Ultrazvučna rješenja za poboljšanu proizvodnju vakcina

• Sonikacija se koristi u različitim koracima pripreme vakcina: za lizu ćelija, za homogenizaciju staničnih suspenzija, za stimulaciju rasta ćelija, za inkapsulaciju, za adjuvantno vezivanje proteina itd.
• Hielscher sonikatori se koriste u proizvodnji antigena, kapsuliranju i formulaciji, kao iu koraku otplinjavanja prije punjenja cjepiva u bočice ili špriceve.
• Hielscher Ultrasonics je vaš dugogodišnji partner za pouzdane ultrazvučne sisteme u farmaceutskoj industriji. Saznajte tokom kojih faza procesa proizvodnje cjepiva može poboljšati vašu proizvodnju!

Proizvodnja vakcina

Ultrazvuk može biti od koristi u različitim fazama proizvodnje vakcine. Da bi se proizvela vakcina, prvi korak je priprema samog antigena. Ovisno o vrsti patogena, razlikuje se metoda stvaranja antigena: dok se virusi uzgajaju ili na primarnim stanicama kao što su kokošja jaja (npr. za gripu) ili na kontinuiranim ćelijskim linijama kao što su kultivirane ljudske ćelije (npr. za hepatitis A), bakterije se uzgajaju u bioreaktorima (npr. Haemophilus influenzae tip b). Rekombinantni proteini, koji su izvedeni iz virusa ili bakterija, mogu se uzgajati iu kvascima, bakterijama ili ćelijskim kulturama. Kada se antigen proizvodi, on se mora osloboditi iz ćelija u kojima je uzgajan.
Virus će možda trebati inaktivirati, možda bez potrebe za daljnjim pročišćavanjem. Rekombinantnim proteinima je potrebno mnogo operacija koje uključuju ultrafiltraciju i kolonsku hromatografiju. Ovisno o formulaciji cjepiva, dodaju se adjuvans, stabilizatori i konzervansi. Adjuvansi pojačavaju imuni odgovor antigena, stabilizatori i konzervansi produžavaju rok trajanja.
Tokom proizvodnje vakcine sonikacija se može primeniti u različitim fazama. Kao metoda netermalne obrade, izbjegava se toplinska degradacija vrijednog materijala. U nastavku pronađite najčešće primjene u kojima ultrazvuk poboljšava proizvodnju vakcina:

Disperzija antigena

Antigeni kao što su ćelijski fragment ili proteinski antigeni moraju biti homogeno dispergirani u suspenziju, polimer ili lipozomalnu inkapsulaciju kako bi se dobila stabilna formulacija vakcine. Sonikacija je dugoročno dokazano da priprema fine disperzije u proizvodnji farmaceutskih proizvoda i stoga je uspostavljena tehnika u modernoj proizvodnji cjepiva.
Adjuvansi na bazi aluminijuma, sastavljeni od vrlo malih primarnih čestica, uobičajena su vrsta adjuvansa, koji se lako može agregirati u funkcionalnu jedinicu u formulacijama cjepiva. Da bi se kombinovali adjuvansi sa antigenima, potrebna je ujednačena distribucija antigena u vakcini koja sadrži aluminijum. Ultrazvučna disperzija priprema homogene disperzije antigena i pomoćnih sredstava (npr. Alhydrogel™).

ćelijska liza & Ekstrakcija

Antigeni proizvedeni iz mikroorganizama moraju se osloboditi iz mikrobne ćelije. Sonikacija je dokazana tehnologija ćelijske lize i ekstrakcije. Prilagodbom parametara sonikacije, ćelije se mogu perforirati ili poremetiti tako da ciljani antigeni postanu dostupni i mogu se izolirati.

Inaktivacija patogena

Snažni ultrazvuk se primjenjuje da poremeti i ubije mikroorganizme kao što su bakterije i virusi. Na primjer, ultrazvučna deaktivacija E. coli praćena zračenjem se pokazala kao najmoćnija tehnika za pripremu efikasne vakcine protiv kolibaciloze. [Melamed et al. 1991]
Uobičajene tehnike za mikrobnu inaktivaciju su termička pasterizacija i sterilizacija, koje se temelje na dugom izlaganju visokim temperaturama i često dovode do termički izazvanog pogoršanja funkcionalnih svojstava. Kombinirani tretman ultrazvuka i topline (termo-sonikacija) može ubrzati brzinu sterilizacije; budući da se termički intenzitet i trajanje značajno smanjuju, dolazi do termičke degradacije jedinjenja osjetljivih na toplinu (npr. proteina, antigena). Ultrazvučna sterilizacija i pasterizacija su isplativi, štedljivi i ekološki prihvatljivi.

emulzije & suspenzije

Formulacije vakcine mogu se sastojati od mješavine vode i lipida. Budući da se vodeno-lipidne formulacije ne miješaju, emulzija male veličine mora se pripremiti ili savladavanjem kapljica’ površinski napon ili korištenje surfaktanta. Ultrazvučna emulzifikacija je dobro uspostavljena tehnika formulisanja nano-emulzije / mini emulzije, duple emulzije, i Pickering emulzije. Na primjer, lipopeptidi netopivi u vodi mogu se ultrazvučno suspendirati sa antigenom u omjeru 1:1 (w/w) u vodenom rastvoru.
Nadalje, ultrazvuk se primjenjuje kako bi se smanjile agregate stanica i ravnomjerno rasporedile jednodispergirane ćelije u suspenziji.

Adjuvansi i konzervansi

Vakcine obično sadrže jedan ili više adjuvansa, koji se koriste za jačanje imunološkog odgovora. Ultrazvučnom obradom, pomoćna mikrovlakna se raspliću i homogeno raspršuju tako da se poboljšava vezivanje proteina na površini. Adjuvantni sistemi zasnovani na emulziji se široko koriste u razvoju i formulaciji vakcina. Takvi adjuvantni sistemi na bazi emulzije mogu se formulirati korištenjem različitih tipova emulzija kao što su ulje u vodi (o/w), voda-u-ulju (w/o), voda-u-ulju-u-vodi (w/o /w), ili emulzije stabilizovane proteinima.
Nadalje, dodaju se konzervansi kako bi se spriječila kontaminacija vakcine bakterijama ili gljivicama. Konzervansi se mogu koristiti u različitim fazama proizvodnje vakcina.
Upotreba ultrazvučnih homogenizatora pospješuje ravnomjernije i finije miješanje i dispergiranje i stoga je pouzdan alat za efikasniju proizvodnju vakcine.

formulacija & Liposomal Encapsulation

Vakcine inkapsulirane u liposomima mogu se davati oralno, intranazalno, intramuskularno, supkutano i predstavljaju povoljan način davanja vakcine i adjuvans, koji bi mogao poboljšati ciljanu isporuku i smanjiti toksičnost zarobljenih antigena. Sonikacija je pouzdana tehnika za kapsuliranje aktivnih spojeva u liposomske formulacije. Ovdje pročitajte više o ultrazvučnoj formulaciji liposoma!
Na primjer, kako bi se formulirala veterinarska vakcina protiv Newcastle bolesti, Zhao et al. (2011) pripremili su fosfatidilholin/holesterol male unilamelarne vezikule (SUV) pod ultrazvučnom obradom. Ultrazvučno inkapsulirana vakcina pokazala je pojačan imunološki odgovor, veći titar IgG i IgM antitijela, kao i proliferaciju T-ćelija i B-ćelija.

Degazacija farmaceutskih suspenzija

Tokom proizvodnje vakcina i farmaceutskih proizvoda i pre pakovanja, vakcine i tečnosti kao što su suspenzije, rastvori, emulzije i finalne formulacije moraju biti degazirane. Tokom koraka otplinjavanja/deaeracije, uklanjaju se mjehurići plina (npr. kisik, ugljični dioksid, koji su zarobljeni u tekućini. Ultrazvučni valovi podstiču koalescenciju mjehurića plina zarobljenih u tekućinama. Spaljeni mjehurići imaju veću uzgonu i dižu se do tečna površina Uklanjanje mjehurića plina može se poboljšati kada se na posudu za ultrazvučnu obradu primjenjuje laka i brza deaeracija.

Intenzivirani rast ćelija

Ultrazvučna agitacija tokom inokulacije (proces uvođenja mikroorganizama u medijum kulture) može povećati rast ćelijskih kultura. Intenzitet ultrazvučne obrade, temperatura i vrijeme zadržavanja u Hielscher ultrazvučnim bioreaktorima mogu se točno regulirati s obzirom na tip ćelije i njene zahtjeve.
Na primjer, blagi ultrazvuk se može primijeniti kako bi se povećao unos glukoze u ćelije i time potaknuo rast ćelijskih kultura i suspenzija. Poznato je da ultrazvuk povećava propusnost stanica, što zauzvrat može poboljšati razmjenu nutrijenata/otpada, što dovodi do poboljšane proizvodnje vakcine. Time se može skratiti vrijeme proizvodnje vakcine i/ili povećati prinos proteina koji se koriste kao vakcine.

Hielscher Ultrasonics Pharma-Reactors

Hielscher Ultrasonics je specijalizovan za proizvodnju ultrazvučnih sistema velike snage i sono-bioreaktora za implementaciju u R&D i industrijska proizvodnja farmaceutskih proizvoda (npr vakcine, API-ji).
Sonikacija se može primijeniti na otvorene posude, zatvorene reaktore i reaktore s kontinuiranim protokom. Svi delovi ultrazvučnih sistema koji dolaze u kontakt sa tečnim medijumom izrađeni su od nerđajućeg čelika, titanijuma ili stakla. Autoklavirajući dijelovi i sanitarni elementi osiguravaju proizvodnju farmaceutskog kvaliteta proizvodi.
Inteligentni softver automatski bilježi parametre procesa sonikacije na integriranu SD memorijsku karticu. Precizna kontrola svih parametara sonikacije osigurava ponovljivost i pouzdanost ishoda procesa.

Standardizacija proizvodnje.
Hielscher Ultrasonics industrijski ultrazvučni procesori su vrlo pouzdani i mogu se precizno kontrolirati. Svi industrijski ultrasonikatori mogu se podesiti da isporuče cijeli raspon od nižih do vrlo visokih amplituda. Amplitude do 200 µm mogu se lako raditi kontinuirano u radu 24 sata dnevno. Za još veće amplitude, dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Robusnost Hielscher sonikatora omogućava 24/7 rad u teškim uslovima iu zahtjevnim okruženjima.