Ultralydsløsninger til forbedret vaccineproduktion

• Sonikering anvendes i forskellige trin i vaccineforberedelse: til cellelyse, til homogenisering af cellesuspensioner, til at stimulere cellevækst, til indkapsling, til adjuverende proteinbinding osv.
• Hielscher sonikere anvendes i antigenproduktion, indkapsling og formulering samt i afgasningstrinnet, før vaccinen fyldes i hætteglas eller sprøjter.
• Hielscher Ultrasonics er din mangeårige partner til pålidelige ultralydssystemer i medicinalindustrien. Find ud af, under hvilke procestrin i vaccinefremstilling der kan forbedre din produktion!

Produktion af vacciner

Ultralydbehandling kan være gavnlig i forskellige stadier af vaccineproduktionen. For at producere en vaccine er det første skridt at forberede selve antigenet. Afhængigt af typen af patogen er metoden til antigengenerering forskellig: Mens vira dyrkes enten på primære celler såsom kyllingæg (f.eks. mod influenza) eller på kontinuerlige cellelinjer såsom dyrkede humane celler (f.eks. for hepatitis A), dyrkes bakterier i bioreaktorer (f.eks. Haemophilus influenzae type b). Rekombinante proteiner, der er afledt af vira eller bakterier, kan også dyrkes i gær, bakterier eller cellekulturer. Når antigenet produceres, skal det frigives fra de celler, hvor det er dyrket.
En virus skal muligvis inaktiveres, muligvis uden yderligere rensning. Rekombinante proteiner har brug for mange operationer, der involverer ultrafiltrering og kolonnekromatografi. Afhængig af vaccineformuleringen tilsættes et hjælpestof, stabiliseringsmidler og konserveringsmidler. Adjuvanser forbedrer antigenets immunrespons, stabilisatorer og konserveringsmidler øger holdbarheden.
Under vaccinefremstilling kan sonikering anvendes på forskellige stadier. Som en ikke-termisk behandlingsmetode undgås varmenedbrydning af værdifuldt materiale. Nedenfor finder du de mest almindelige anvendelser, hvor ultralyd forbedrer produktionen af vacciner:

Spredning af antigener

Antigener såsom cellefragment- eller proteinantigener skal dispergeres homogent i en suspension, polymer eller liposomal indkapsling for at opnå en stabil vaccineformulering. Sonikering er langsigtet bevist at fremstille fine dispersioner ved fremstilling af farmaceutiske produkter og er derfor en etableret teknik i den moderne vaccineproduktion.
Aluminiumbaserede adjuvanser, der består af meget små primære partikler, er en almindeligt anvendt type adjuvans, som let kan aggregeres til en fungerende enhed i vaccineformuleringer. For at kombinere adjuvanser med antigener kræves en ensartet fordeling af antigen i hele den aluminiumholdige vaccine. Ultralydsdispersion fremstiller homogene dispersioner af antigener og adjuvanser (f.eks. Alhydrogel™).

cellelyse & Ekstraktion

Antigenerne produceret af mikroorganismer skal frigives fra den mikrobielle celle. Sonikering er en gennemprøvet teknologi til cellelyse og ekstraktion. Ved justering af sonikeringsparametrene kan celler perforeres eller forstyrres, så de målrettede antigener bliver tilgængelige og kan isoleres.

Inaktivering af patogener

Power ultralyd anvendes til at forstyrre og dræbe mikroorganismer såsom bakterier og vira. For eksempel har ultralydsdeaktivering af E. coli efterfulgt af bestråling vist sig at være den mest potente teknik til fremstilling af en effektiv colibacillose vaccine. [Melamed et al. 1991]
Almindeligt anvendte teknikker til mikrobiel inaktivering er termisk pasteurisering og sterilisering, som er baseret på lang eksponering for høje temperaturer og ofte fører til termisk induceret forringelse af funktionelle egenskaber. En kombineret behandling af sonikering og varme (termosonikering) kan fremskynde steriliseringshastigheden; Da den termiske intensitet og varighed reduceres betydeligt, termisk nedbrydning af varmefølsomme forbindelser (f.eks. proteiner, antigener). Ultralydssterilisering og pasteurisering er omkostningseffektiv, energibesparende og miljøvenlig.

Emulsioner & Suspensioner

Vaccineformuleringer kan bestå af vand-lipidblandinger. Da vandlipidformuleringer ikke er blandbare, skal der fremstilles en emulsion i fin størrelse ved enten at overvinde dråberne’ overfladespænding eller ved hjælp af et overfladeaktivt stof. Ultralydsemulgering er en veletableret teknik til at formulere nano-emulsioner / mini-emulsioner, dobbelte emulsioner og Pickering emulsioner. For eksempel kan vanduopløselige lipopeptider ultralydssuspenderes med antigen i forholdet 1:1 (w/w) i en vandig opløsning.
Yderligere anvendes sonikering for at reducere celleaggregater og for at fordele den enkeltdispergerede celle jævnt i suspensionen.

Adjuvanser og konserveringsmidler

Vacciner indeholder typisk en eller flere adjuvanser, der bruges til at øge immunresponset. Ved ultralydbehandling løsnes adjuvans mikrofibre og dispergeres homogent, så proteinbindingen på overfladen forbedres. Emulsionsbaserede adjuvanssystemer anvendes i vid udstrækning i vaccineudvikling og -formulering. Sådanne emulsionsbaserede adjuvanssystemer kan formuleres ved hjælp af forskellige emulsionstyper såsom olie-i-vand (o/w), vand-i-olie (w/o), vand-i-olie-i-vand (w/o/w) eller proteinstabiliserede emulsioner.
Desuden tilsættes konserveringsmidler for at forhindre vaccineforurening med bakterier eller svampe. Konserveringsmidler kan anvendes på forskellige stadier af produktionen af vacciner.
Brugen af ultralydshomogenisatorer fremmer en mere jævn og fin blanding og dispergering og er derved et pålideligt værktøj til en mere effektiv vaccineproduktion.

formulering & Liposomal indkapsling

Liposomindkapslede vacciner kan administreres oralt, intranasalt, intramuskulært, subkutant og er en fordelagtig vaccineleveringsmetode og adjuvans, som kan forbedre målrettet levering og reducere toksiciteten af de indespærrede antigener. Sonikering er en pålidelig teknik til indkapsling af aktive forbindelser i liposomale formuleringer. Læs her mere om ultralydsformuleringen af liposomer!
Dor eksempel, for at formulere en veterinær vaccine mod Newcastle disease, Zhao et al. (2011) forberedte en phosphatidylcholin / kolesterol små unilammelare vesikler (SUV) under sonikering. Den ultralydsindkapslede vaccine viste et forbedret immunrespons, højere IgG- og IgM-antistoftitere samt T-celle- og B-celleproliferation.

Afgasning af farmaceutiske suspensioner

Under vaccine- og lægemiddelproduktion og før emballering skal vacciner og væsker såsom suspensioner, opløsninger, emulsioner og endelige formuleringer afgasses. Under afgasning / afluftningstrinnet fjernes gasbobler (f.eks. ilt, kuldioxid, som er fanget i væsken). Ultralydsbølger fremmer sammensmeltningen af gasbobler fanget i væsker. De sammenvoksede bobler har en højere opdrift og stiger til væskeoverfladen. Fjernelsen af gasbobler kan forbedres, når der påføres et let vakuum på sonikeringsbeholderen. Ultralydassisteret afgasning er en nem og hurtig afluftningsteknik af vandige suspensioner.

Intensiveret cellevækst

Ultralydomrøring under podning (processen med at introducere mikroorganismer i et dyrkningsmedium) kan øge væksten af cellekulturer. Intensiteten af sonikering, temperatur og retentionstid i Hielscher ultralydsbioreaktorer kan reguleres nøjagtigt med hensyn til celletypen og dens krav.
For eksempel kan mild sonikering anvendes til at øge glukoseoptagelsen af celler og derved fremme væksten af cellekulturer og suspensioner. Ultralyd er kendt for at øge cellepermeabiliteten, hvilket igen kan forbedre udvekslingen af næringsstoffer / affald og dermed føre til forbedret vaccineproduktion. Derved kan vaccineproduktionstiden forkortes og/eller udbyttet af proteiner, der anvendes som vacciner, kan øges.

Hielscher Ultralyd Pharma-reaktorer

Hielscher Ultrasonics er specialiseret i produktion af ultralydssystemer med høj effekt og sono-bioreaktorer til implementering i R&D og industriel produktion af lægemidler (f.eks. Vacciner, Api'er).
Sonikering kan anvendes på åbne beholdere, lukkede reaktorer og kontinuerlige gennemstrømningsreaktorer. Alle dele af ultralydssystemerne, der kommer i kontakt med det flydende medium, er lavet af rustfrit stål, titanium eller glas. Autoklaverbare dele og sanitetsarmaturer sikrer produktionen af Farmaceutisk kvalitet Produkter.
Intelligent software registrerer parametrene for sonikeringsprocessen automatisk på det integrerede SD-hukommelseskort. Den præcise kontrol af alle sonikeringsparametre sikrer reproducerbarhed og pålidelighed af procesresultatet.

Standardisering af produktionen.
Hielscher Ultrasonics industrielle ultralydsprocessorer er meget pålidelige og kan styres præcist. Alle industrielle ultralydapparater kan justeres til at levere hele spektret fra lavere til meget høje amplituder. Amplituder på op til 200 μm kan nemt køres kontinuerligt i 24/7 drift. For endnu højere amplituder er tilpassede ultralydssonotroder tilgængelige. Hielscher sonikeres robusthed giver mulighed for 24/7 drift under tunge og i krævende miljøer.