حلول الموجات فوق الصوتية لتحسين إنتاج اللقاحات
- يستخدم Sonication في خطوات مختلفة من إعداد اللقاحات: لتحلل الخلايا ، لتجانس معلقات الخلايا ، لتحفيز نمو الخلايا ، للتغليف ، لربط البروتين المساعد إلخ.
- تستخدم صوتيات Hielscher في إنتاج المستضدات وتغليفها وصياغتها وكذلك في خطوة التفريغ قبل ملء اللقاح في قوارير أو محاقن.
- Hielscher Ultrasonics هو شريكك ذو الخبرة الطويلة لأنظمة الموجات فوق الصوتية الموثوقة في صناعة الأدوية. اكتشف خلالها خطوات عملية تصنيع اللقاح التي يمكن أن تحسن إنتاجك!
إنتاج اللقاحات
الموجات فوق الصوتية يمكن أن تكون مفيدة خلال مراحل مختلفة من إنتاج اللقاح. لإنتاج لقاح ، فإن الخطوة الأولى هي تحضير المستضد نفسه. اعتمادا على نوع العامل الممرض ، يختلف ميتود توليد المستضد: بينما تزرع الفيروسات إما على الخلايا الأولية مثل بيض الدجاج (على سبيل المثال للأنفلونزا) أو على خطوط الخلايا المستمرة مثل الخلايا البشرية المستزرعة (على سبيل المثال لالتهاب الكبد A) ، تزرع البكتيريا في المفاعلات الحيوية (مثل المستدمية النزلية من النوع ب). يمكن زراعة البروتينات المؤتلفة ، المشتقة من الفيروسات أو البكتيريا ، أيضا في مزارع الخميرة أو البكتيريا أو الخلايا. عندما يتم إنتاج المستضد ، يجب إطلاقه من الخلايا التي نما فيها.
قد يحتاج الفيروس إلى إلغاء تنشيطه ، ربما دون الحاجة إلى مزيد من التنقية. تحتاج البروتينات المؤتلفة إلى العديد من العمليات التي تنطوي على الترشيح الفائق وكروماتوغرافيا العمود. اعتمادا على تركيبة اللقاح ، يتم إضافة عوامل مساعدة واستقرار ومواد حافظة. المواد المساعدة تعزز الاستجابة المناعية للمستضد ، والمثبتات والمواد الحافظة تزيد من مدة الصلاحية.
خلال تصنيع اللقاح صوتنة يمكن تطبيقها في مراحل مختلفة. كطريقة معالجة غير حرارية ، يتم تجنب التدهور الحراري للمواد القيمة. تجد أدناه التطبيقات الأكثر شيوعا حيث تعمل الموجات فوق الصوتية على تحسين إنتاج اللقاحات:
تشتت المستضدات
يجب تشتيت المستضدات مثل شظايا الخلية أو مستضدات البروتين بشكل متجانس في تعليق أو بوليمر أو تغليف شحمي من أجل الحصول على تركيبة لقاح مستقرة. ثبت على المدى الطويل أن Sonication يعد تشتتات دقيقة في تصنيع المنتجات الصيدلانية ، وبالتالي فهو تقنية راسخة في إنتاج اللقاحات الحديثة.
المواد المساعدة القائمة على الألومنيوم ، والتي تتكون من جزيئات أولية صغيرة جدا ، هي نوع شائع الاستخدام من المواد المساعدة ، والتي يمكن تجميعها بسهولة في وحدة عاملة في تركيبات اللقاح. من أجل الجمع بين المواد المساعدة والمستضدات ، يلزم توزيع موحد للمستضد في جميع أنحاء اللقاح المحتوي على الألومنيوم. يعد التشتت بالموجات فوق الصوتية تشتتات متجانسة للمستضدات والمواد المساعدة (مثل Alhydrogel™).
مسبار بالموجات فوق الصوتية وخلية التدفق
تحلل الخلية & إستخلاص
يجب إطلاق المستضدات الناتجة عن الكائنات الحية الدقيقة من الخلية الميكروبية. Sonication هي تقنية مجربة لتحلل الخلايا واستخراجها. عن طريق تعديل معلمات الصوتنة ، يمكن ثقب الخلايا أو تعطيلها بحيث تصبح المستضدات المستهدفة متاحة ويمكن عزلها.
تعطيل مسببات الأمراض
يتم تطبيق الموجات فوق الصوتية للطاقة لتعطيل وقتل الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا والفيروسات. على سبيل المثال ، ثبت أن تعطيل الإشريكية القولونية بالموجات فوق الصوتية متبوعا بالإشعاع هو أقوى تقنية لإعداد لقاح فعال لداء العصيات القولونية. [ميلاميد وآخرون 1991]
التقنيات الشائعة الاستخدام لتعطيل الميكروبات هي البسترة الحرارية والتعقيم ، والتي تستند إلى التعرض الطويل لدرجات الحرارة المرتفعة وغالبا ما تؤدي إلى تدهور الخصائص الوظيفية المستحثة حراريا. يمكن أن يؤدي الجمع بين العلاج الصوتنة والحرارة (صوتنة الحرارة) إلى تسريع معدل التعقيم. نظرا لأن الكثافة الحرارية ومدتها تقل بشكل كبير ، فإن التدهور الحراري للمركبات الحساسة للحرارة (مثل البروتينات والمستضدات). التعقيم والبسترة بالموجات فوق الصوتية فعالة من حيث التكلفة وموفرة للطاقة وصديقة للبيئة.
المستحلبات & تعليق
قد تتكون تركيبات اللقاح من مخاليط الماء والدهون. نظرا لأن تركيبات الدهون المائية غير قابلة للامتزاج ، يجب تحضير مستحلب دقيق الحجم إما عن طريق التغلب على القطرات’ التوتر السطحي أو باستخدام الفاعل بالسطح. الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية هو تقنية راسخة لصياغة مستحلبات النانو / مستحلبات صغيرة ، مستحلبات مزدوجة ، و مستحلبات بيكرينغ. على سبيل المثال ، يمكن تعليق الببتيدات الشحمية غير القابلة للذوبان في الماء بالموجات فوق الصوتية مع المستضد بنسبة 1: 1 (وزن / وزن) في محلول مائي.
علاوة على ذلك ، يتم تطبيق صوتنة من أجل تقليل تجمعات الخلايا وتوزيع الخلية المشتتة بالتساوي في التعليق.
MultiSonoReactor MSR-4 هو مفاعل صناعي مضمن لإنتاج الأدوية واللقاحات بالموجات فوق الصوتية
المواد المساعدة والمواد الحافظة
تحتوي اللقاحات عادة على واحد أو أكثر من المواد المساعدة ، وتستخدم لتعزيز الاستجابة المناعية. عن طريق الموجات فوق الصوتية ، يتم فك تشابك الألياف الدقيقة المساعدة وتشتيتها بشكل متجانس بحيث يتم تحسين ارتباط البروتين على السطح. تستخدم الأنظمة المساعدة القائمة على المستحلب على نطاق واسع في تطوير اللقاحات وصياغتها. يمكن صياغة هذه الأنظمة المساعدة القائمة على المستحلب باستخدام أنواع مختلفة من المستحلبات مثل الزيت في الماء (o / w) أو الماء في الزيت (w / o) أو الماء في الزيت في الماء (w / o / w) أو المستحلبات المستقرة بالبروتين.
علاوة على ذلك ، تضاف المواد الحافظة لمنع تلوث اللقاح بالبكتيريا أو الفطريات. يمكن استخدام المواد الحافظة في مراحل مختلفة من إنتاج اللقاحات.
إن استخدام المجانسات بالموجات فوق الصوتية يعزز الخلط والتشتت بشكل أكثر توازنا ودقة ، وبالتالي فهو أداة موثوقة لإنتاج لقاح أكثر كفاءة.
صياغه & التغليف الشحمي
يمكن إعطاء اللقاحات المغلفة بالليبوزومات عن طريق الفم والأنف والعضل وتحت الجلد وهي طريقة مفيدة لتوصيل اللقاح ومساعدة ، والتي يمكن أن تحسن التسليم المستهدف وتقلل من سمية المستضدات المحبوسة. Sonication هي تقنية موثوقة لتغليف المركبات النشطة في تركيبات ليبوسومال. اقرأ هنا المزيد عن صياغة الجسيمات الشحمية بالموجات فوق الصوتية!
على سبيل المثال ، من أجل صياغة لقاح بيطري ضد مرض نيوكاسل ، أعد Zhao et al. (2011) حويصلات أحادية الصفيحة الصغيرة (SUV) من الفوسفاتيديل كولين / الكوليسترول (SUV) تحت صوتنة. أظهر اللقاح المغلف بالموجات فوق الصوتية استجابة مناعية معززة ، وعيار أعلى من الأجسام المضادة IgG و IgM بالإضافة إلى تكاثر الخلايا التائية والخلايا البائية.
تفريغ المعلقات الصيدلانية
أثناء إنتاج اللقاحات والمستحضرات الصيدلانية وقبل التعبئة ، يجب تفريغ اللقاحات والسوائل مثل المعلقات والمحاليل والمستحلبات والتركيبات النهائية. أثناء خطوة إزالة الهواء / إزالة التهوية ، تتم إزالة فقاعات الغاز (مثل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون ، المحبوسين في السائل. تعزز الموجات فوق الصوتية اندماج فقاعات الغاز المحاصرة في السوائل. تتمتع الفقاعات المدمجة بطفو أعلى وترتفع إلى سطح السائل. يمكن تعزيز إزالة فقاعات الغاز عند تطبيق فراغ طفيف على وعاء الصوتنة. التفريغ بمساعدة الموجات فوق الصوتية هو تقنية سهلة وسريعة لنزع الهواء من المعلقات المائية.
تكثيف نمو الخلايا
التحريض بالموجات فوق الصوتية أثناء التلقيح (عملية إدخال الكائنات الحية الدقيقة في وسط الثقافة) يمكن أن يزيد من نمو ثقافات الخلايا. يمكن تنظيم شدة صوتنة ودرجة الحرارة والاحتفاظ في المفاعلات الحيوية بالموجات فوق الصوتية Hielscher بالضبط فيما يتعلق بنوع الخلية ومتطلباتها.
على سبيل المثال ، يمكن تطبيق صوتنة خفيفة لزيادة امتصاص الجلوكوز للخلايا وبالتالي تعزيز نمو ثقافات الخلايا والمعلقات. من المعروف أن الموجات فوق الصوتية تزيد من نفاذية الخلايا ، والتي بدورها يمكن أن تعزز تبادل المغذيات / النفايات مما يؤدي إلى تعزيز إنتاج اللقاح. وبالتالي ، يمكن تقصير وقت إنتاج اللقاح و / أو زيادة محصول البروتينات المستخدمة كلقاحات.
Hielscher الموجات فوق الصوتية فارما المفاعلات
Hielscher الفوق صوتيات متخصصة في إنتاج أنظمة الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة وسونو bioreactors لتنفيذ في R&د والإنتاج الصناعي للمستحضرات الصيدلانية (على سبيل المثال لقاحات, واجهات برمجه التطبيقات).
يمكن تطبيق Sonication على الأوعية المفتوحة والمفاعلات المغلقة ومفاعلات التدفق المستمر. جميع أجزاء أنظمة الموجات فوق الصوتية ، التي تتلامس مع الوسط السائل ، مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو التيتانيوم أو الزجاج. تضمن الأجزاء القابلة للتعقيم والتجهيزات الصحية إنتاج درجة فارما منتجات.
برنامج ذكي يسجل معلمات عملية صوتنة تلقائيا على بطاقة الذاكرة SD المدمجة. يضمن التحكم الدقيق في جميع معلمات الصوتنة استنساخ وموثوقية نتيجة العملية.
توحيد الإنتاج.
Hielscher المعالجات بالموجات فوق الصوتية الصناعية بالموجات فوق الصوتية هي موثوقة للغاية ويمكن التحكم فيها بدقة. يمكن تعديل جميع الموجات فوق الصوتية الصناعية لتقديم مجموعة كاملة من السعات المنخفضة إلى العالية جدا. يمكن تشغيل السعات التي تصل إلى 200 ميكرومتر بسهولة بشكل مستمر في عملية 24/7. للحصول على سعات أعلى ، تتوفر سونوتروديس بالموجات فوق الصوتية المخصصة. متانة صوتيات Hielscher يسمح لعملية 24/7 تحت الثقيلة وفي البيئات الصعبة.
اتصل بنا! / اسألنا!
مسبار نوع الموجات فوق الصوتية UIP2000hdT (2000 واط) في مفاعل الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة الدوائية.
الأدب / المراجع
- Dereje Damte, Seung-Jin Lee, Biruk Tesfaye Birhanu, Joo-Won Suh, and Seung-Chun Park (2015): Sonicated Protein Fractions of Mycoplasma hyopneumoniae Induce Inflammatory Responses and Differential Gene Expression in a Murine Alveolar Macrophage Cell Line. J. Microbiol. Biotechnol. (2015), 25(12), 2153–2159.
- Christopher B. Fox, Ryan M. Kramer, Lucien Barnes V, Quinton M. Dowling, Thomas S. Vedvick (2013): Working together: interactions between vaccine antigens and adjuvants. Therapeutic Advances in Vaccines. 2013 May; 1(1): 7–20.
- J. Robin Harris, Andrei Soliakova, Richard J. Lewis, Frank Depoix, Allan Watkinson, Jeremy H. Lakeya (2012): Alhydrogel® adjuvant, ultrasonic dispersion and protein binding: a TEM and analytical study. Micron Volume 43, Issues 2–3, February 2012, 192-200.
- Doron Melamed, Gabriel Leitner, E. Dan Heller (1991): A Vaccine against Avian Colibacillosis Based on Ultrasonic Inactivation of Escherichia coli. Avian Diseases Vol. 35, No. 1 (Jan. – Mar., 1991), 17-22.
- Zhao X., Fan Y., Wang D., Hu Y., Guo L., Ruan S., et al. (2011): Immunological adjuvant efficacy of glycyrrhetinic acid liposome against Newcastle disease vaccine. Vaccine 29: 9611–9617
حقائق تستحق المعرفة
مبدأ عمل الموجات فوق الصوتية للطاقة: التجويف الصوتي
تلعب الموجات فوق الصوتية والتجويف الصوتي أدوارا مهمة في تطوير وإنتاج الأدوية بسبب آلياتها المتنوعة والفعالة.
العمليات بمساعدة الموجات فوق الصوتية مستدامة بطبيعتها وصديقة للبيئة. من خلال تمكين معدلات تفاعل أسرع ، وعوائد أعلى ، وتقليل استهلاك الطاقة ، تساهم الموجات فوق الصوتية في تكثيف العملية وكفاءة الموارد. علاوة على ذلك ، يمكن أن تعمل الموجات فوق الصوتية في ظل ظروف معتدلة (على سبيل المثال ، درجة حرارة الغرفة والضغط الجوي) ، مما يقلل من الحاجة إلى المواد الكيميائية القاسية وأنظمة التدفئة أو التبريد كثيفة الاستهلاك للطاقة. وهذا يتماشى مع مبادئ الكيمياء الخضراء ، وتعزيز ممارسات تصنيع الأدوية الأكثر أمانا ونظافة واستدامة.
تعتمد المعالجة بالموجات فوق الصوتية على التجويف الصوتي وقوى القص الهيدروديناميكية.
يوفر مبدأ العمل المتمثل في الموجات فوق الصوتية للطاقة والتجويف الصوتي مزايا عديدة لتطوير وإنتاج الأدوية ، بما في ذلك النقل المحسن للكتلة ، وتقليل حجم الجسيمات ، وإزالة الغازات وإزالة الهواء ، وكفاءة الاستخراج والتنقية ، وتكثيف العملية. بسبب هذه الفوائد ، تساهم تقنيات الموجات فوق الصوتية في تقدم العلوم الصيدلانية وإنتاج منتجات دوائية مبتكرة عالية الجودة.