Ultrazvuková řešení pro lepší výrobu vakcín

• Sonikace se používá v různých krocích přípravy vakcín: pro lýzu buněk, pro homogenizaci buněčných suspenzí, pro stimulaci buněčného růstu, pro zapouzdření, pro adjuvantní vazbu proteinů atd.
• Hielscher sonikátory se používají při výrobě antigenu, zapouzdření a formulaci, stejně jako v kroku odplyňování před naplněním vakcíny do lahviček nebo injekčních stříkaček.
• Hielscher Ultrasonics je váš dlouholetý zkušený partner pro spolehlivé ultrazvukové systémy ve farmaceutickém průmyslu. Zjistěte, během kterých kroků výroby vakcín můžete zlepšit vaši produkci!

Výroba vakcín

Ultrazvuku může být prospěšné během různých fází výroby vakcíny. K výrobě vakcíny je prvním krokem příprava samotného antigenu. V závislosti na typu patogenu se liší způsob generování antigenu: zatímco viry se pěstují buď na primárních buňkách, jako jsou slepičí vejce (např. při chřipce), nebo na kontinuálních buněčných liniích, jako jsou kultivované lidské buňky (např. v případě hepatitidy A), bakterie se pěstují v bioreaktorech (např. Haemophilus influenzae typ b). Rekombinantní proteiny, které byly získány z virů nebo bakterií, mohou být pěstovány také v kvasinkách, bakteriích nebo buněčných kulturách. Když je antigen produkován, musí být uvolněn z buněk, ve kterých byl vypěstován.
Virus může být nutné inaktivovat, možná bez nutnosti dalšího čištění. Rekombinantní proteiny vyžadují mnoho operací zahrnujících ultrafiltraci a sloupcovou chromatografii. V závislosti na složení vakcíny se přidává adjuvans, stabilizační činidla a konzervační látky. Adjuvans zvyšují imunitní odpověď antigenu, stabilizátory a konzervační látky prodlužují trvanlivost.
Během výroby vakcín může být sonikace aplikována v různých fázích. Jako metoda netepelného zpracování je zabráněno tepelné degradaci cenného materiálu. Níže naleznete nejběžnější aplikace, kde ultrazvuk zlepšuje výrobu vakcín:

Disperze antigenů

Antigeny, jako jsou buněčné fragmenty nebo proteinové antigeny, musí být homogenně dispergovány do suspenze, polymeru nebo lipozomálního zapouzdření, aby se získala stabilní formulace vakcíny. Je dlouhodobě prokázáno, že sonikace připravuje jemné disperze při výrobě farmaceutických produktů, a je proto zavedenou technikou v moderní výrobě vakcín.
Adjuvans na bázi hliníku, složená z velmi malých primárních částic, jsou běžně používaným typem adjuvans, které lze snadno agregovat do funkční jednotky ve formulacích vakcín. Aby bylo možné kombinovat adjuvans s antigeny, je nutná rovnoměrná distribuce antigenu ve vakcíně obsahující hliník. Ultrazvuková disperze připravuje homogenní disperze antigenů a adjuvans (např. Alhydrogel™).

lýza buněk & Extrakce

Antigeny vyrobené z mikroorganismů musí být uvolněny z mikrobiální buňky. Sonikace je osvědčená technologie lýzy a extrakce buněk. Úpravou parametrů sonikace mohou být buňky perforovány nebo narušeny tak, aby cílové antigeny byly k dispozici a mohly být izolovány.

Inaktivace patogenů

Výkonový ultrazvuk se používá k narušení a zabíjení mikroorganismů, jako jsou bakterie a viry. Například ultrazvuková deaktivace E. coli následovaná ozářením se ukázala jako nejúčinnější technika pro přípravu účinné vakcíny proti kolibacilóze. [Melamed et al. 1991]
Běžně používanými technikami mikrobiální inaktivace jsou tepelná pasterizace a sterilizace, které jsou založeny na dlouhodobém vystavení vysokým teplotám a často vedou k tepelně vyvolanému zhoršení funkčních vlastností. Kombinovaná léčba sonikace a tepla (termo-sonikace) může urychlit rychlost sterilizace; Vzhledem k tomu, že tepelná intenzita a doba trvání jsou výrazně sníženy, dochází k tepelné degradaci sloučenin citlivých na teplo (např. proteinů, antigenů). Ultrazvuková sterilizace a pasterizace je nákladově efektivní, energeticky úsporná a šetrná k životnímu prostředí.

emulze & Pozastavení

Lékové formy vakcín se mohou skládat ze směsí vody a lipidů. Vzhledem k tomu, že formulace voda-lipid jsou nemísitelné, musí být připravena emulze jemné velikosti buď překonáním kapiček’ povrchovým napětím nebo pomocí povrchově aktivní látky. Ultrazvuková emulgace je dobře zavedená technika pro formulaci Nanoemulze / miniemulze, dvojité emulze a Pickeringovy emulze. Například ve vodě nerozpustné lipopeptidy mohou být ultrazvukem suspendovány s antigenem v poměru 1:1 (w/w) ve vodném roztoku.
Dále se používá sonikace za účelem snížení buněčných agregátorů a rovnoměrné distribuce jedné dispergované buňky v suspenzi.

Adjuvans a konzervační látky

Vakcíny obvykle obsahují jedno nebo více adjuvans, která se používají k posílení imunitní odpovědi. Ultrazvukem se adjuvantní mikrovlákna rozčesávají a homogenně dispergují, takže se zlepšuje vazba proteinů na povrchu. Adjuvantní systémy na bázi emulzí jsou široce používány při vývoji a formulaci vakcín. Takové adjuvantní systémy na bázi emulzí mohou být formulovány pomocí různých typů emulzí, jako je olej ve vodě (o/w), voda v oleji (w/o), voda v oleji ve vodě (w/o/w) nebo proteinově stabilizované emulze.
Kromě toho se přidávají konzervační látky, aby se zabránilo kontaminaci vakcíny bakteriemi nebo plísněmi. Konzervační látky mohou být použity v různých fázích výroby vakcín.
Použití ultrazvukových homogenizátorů podporuje rovnoměrnější a jemnější míchání a dispergaci a je tak spolehlivým nástrojem pro efektivnější výrobu vakcín.

formulace & lipozomální enkapsulace

Lipozomálně enkapsulované vakcíny mohou být podávány perorálně, intranazálně, intramuskulárně, subkutánně a jsou výhodnou metodou podávání vakcíny a adjuvans, což by mohlo zlepšit cílené podávání a snížit toxicitu zachycených antigenů. Sonikace je spolehlivá technika pro zapouzdření aktivních sloučenin do lipozomálních formulací. Přečtěte si zde více o ultrazvukovém složení lipozomů!
Například Dor za účelem formulace veterinární vakcíny proti Newcastleské chorobě, Zhao et al. (2011) připravil fosfatidylcholin / cholesterol malé unilammelární vezikuly (SUV) pod sonikací. Ultrazvukem zapouzdřená vakcína vykazovala zvýšenou imunitní odpověď, vyšší titry protilátek IgG a IgM a také proliferaci T-buněk a B-buněk.

Odplyňování farmaceutických suspenzí

Během výroby vakcín a léčiv a před balením musí být vakcíny a kapaliny, jako jsou suspenze, roztoky, emulze a konečné formulace, odplyněny. Během kroku odvzdušňování / odvzdušňování jsou odstraněny bubliny plynu (např. kyslík, oxid uhličitý, které jsou zachyceny v kapalině. Ultrazvukové vlny podporují koalescenci plynových bublin zachycených v kapalinách. Sloučené bubliny mají vyšší vztlak a stoupají k povrchu kapaliny. Odstranění plynových bublin lze zvýšit, když je na sonikační nádobu aplikováno mírné vakuum. Ultrazvukem asistované odplyňování je snadná a rychlá technika odplyňování vodných suspenzí.

Intenzivnější buněčný růst

Ultrazvukové míchání během inokulace (proces zavádění mikroorganismů do kultivačního média) může zvýšit růst buněčných kultur. Intenzita sonikace, teplota a retenční čas v ultrazvukových bioreaktorech Hielscher lze přesně regulovat, pokud jde o typ buňky a její požadavky.
Například mírná sonikace může být použita ke zvýšení vychytávání glukózy buňkami a tím k podpoře růstu buněčných kultur a suspenzí. Je známo, že ultrazvuk zvyšuje propustnost buněk, což zase může zlepšit výměnu živin a odpadu, což vede ke zvýšené produkci vakcín. Tímto způsobem lze zkrátit dobu výroby vakcíny a/nebo zvýšit výtěžnost proteinů používaných jako vakcíny.

Hielscher Ultrazvuk Pharma-reaktory

Hielscher Ultrasonics se specializuje na výrobu vysoce výkonných ultrazvukových systémů a sono-bioreaktorů pro implementaci v R&D a průmyslová výroba léčiv (např. Vakcíny, Rozhraní api).
Sonikace může být aplikována na otevřené nádoby, uzavřené reaktory a kontinuální průtokové reaktory. Všechny části ultrazvukových systémů, které přicházejí do styku s kapalným médiem, jsou vyrobeny z nerezové oceli, titanu nebo skla. Autoklávovatelné díly a sanitární armatury zajišťují výrobu Farmaceutická kvalita produkty.
Inteligentní software zaznamenává parametry procesu sonikace automaticky na integrovanou paměťovou kartu SD. Přesné řízení všech parametrů sonikace zajišťuje reprodukovatelnost a spolehlivost výsledku procesu.

Standardizace výroby.
Hielscher Ultrazvuk průmyslové ultrazvukové procesory jsou vysoce spolehlivé a mohou být přesně řízeny. Všechny průmyslové ultrasonicators mohou být upraveny tak, aby poskytovaly plný rozsah od nižších až po velmi vysoké amplitudy. Amplitudy až 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v provozu 24/7. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonotrody. Robustnost sonikátorů Hielscher umožňuje provoz 24 hodin denně, 7 dní v týdnu v náročných a náročných prostředích.