠，以及减少或消除扩散的整体和膜，速度和灵敏度都得到了提高。这增加了速度，使波峰变窄，从而提高了灵敏度。有选择性的新型配体提高了选择性。此外，检测峰的新方法有助于提高灵敏度。使用光散射的新型探测器可以极大地帮助探测更大的生物分子。使用质谱(MS)也改善了检测，提高了识别峰的速度。”
LC与各种检测器结合使用在疫苗开发和制造阶段。让我们考虑一些应用于疫苗管道的色谱技术的例子。
表征和量化
色谱技术在疫苗的发现、开发和质量控制过程中被用于表征和定量。伴随着传播电子显微镜(TEM)和动态光散射(DLS)，尺寸排除色谱法(SEC)已被用于表征为对抗SARS-CoV-2而开发的病毒样颗粒(VLP)。3.沙宾灭活脊髓灰质炎疫苗(sIPV)配方中存在的d抗原也已被SEC量化。4信用证与串联女士已用于多价HPV疫苗中衣壳蛋白(L1)的定量。5
过程监控
LC易于耦合到不同的检测器，使其成为监控生产过程的有用工具。为了跟踪生产过程中的工艺中间体和多价疫苗产品，利用SEC和一系列在线检测器，如紫外线(UV)、多角度光散射(MALS)和折射率(RI)，测量了分子量、蛋白质和多糖浓度。6
净化
在制造过程中，目标分子的纯化至关重要。亲和层析等色谱技术，快速蛋白液(FPLC),离子交换(IEX),反相(RP)或疏水作用(HIC)色谱分离纯化产物。7，8在乙肝疫苗生产过程中，弱阴离子交换层析法已用于去除rHBsAg聚集物，这是一种抗乙型肝炎病毒表面抗原的重组形式。9正交技术以二维格式耦合以实现所需的分离。RP LC还与亲水相互作用色谱(HILIC)相结合，纯化了一种高效疫苗佐剂QS-21，从一种商业上可用的提取物Quillaja saponaria树皮。10
杂质分析
使用LC监测杂质以确保疫苗的安全性。简单反相高效液相色谱法(HPLC)已用于流感疫苗中残余丙戊酸(用于制造过程中的细胞转染)杂质的定量。11Triton X-100和甲醛，用于病毒疫苗的纯化，也已定量了一个简单的RP-HPLC-UV方法。12
稳定性测试
研究了戊型肝炎疫苗的实时和加速稳定性液相色谱-质谱(LC-MS)以及其他分析技术。13
临床研究
一种高效液相色谱串联质谱方法已被验证，以鉴定肿瘤相关抗原，以支持临床研究。14
挑战与机遇
尽管亲和层析和IEX等色谱技术已被证明对生物分子的纯化是有效的，但它们有一定的局限性。Heldt博士说:“对许多疫苗进行层析的最大挑战是分子的大小，除非它们是蛋白质亚单位疫苗。”“大的生物分子很难描述，因为它们很复杂。它们也不会扩散到色谱珠中，从而大大减少了可用于结合的表面积。乔治·卡塔的实验室在他2015年的论文中很好地展示了这一点。15VLPs在12小时后无法穿透珠子，而IgG在大约5分钟内就饱和了大部分珠子。”
“出于这个原因，整体和膜色谱在大分子生物分子中越来越受欢迎。”
例如，亲和色谱在商业规模上的实施是有限的和昂贵的。然而，用于纯化疫苗的新介质和配体的开发有望通过消除许多下游加工步骤来改善工业生产。16
考虑到使用自动化技术减少周转时间的好处，Heldt博士解释说:“改善周期时间的关键之一是减少分析时间。在线和内联分析将大大缩短周期时间。目前，病毒疫苗的在线或内联分析很少，如果有的话。未来还会有更多，尤其是在拉曼光谱学领域。通过拉曼分析，我们越来越接近于识别产品、产品纯度和产品浓度。”
在网上模型和人工智能(AI)正被用于加速疫苗的色谱纯化。17使用LC耦合质谱计来表征和定量抗原(如灭活病毒、VLPs、重组蛋白和蛋白多糖)的优点和缺点，无论是否存在佐剂，已经有报道。18一个采用设计质量(QbD)方法开发了一种快速、灵敏、选择性的超高效液相色谱法采用高效液相色谱法(UHPLC)对4CMenB疫苗进行质量控制。19
结论
在生产过程中，亲和层析、IEX和RPLC等色谱技术有效地支持了大规模疫苗的快速开发和制造。色谱法用于监控工艺中间体，在生产过程中净化产品，在产品生产后表征和量化产品，分析杂质和研究产品的稳定性。
尽管有许多不同的技术和方法可用于分析疫苗，但仍有改进的空间。“在疫苗分析方面有许多未满足的需求。我们目前评估总蛋白、特定蛋白、大小和DNA/RNA含量。然而，这些测试都不能证明你拥有你想要的产品。我们没有任何明确的方法来评估这些大分子的质量和功能，”Heldt博士总结道。
因此，色谱在疫苗管道中的应用将继续增长，以支持有效和高质量产品的生产。
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