biopreparatБИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечениеBiological Products. Prevention, Diagnosis, Treatment2221-996X2619-1156Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products10.30895/2221-996X-2024-24-4-467-475biopreparat-625Research ArticleКОНТРОЛЬ КАЧЕСТВАQUALITY CONTROLОценка жизнеспособности тест-штамма Salmonella enterica subsp. enterica serovar Abony NCTC 6017 в ампулах и флаконах методом ускоренного храненияViability assessment of Salmonella enterica subsp. enterica serovar Abony NCTC 6017 in ampoules and vials by the accelerated shelf-life testing methodhttps://orcid.org/0000-0002-5786-9159ВоропаевА. А.VoropaevA. A.

Воропаев Андрей Андреевич

Петровский бульвар, д. 8, стр. 2, Москва, 127051

Andrey A. Voropaev

8/2 Petrovsky Blvd, Moscow 127051

voropaev@expmed.ruhttps://orcid.org/0009-0000-8893-5932ЦыдыповаО. Ц.CidipovaO. T.

Цыдыпова Ольга Цыренжаповна

Петровский бульвар, д. 8, стр. 2, Москва, 127051

Olga T. Cidipova

8/2 Petrovsky Blvd, Moscow 127051

https://orcid.org/0000-0002-8473-7442ФадейкинаО. В.FadeikinaO. V.

Фадейкина Ольга Васильевна, канд. биол. наук

Петровский бульвар, д. 8, стр. 2, Москва, 127051

Olga V. Fadeikina, Cand. Sci. (Biol.)

8/2 Petrovsky Blvd, Moscow 127051

https://orcid.org/0000-0002-1768-1362ДавыдовД. С.DavydovD. S.

Давыдов Дмитрий Сергеевич, канд. биол. наук

Петровский бульвар, д. 8, стр. 2, Москва, 127051

Dmitry S. Davydov, Cand. Sci. (Biol.).

8/2 Petrovsky Blvd, Moscow 127051

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияScientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal ProductsRussian Federation202422122024244467475Copyright © Воропаев А.А., Цыдыпова О.Ц., Фадейкина О.В., Давыдов Д.С., 20242024Воропаев А.А., Цыдыпова О.Ц., Фадейкина О.В., Давыдов Д.С.Voropaev A.A., Cidipova O.T., Fadeikina O.V., Davydov D.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.biopreparations.ru/jour/article/view/625ВВЕДЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. Важными задачами ведения коллекций микроорганизмов являются обеспечение стабильности свойств и поддержание жизнеспособности микробиологических культур во время хранения и при транспортировке. При использовании коллекционных штаммов микроорганизмов в качестве контрольных образцов в ряде случаев необходимы точные данные о количестве живых микробных клеток в каждом образце, в связи с чем актуальна разработка и применение методики прогнозирования гарантийных сроков хранения тест-штаммов.

ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Оценить изменение жизнеспособности тест-штаммов для прогнозирования гарантийных сроков их хранения в различной первичной упаковке на примере штамма Salmonella enterica subsp. enterica serovar Abony NCTC 6017 методом ускоренного хранения.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. В работе использовали лиофилизированные образцы культуры штамма Salmonella enterica subsp. enterica serovar Abony NCTC 6017, депонированного в Государственной коллекции патогенных микроорганизмов ФГБУ «НЦЭСМП» Минздрава России. В качестве первичной упаковки применены ампулы боросиликатные вакуумного наполнения и флаконы для лиофилизации стандарта 2R. Проведена оценка образцов по ряду показателей качества (потеря в массе при высушивании, количество жизнеспособных клеток, выживаемость клеток, морфология колоний, биохимическая идентификация) и смоделировано ускоренное хранение при повышенных температурах (35–65 °С).

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. Существенных различий качества лиофилизированных образцов в зависимости от типа первичной упаковки не выявлено. Экспериментально определены константы дезактивации жизнеспособности микробиологических культур при хранении образцов при повышенных температурах. Рассчитаны константы дезактивации для температур транспортировки и хранения в различной первичной упаковке. Прогнозируемое время снижения жизнеспособности клеток до 10% составляет 19 лет при хранении во флаконах и 25 лет — в ампулах. Прогнозируемое время снижения жизнеспособности клеток до 50% составляет 5,8 и 7,6 года — для флаконов и ампул соответственно.

ВЫВОДЫ

ВЫВОДЫ. Анализ результатов исследования подтвердил возможность использования различных типов первичной упаковки (ампулы и флаконы) для лиофильного высушивания и хранения тест-штаммов микроорганизмов. Полученные данные могут быть использованы для дальнейших исследований и разработки рекомендаций по хранению лиофилизированных штаммов в различных типах упаковки.

INTRODUCTION

INTRODUCTION. A key priority in maintaining a collection of microorganisms is to ensure the stability of characteristics and the viability of microbial cultures during their storage and transport. In addition, some applications of collection strains as control samples require accurate data on the number of viable microbial cells in each sample. Therefore, it is necessary to develop and implement an analytical procedure for predicting the guaranteed shelf life of test strains.

AIM

AIM. This study aimed to predict the guaranteed shelf life for test strains in a variety of primary packaging by assessing changes in microbial viability under accelerated storage conditions, with the Salmonella enterica subsp. enterica serovar Abony NCTC 6017 strain as a model organism.

MATERIALS AND METHODS

MATERIALS AND METHODS. The study used lyophilised samples of the S. enterica subsp. enterica serovar Abony NCTC 6017 strain deposited in the National Collection of Pathogenic Microorganisms (NCPM) at the Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products of the Ministry of Health of the Russian Federation. The studied primary packaging types included vacuum-filled borosilicate glass ampoules and 2R lyophilisation vials. The samples were tested for a number of quality attributes (loss on drying, viable cell count, cell viability, colony morphology, and biochemical identification) and subjected to accelerated shelf-life testing at ele­vated temperatures (35–65 °С).

RESULTS

RESULTS. The study did not show any significant differences in the quality of lyophilised samples depending on the type of primary packaging. The authors experimentally determined rate constants for the loss of viability in microbial cultures during storage at elevated temperatures and calculated the rate constants for the storage and transport temperatures and for different types of primary packaging. The predicted time to viable cell count reduction to 10% of the initial level was 19 years for vials and 25 years for ampoules, and the predicted time to 50% viability was 5.8 years for vials and 7.6 years for ampoules.

CONCLUSIONS

CONCLUSIONS. The results of this study confirm the applicability of different primary packaging (ampoules and vials) for the lyophilisation and storage of microbial test strains. The data obtained can guide further research and contribute to the development of recommendations for the storage of lyophilised strains in various types of packaging.

лиофилизациятест-штаммытест ускоренного храненияколлекция микроорганизмовбиологические препаратылекарственные средстваконтроль качестваlyophilisationtest strainsaccelerated shelf-life testingcollection of microorganismsbiologicalsmedicinesquality controlРабота выполнена в рамках государственного задания ФГБУ «НЦЭСМП» Минздрава России № 056-00026-24-01 на проведение прикладных научных исследований (номер государственного учета НИР 124022200103-5)This study was conducted by the Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products as part of the applied research funded under State Assignment No. 056-00026-24-01 (R&D Registry No. 124022200103-5)ReferencesГрачева ИВ, Осин АВ, Кутырев ВВ. Принципы формирования коллекционных фондов штаммов микроорганизмов. Проблемы особо опасных инфекций. 2021;(2):16–23. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2021-2-16-23Gracheva IV, Osin AV, Kutyrev VV. Principles of formation of collection funds of microorganism strains. Problems of Particularly Dangerous Infections. 2021;(2):16–23 (In Russ.). https://doi.org/10.21055/0370-1069-2021-2-16-23Снатенков ЕА, Агеева НП, Ротов КА, Коваленко АА. Анализ аварийных ситуаций при работе с патогенными биологическими агентами в рамках риск-ориентированного подхода. Проблемы особо опасных инфекций. 2022;(2):145–48. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2022-2-145-148Snatenkov EA, Ageeva NP, Rotov KA, Kovalenko AA. Analysis of emergency situations when working with pathogenic biological agents within the framework of risk-oriented approach. Problems of Particularly Dangerous Infections. 2022;(2):145–48 (In Russ.). https://doi.org/10.21055/0370-1069-2022-2-145-148Carraretto AR, Curi EF, Almeida CED, Abatti REM. Glass ampoules: risks and benefits. Rev Bras Anestesiol. 2011;61(4):513–21. https://doi.org/10.1016/s0034-7094(11)70059-9Carraretto AR, Curi EF, Almeida CED, Abatti REM. Glass ampoules: risks and benefits. Rev Bras Anestesiol. 2011;61(4):513–21. https://doi.org/10.1016/s0034-7094(11)70059-9Peiren J, Hellemans A, De Vos P. Impact of the freeze-­drying process on product appearance, residual moisture content, viability, and batch uniformity of freeze-dried bacterial cultures safeguarded at culture collections. Appl Microbiol Biotechnol. 2016;100(14):6239–49. https://doi.org/10.1007/s00253-016-7359-1Peiren J, Hellemans A, De Vos P. Impact of the freeze-­drying process on product appearance, residual moisture content, viability, and batch uniformity of freeze-dried bacterial cultures safeguarded at culture collections. Appl Microbiol Biotechnol. 2016;100(14):6239–49. https://doi.org/10.1007/s00253-016-7359-1Воропаев АА, Фадейкина ОВ, Ермолаева ТН, Давыдов ДС. Лиофилизация бактериальных тест-штаммов в аппарате коллекторного типа: влияние параметров замораживания и высушивания, объема заполнения ампул и плотности ватного фильтра. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2023;23(3):348–60. https://doi.org/10.30895/2221-996X-2023-23-3-348-360Voropaev AA, Fadeikina OV, Ermolaeva TN, Davydov DS. Lyophilisation of bacterial test strains in a manifold-type apparatus: effects of freezing and drying parameters, ampoule fill volume, and cotton filter density. Biological Products. Prevention, Diagnosis, Treatment. 2023;23(3):348–60 (In Russ.). https://doi.org/10.30895/2221-996X-2023-23-3-348-360Tsen JH, Lin YP, Huang HY, King VAN. Acceleration storage testing of freeze-dried immobilized Lactobaccilus acidophilus-fermented banana media. J Food Process Preserv. 2007;31(6):688–701. https://doi.org/10.1111/j.1745-4549.2007.00160.xTsen JH, Lin YP, Huang HY, King VAN. Acceleration storage testing of freeze-dried immobilized Lactobaccilus acidophilus-fermented banana media. J Food Process Preserv. 2007;31(6):688–701. https://doi.org/10.1111/j.1745-4549.2007.00160.xMuntu CM, Avanti C, Hayun H, Surini S. Stability study of spray freeze-dried insulin dry powder formulations used for nose-to-brain delivery. J Appl Pharm Sci. 2023;13(10):225–37. https://doi.org/10.7324/JAPS.2023.148983Muntu CM, Avanti C, Hayun H, Surini S. Stability study of spray freeze-dried insulin dry powder formulations used for nose-to-brain delivery. J Appl Pharm Sci. 2023;13(10):225–37. https://doi.org/10.7324/JAPS.2023.148983Zhenhe X, Zihan D, Yuanxing Z, Xiaohong L, Qiyao W, Shuai S, Qin L. Shelf-life prediction and storage stability of Aeromonas bacteriophage vB_AsM_ZHF. Virus Research. 2023;323:198997. https://doi.org/10.1016/j.virusres.2022.198997Zhenhe X, Zihan D, Yuanxing Z, Xiaohong L, Qiyao W, Shuai S, Qin L. Shelf-life prediction and storage stability of Aeromonas bacteriophage vB_AsM_ZHF. Virus Research. 2023;323:198997. https://doi.org/10.1016/j.virusres.2022.198997Shalaev E, Ohtake S, Mousa EM, Searles J, Nail S, Roberts CJ. Accelerated storage for shelf-life prediction of lyophiles: temperature dependence of degradation of amorphous small molecular weight drugs and proteins. J Pharm Sci. 2023;112(6):1509–22. https://doi.org/10.1016/j.xphs.2023.02.008Shalaev E, Ohtake S, Mousa EM, Searles J, Nail S, Roberts CJ. Accelerated storage for shelf-life prediction of lyophiles: temperature dependence of degradation of amorphous small molecular weight drugs and proteins. J Pharm Sci. 2023;112(6):1509–22. https://doi.org/10.1016/j.xphs.2023.02.008Ebrahim A, DeVore K, Fischer T. Limitations of accelerated stability model based on the Arrhenius equation for shelf life estimation of in vitro diagnostic products. Clin Chem. 2021;67(4):684–8. https://doi.org/10.1093/clinchem/hvaa282Ebrahim A, DeVore K, Fischer T. Limitations of accelerated stability model based on the Arrhenius equation for shelf life estimation of in vitro diagnostic products. Clin Chem. 2021;67(4):684–8. https://doi.org/10.1093/clinchem/hvaa282Mitic S, Otenhajmer I, Damjanovic V. Predicting the stabilities of freeze-dried suspensions of Lactobacillus acido­philus by the accelerated storage test. Cryobiology. 1974;11(2):116–20. https://doi.org/10.1016/0011-2240(74)90300-9Mitic S, Otenhajmer I, Damjanovic V. Predicting the stabilities of freeze-dried suspensions of Lactobacillus acido­philus by the accelerated storage test. Cryobiology. 1974;11(2):116–20. https://doi.org/10.1016/0011-2240(74)90300-9Осин АВ, Червякова НС, Валова ТВ. Лиофилизация штаммов патогенных микроорганизмов на сублимационных установках разного типа и оценка качества полученных препаратов. Проблемы особо опасных инфекций. 2016;(3):66–70. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2016-3-66-70Osin AV, Chervyakova NS, Valova TV. Lyophilization of pathogenic microorganisms strains on freeze-drying modules of different type, and quality assessment of the preparations obtained. Problems of Particularly Dangerous Infections. 2016;(3):66–70 (In Russ.). https://doi.org/10.21055/0370-1069-2016-3-66-70

The authors declare that there are no conflicts of interest present.