Cómo congelar los kits de diagnóstico de PCR en seco para COVID-19

Los kits de diagnóstico por PCR y las vacunas para COVID-19 son esenciales para combatir la pandemia. Uno de los mayores desafíos asociados con su almacenamiento, transporte y uso es la necesidad de refrigeración o congelación del material. Esta cadena de frío hace que el diagnóstico y la vacunación sean particularmente difíciles en lugares sin la infraestructura adecuada y las posibilidades de almacenamiento. En esta publicación, se examinará el uso de la técnica de liofilización como una posible solución al desafío de la cadena de frío.

 
Hay lugares en la Tierra que están expuestos regularmente a un calor extremo. Y deben lidiar con un montón de consecuencias.

Los kits de diagnóstico por PCR y las vacunas a menudo deben refrigerarse o incluso congelarse durante el transporte y el almacenamiento. En climas cálidos y lugares que no cuentan con la infraestructura necesaria para mantener las temperaturas frescas de estas reservas médicas, puede ser muy difícil vacunar o analizar a la población.

 

Una forma de abordar este problema es evitar refrigerar o congelar los kits de diagnóstico y las vacunas. La superación del requisito de la cadena de frío y la mejora de la estabilidad de las vacunas y los kits de diagnóstico por PCR se pueden lograr mediante el secado por congelación o la liofilización .Veremos cómo podemos usar la liofilización para kits de diagnóstico de PCR para COVID-19 y otras enfermedades.

 

Pero antes de pasar a la parte de la liofilización, daremos un resumen rápido de cómo funcionan los kits de diagnóstico de PCR. La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) es una técnica in vitro para sintetizar rápidamente grandes cantidades de un segmento de ADN determinado. Durante el proceso, el ADN se copia y se convierte en un sustrato para una mayor replicación. Al identificar el material replicado, se puede atribuir el ADN diana. En el caso de los kits de diagnóstico por PCR, si la muestra contiene el ADN de interés, digamos de virus o bacterias, se produce la replicación y el resultado de la PCR es positivo.

 

La liofilización aporta más beneficios que evitar el requisito de la cadena de frío para los kits de diagnóstico por PCR y las vacunas. Debido a que el proceso elimina el agua como socio de reacción, la liofilización puede aumentar la estabilidad y la vida útil de los productos. La liofilización es adecuada para procesar productos sensibles al calor, así como productos sensibles al oxígeno, ya que estos se pueden sellar en una atmósfera inerte. Dado que la liofilización crea un producto seco altamente poroso, puede contar con tiempos de reconstitución rápidos como un beneficio adicional.

 

 

◾Mientras que los kits de diagnóstico de PCR líquida caducan en 6 meses en el frigorífico o congelador, los kits liofilizados pueden permanecer estables a 30 ° C durante más de un año.

◾Dado que no se requieren ciclos de congelación-descongelación, no hay pérdida de actividad de los componentes

◾La técnica reduce las molestias relacionadas con la gestión de la cadena de frío, así como los desafíos del envasado.

◾La mezcla maestra del kit de PCR liofilizado está preformulada: el kit no solo contiene todos los componentes necesarios, sino que también mejora su eficiencia y consistencia-, evita la contaminación y elimina los errores de pipeteo.

La liofilización de productos farmacéuticos, incluidos los kits de diagnóstico de PCR, es un proceso de varios pasos:

Recorramos estos cinco pasos y analicemos cómo podemos optimizarlos para aplicaciones farmacéuticas.

 

1. Preparación de la muestra : elija el recipiente adecuado para el tamaño de su muestra. Considere las propiedades térmicas y químicas del componente activo en su muestra. Preste atención a la temperatura de congelación necesaria y si su API es sensible a los cambios de pH. Asegúrese de que cualquier solvente presente en su muestra pueda experimentar una congelación adecuada a esa concentración en particular. Potencialmente, agregue excipientes como un agente de carga para estabilizar la estructura de la torta en casos de soluciones con bajo contenido de sólidos o modificadores de temperatura de colapso para aumentar la temperatura del estante para una sublimación más segura y rápida de sus kits de diagnóstico de PCR.

 

2. Congelación : aquí, la solidificación de la muestra es imprescindible. La formación de cristales de hielo durante este paso depende de la velocidad y la temperatura de congelación. El tamaño de los cristales formados influye en la velocidad de liofilización y la porosidad del producto final.

 

Como regla general, cuanto más pequeño es el cristal de hielo, mayor es el tiempo de proceso.

 

Es importante destacar que la concentración de congelación debido a la formación de hielo puede provocar cambios en el pH y la conformación posterior y cambios estructurales. Los cristales de hielo pueden ejercer un estrés mecánico sobre los componentes activos, incluido el daño de las membranas celulares o de proteínas. Para aliviar este problema, puede intentar usar un crioprotector.

3. Secado primario : una vez que tenga sus muestras congeladas, puede pasar al secado primario. Aquí, debe mantener una temperatura baja de la muestra incluso durante la carga de lotes en el liofilizador . Esto es para evitar el colapso debido al alto contenido de agua en las muestras congeladas. Para optimizar el tiempo de proceso, también debe realizar un seguimiento de su procesamiento de sublimación utilizando técnicas de determinación de punto final . Puede verificar el cambio de temperatura de la muestra o monitorear el cambio en la presión medida, que depende de la cantidad de vapor sublimado en la cámara de secado.

 

Al completar el paso de secado primario, puede lograr un contenido de humedad residual de aproximadamente un 5-10% en sus kits de diagnóstico de PCR.

 

Puede lograr una entrada de energía precisa y efectiva para una sublimación controlada a través de:

 

Calentamiento del estante del liofilizador (transferencia de calor por conducción)

Transferencia de calor por convección

Configuración de vacío más alta, dependiendo de las temperaturas de fusión / colapso

Minimizar la entrada de energía inactiva a través de la radiación, una energía aleatoria, para reducir los efectos sobre la reproducibilidad del proceso.

 

Durante el secado primario, es importante que encuentre un buen equilibrio entre la sublimación eficiente y la estructura estable de la torta aplicando la energía necesaria para el frente de sublimación.

 

Para los kits de diagnóstico de PCR en formatos de 96 pocillos, solo hay una pequeña superficie de contacto entre la muestra y el estante del liofilizador . Para tratar de resolver este problema, puede intentar usar bloques de aluminio para maximizar la transferencia de calor desde el estante.

 

4. Secado secundario : puede comenzar con el secado secundario una vez que todo el hielo se haya sublimado en el secado primario. Esta fase se basa en la desorción del hielo residual, como el agua cristalina en la muestra. Puede configurar la temperatura del estante hasta 50 ° C. Tenga en cuenta las características térmicas, como la temperatura de degradación de la torta "seca" al configurar la temperatura de su estante.

 

Al final del secado secundario, el contenido de humedad final en su muestra debe estar en el rango de 1-3% en sus kits de diagnóstico de PCR.

 

5) Procesamiento adicional : después de seguir los pasos de secado, debe sellar su producto en un recipiente a prueba de humedad para el almacenamiento y envío del producto. Si primero desea controlar la calidad de su producto, puede medir la humedad final mediante la titulación Karl-Fisher.

 

 
Denoulet Bart
Texto extraído del Blog de Bart de BUCHI. Para mas información acceda al Blog original haciendo clic aquí