Ултразвукови решения за подобрено производство на ваксини

• Соникацията се използва в различни етапи от приготвянето на ваксини: за клетъчен лизис, за хомогенизиране на клетъчните суспензии, за стимулиране на клетъчния растеж, за капсулиране, за адювантно свързване на протеини и др.
• Ултразвуковите апарати на Hielscher се използват при производството, капсулирането и формулирането на антиген, както и в етапа на дегазация преди пълнене на ваксината във флакони или спринцовки.
• Hielscher Ultrasonics е вашият дългогодишен партньор за надеждни ултразвукови системи във фармацевтичната индустрия. Разберете по време на кои етапи от производството на ваксини могат да подобрят вашето производство!

Производство на ваксини

Ултразвукът може да бъде от полза по време на различни етапи от производството на ваксини. За да се произведе ваксина, първата стъпка е да се подготви самият антиген. В зависимост от типа на патогена, методът за генериране на антиген се различава: докато вирусите се отглеждат или върху първични клетки като пилешки яйца (например за грип), или върху непрекъснати клетъчни линии като култивирани човешки клетки (например за хепатит А), бактериите се отглеждат в биореактори (например Haemophilus influenzae тип b). Рекомбинантните протеини, които са получени от вируси или бактерии, могат да се отглеждат и в дрожди, бактерии или клетъчни култури. Когато антигенът се произвежда, той трябва да бъде освободен от клетките, в които е отгледан.
Може да се наложи вирусът да бъде инактивиран, вероятно без да е необходимо допълнително пречистване. Рекомбинантните протеини се нуждаят от много операции, включващи ултрафилтрация и колонна хроматография. В зависимост от формулировката на ваксината се добавят адювант, стабилизиращи агенти и консерванти. Адювантите засилват имунния отговор на антигена, стабилизаторите и консервантите увеличават срока на годност.
По време на производството на ваксината ултразвукът може да се прилага на различни етапи. Като метод на нетермична обработка се избягва топлинното разграждане на ценния материал. Намерете по-долу най-често срещаните приложения, при които ултразвукът подобрява производството на ваксини:

Дисперсия на антигени

Антигени като клетъчен фрагмент или протеинови антигени трябва да бъдат хомогенно диспергирани в суспензия, полимер или липозома, за да се получи стабилна формула на ваксината. Дългосрочно доказано, че соникацията получава фини дисперсии при производството на фармацевтични продукти и следователно е утвърдена техника в съвременното производство на ваксини.
Адювантите на алуминиева основа, съставени от много малки първични частици, са често използван вид адювант, който може лесно да бъде агрегиран във функционираща единица във формулировките на ваксините. За да се комбинират адюванти с антигени, е необходимо равномерно разпределение на антигена в цялата ваксина, съдържаща алуминий. Ултразвуковата дисперсия получава хомогенни дисперсии на антигени и адюванти (напр. Алхидрогел™).

клетъчен лизис & Екстракция

Антигените, произведени от микроорганизми, трябва да бъдат освободени от микробната клетка. Соникацията е доказана технология за клетъчен лизис и екстракция. Чрез регулиране на параметрите на ултразвука, клетките могат да бъдат перфорирани или разрушени, така че целевите антигени да станат достъпни и да бъдат изолирани.

Инактивиране на патогени

Мощният ултразвук се прилага за разрушаване и унищожаване на микроорганизми като бактерии и вируси. Например, ултразвуковото деактивиране на E. coli, последвано от облъчване, е доказано, че е най-мощната техника за приготвяне на ефективна ваксина срещу колибацилоза. [Melamed et al. 1991]
Често използвани техники за микробно инактивиране са термична пастьоризация и стерилизация, които се основават на продължително излагане на високи температури и често водят до термично индуцирано влошаване на функционалните свойства. Комбинираната обработка на ултразвук и топлина (термоултразвук) може да ускори скоростта на стерилизация; тъй като топлинният интензитет и продължителност са значително намалени, термично разграждане на чувствителни към топлина съединения (напр. протеини, антигени). Ултразвуковата стерилизация и пастьоризация са рентабилни, енергоспестяващи и екологични.

Емулсии & Суспензии

Формулировките на ваксините могат да се състоят от водно-липидни смеси. Тъй като водно-липидните формулировки не се смесват, трябва да се приготви емулсия с фин размер чрез преодоляване на капчиците’ повърхностно напрежение или използване на повърхностноактивно вещество. Ултразвуковата емулгиране е добре установена техника за формулиране Нано-емулсии / мини-емулсии, двойни емулсии и Емулсии за пикеринг. Например, неразтворимите във вода липопептиди могат да бъдат ултразвуково суспендирани с антиген в съотношение 1:1 (w/w) във воден разтвор.
Освен това се прилага ултразвук, за да се намалят клетъчните агрегации и да се разпредели равномерно единичната диспергирана клетка в суспензията.

Адюванти и консерванти

Ваксините обикновено съдържат един или повече адюванти, използвани за засилване на имунния отговор. Чрез ултразвук адювантните микрофибри се разплитат и хомогенно се диспергират, така че да се подобри свързването на протеините на повърхността. Адювантните системи на базата на емулсия се използват широко при разработването и формулирането на ваксини. Такива адювантни системи на базата на емулсия могат да бъдат формулирани с помощта на различни видове емулсии като масло във вода (o/w), вода в масло (w/o), вода в масло във вода (w/o/w) или протеин-стабилизирани емулсии.
Освен това се добавят консерванти, за да се предотврати замърсяването на ваксината с бактерии или гъбички. Консервантите могат да се използват на различни етапи от производството на ваксини.
Използването на ултразвукови хомогенизатори насърчава по-равномерно и фино смесване и диспергиране и по този начин е надежден инструмент за по-ефективно производство на ваксини.

формулиране & Липозомално капсулиране

Капсулираните с липозоми ваксини могат да се прилагат перорално, интраназално, интрамускулно, подкожно и са изгоден метод за доставяне на ваксина и адювант, който може да подобри целевото доставяне и да намали токсичността на уловените антигени. Соникацията е надеждна техника за капсулиране на активни съединения в липозомени формулировки. Прочетете тук повече за ултразвуковата формулировка на липозоми!
Например, за да се формулира ветеринарна ваксина срещу нюкасълската болест, Zhao et al. (2011) приготвят фосфатидилхолин/холестерол малки униламеларни везикули (SUV) под ултразвук. Ултразвуково капсулираната ваксина показва подобрен имунен отговор, по-високи титри на IgG и IgM антитела, както и пролиферация на Т-клетки и В-клетки.

Дегазиране на фармацевтични суспензии

По време на производството на ваксини и фармацевтични продукти и преди опаковане ваксините и течностите като суспензии, разтвори, емулсии и крайни формулировки трябва да бъдат дегазирани. По време на етапа на деаерация газовите мехурчета (напр. кислород, въглероден диоксид, които са уловени в течността), се отстраняват. Ултразвуковите вълни насърчават коалесценцията на газови мехурчета, уловени в течности. Слелите мехурчета имат по-висока плаваемост и се издигат до повърхността на течността. Отстраняването на газовите мехурчета може да бъде подобрено, когато се приложи лек вакуум към резервоара за ултразвук. Ултразвуковата дегазация е лесна и бърза техника за деаерация на водни суспензии.

Интензивен клетъчен растеж

Ултразвуковото разбъркване по време на инокулация (процесът на въвеждане на микроорганизми в хранителна среда) може да увеличи растежа на клетъчните култури. Интензитетът на ултразвука, температурата и времето на задържане в ултразвуковите биореактори на Hielscher могат да бъдат точно регулирани по отношение на типа клетка и нейните изисквания.
Например, лека ултразвук може да се приложи за увеличаване на усвояването на глюкозата от клетките и по този начин да се насърчи растежа на клетъчни култури и суспензии. Известно е, че ултразвукът увеличава клетъчната пропускливост, което от своя страна може да подобри обмена на хранителни вещества / отпадъци, като по този начин води до подобрено производство на ваксини. По този начин времето за производство на ваксината може да бъде съкратено и/или да се увеличи добивът на протеини, използвани като ваксини.

Hielscher Ultrasonics Pharma-Reactors

Hielscher Ultrasonics е специализирана в производството на високомощни ултразвукови системи и соно-биореактори за внедряване в R&Г и промишлено производство на фармацевтични продукти (напр. Ваксини, Апис).
Сонирането може да се прилага за открити съдове, затворени реактори и реактори с непрекъснат поток. Всички части на ултразвуковите системи, които влизат в контакт с течната среда, са изработени от неръждаема стомана, титан или стъкло. Автоклавируемите части и санитарната арматура осигуряват производството на Фармацевтичен клас Продукти.
Интелигентният софтуер автоматично записва параметрите на процеса на ултразвук на вградената SD карта с памет. Прецизният контрол на всички параметри на ултразвука гарантира възпроизводимост и надеждност на резултата от процеса.

Стандартизация на производството.
Индустриалните ултразвукови процесори Hielscher Ultrasonics са много надеждни и могат да бъдат прецизно контролирани. Всички индустриални ултразвукови уреди могат да се регулират, за да осигурят пълния диапазон от по-ниски до много високи амплитуди. Амплитуди до 200 μm могат лесно да работят непрекъснато в режим на работа 24/7. За още по-високи амплитуди се предлагат персонализирани ултразвукови сонотроди. Здравината на ултразвуковите апарати Hielscher позволява 24/7 работа при тежки натоварвания и в взискателни среди.