在微生物领域中,微生物致病菌是指能够侵入人体、动物或植物体内,引发感染并导致疾病的微生物,常见的包括细菌(如沙门氏菌、大肠杆菌)、真菌(如白色念珠菌)、病毒(如杆状病毒)等。这些微生物虽具有致病性,但在严格的安全管控下,其相关制剂在医药研发、农业植保、食品检测等行业有着重要应用——医药领域可用于疫苗研发、抗菌药物筛选;农业领域可制备生物农药防治病虫害;食品行业则可用于致病菌检测标准品的研发,为食品安全防控提供技术支撑。喷雾干燥技术因具有干燥速度快、产品易储存、可规模化生产等优势,成为微生物致病菌相关制剂的重要制备手段。那艾仪器找一些喷雾干燥机的案例。
第一个案例是大肠杆菌O157:H7噬菌体鸡尾酒微球粉末的喷雾干燥制备,该案例来自2024年的最新研究文献,聚焦于食源性致病菌的替代治疗方案研发。大肠杆菌O157:H7是典型的人畜共患病原菌,感染后可能引发溶血性尿毒症综合征等严重并发症,而噬菌体鸡尾酒作为抗生素的理想替代物,存在体内环境稳定性差的痛点。为此,研究团队联合某公司采用喷雾干燥技术制备微球粉末,以提升其稳定性与体内治疗效果。
在制备过程中,首先进行保护剂筛选,从壳聚糖、乳糖、海藻糖等多种材料中,确定海藻糖与亮氨酸质量比9∶1的组合为最优保护剂,能最大程度减少噬菌体活性损失。随后通过单因素试验和正交试验优化工艺参数,最终确定采用离心式喷雾干燥机,设置进料速度50%、海藻糖浓度2%、入口温度130℃、噬菌体鸡尾酒悬液与保护剂溶液体积比1∶50,在此条件下制备的微球粉末滴度损失仅为(0.623±0.235)log10 PFU/g,远低于未优化工艺。产品特性测试显示,微球粒径分布在3-10μm,流动性与分散性良好;稳定性测试中,25℃保存6个月滴度损失仅(0.862±0.082)log10 PFU/g,而游离噬菌体同期损失达(2.017±0.188)log10 PFU/mL;模拟体液测试表明,该微球在胃液中孵育60分钟仅轻微损失活性,而游离噬菌体全部失活,且对胆盐也具有更强的稳定性。后续小鼠治疗试验证实,微球粉末灌服组的炎症反应更轻微,对大肠杆菌O157:H7的清除效果更优,为胃肠道致病菌的口服治疗提供了有效剂型。
第二个案例是霍乱弧菌口服疫苗的超声网式喷雾干燥制备,该案例来自2025年发布的疫苗研发文献,旨在解决传统疫苗依赖冷链运输的行业痛点。霍乱弧菌作为引发霍乱的致病菌,其疫苗的热稳定性直接影响在低收入国家的普及,而传统冷冻干燥技术存在冷冻应激和复水效果差的问题。某生物制药公司联合科研团队开发了新型快速空气网式喷雾干燥技术,实现了霍乱弧菌口服疫苗的常温稳定制备。
该制备工艺采用超声网式雾化器替代传统压力喷嘴,搭配高速干燥气流与控温冷却系统,构建了低剪切、低热量的干燥环境,避免疫苗活性成分受损。制备时,先将霍乱弧菌菌液与海藻糖稳定剂按特定比例混合,海藻糖添加量为菌液固含量的10%,以提升疫苗的热稳定性;随后将混合液通入喷雾干燥设备,设置进风温度为室温、气流速度30m/s,通过超声网式雾化器将料液分散为粒径小于5μm的雾滴,雾滴在高速干燥气流中快速脱水,完成液-粉转化。产品表征显示,干燥后的疫苗粉末颗粒均匀,复水后细菌形态完整,无聚集现象;稳定性测试中,疫苗在4℃、25℃和40℃条件下储存1个月,均未出现明显的抗原降解,细胞形态也无异常;ELISA功能检测证实,其抗原回收率与冷冻干燥制剂相当。该技术制备的疫苗无需冷链运输,显著提升了疫苗的全球可及性,为致病菌疫苗的规模化普及提供了新思路。
第三个案例是苏云金芽孢杆菌Cry杀虫蛋白的喷雾干燥微囊化制备,聚焦于生物农药的抗降解性能提升。苏云金芽孢杆菌产生的Cry蛋白对农业害虫具有特异性杀虫活性,但该蛋白易被紫外线、雨水等 abiotic 因素降解,影响田间防治效果。某农业科技公司采用离心式喷雾干燥机,以阿拉伯胶和麦芽糊精为包埋剂,制备了抗紫外线的Cry蛋白微囊制剂。
制备过程中,先优化包埋剂配比,确定阿拉伯胶与麦芽糊精质量比1∶2、总包埋剂浓度15%为最优参数,该配比能形成致密的微囊外壳,同时保证蛋白活性;随后将Cry蛋白溶液与包埋剂溶液混合,搅拌均匀后通入离心式喷雾干燥机,设置入口温度120℃、出口温度60℃、离心雾化转速20000rpm、进料速度15mL/min。工艺优化后,微囊产品收率达82.6±3.12%,水分含量低于5%,粒径集中在2-8μm,便于田间喷施。性能测试显示,微囊化处理未改变Cry蛋白的作用机制,其晶体溶解、原毒素激活及受体结合能力与未包埋产品一致;生物活性试验中,对草地贪夜蛾的半致死浓度(LC₅₀)与商业非包埋产品无显著差异,但经紫外线照射48小时后,微囊制剂的死亡率仍保持在85%以上,而未包埋产品仅为42%,抗紫外线降解能力显著提升。该案例为致病菌来源的生物农药制剂优化提供了关键技术参考,助力绿色农业发展。
以上三个案例覆盖了医药、疫苗、农业三大核心应用领域,实现了微生物致病菌相关制剂的性能提升。喷雾干燥技术凭借其高效、可规模化的优势,在致病菌制剂的稳定化、功能化制备中展现出重要价值,未来随着工艺的不断迭代,有望在更多行业实现应用突破。