Coronavirus (COVID-19, SARS-CoV-2) und Ultraschall

Ultraschall ist ein leistungsfähiges Werkzeug, das in der Biologie, Molekularchemie und Biochemie sowie bei der Herstellung von Arzneimitteln eingesetzt wird. In den Biowissenschaften werden Ultraschallhomogenisatoren eingesetzt, um Zellen zu lysieren und Proteine und andere intrazelluläre Materialien zu extrahieren. Die Pharmaindustrie verwendet Ultraschall zur Synthese pharmakologisch aktiver Moleküle, zur Herstellung von Impfstoffen und zu deren Formulierung in nanogroße Arzneimittelträger. Im Kampf gegen das neuartige Coronavirus SARS-CoV-2 werden Ultraschallgeräte für verschiedene Anwendungen in Forschung, Biowissenschaft und Pharmaindustrie eingesetzt.

Ultraschall für die Entwicklung und Herstellung von Arzneimitteln

Synthese von pharmakologisch aktiven Molekülen
Verbesserte Löslichkeit von Remdesivir mittels Ultraschall
Ultraschallextraktion bioaktiver Substanzen aus Pflanzenstoffen


Ultraschall in der Impfstoffherstellung
Ultraschallanwendungen für die Impfstoffherstellung
Verbesserte Impfstoffformulierung mit Power-Ultraschall
Herstellung von RNA-Impfstoffen mit Ultraschall


Ultraschall-Formulierung von Arzneimitteln
Ultraschall-gestützte Herstellung von Liposomen
Herstellung von Vitamin-C-Liposomen mit Ultraschall
Herstellung von festen Lipid-Nanopartikeln mit Ultraschall
Herstellung von Cyclodextrin-Komplexen mit Ultraschall
Mit Ivermektion beladene Feststoff-Lipid-Nanopartikel durch Sonikation
Ultraschall-Nano-Emulgierung
Ultrasonic Nano-Emulsification for Microencapsulation before Spray-Drying
Ultraschall-Viskositätsreduzierung vor der Sprühtrocknung

Viren können durch Ultraschallhomogenisierung aus Zellkulturen und Organgewebe extrahiert werden.

Virus

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Ultraschall für die Forschung in Biowissenschaften und Biochemie

Aufschluss, Lyse und Extraktion von Zellen mit Ultraschall
Scheren von DNA und RNA mit Ultraschall
Ultraschall-Lyse für das Western Blotting
Ultraschall in der Virusforschung (z. B. Affenpockenvirus)

Hochleistungs-Ultraschallgeräte für Pharma und Bio-Science

Hielscher-Ultraschallgeräte können über eine Browsersteuerung ferngesteuert werden. Die Beschallungsparameter können überwacht und exakt an die Prozessanforderungen angepasst werden.Die Systeme von Hielscher Ultrasonics werden in der pharmazeutischen Produktion weltweit eingesetzt, um hochwertige Moleküle zu synthetisieren sowie Solid-Lipid-Nanopartikel und Liposomen zu formulieren, die mit pharmazeutischen Substanzen, Vitaminen, Antioxidantien, Peptiden und anderen bioaktiven Verbindungen beladen sind. Um den Anforderungen seiner Kunden gerecht zu werden, liefert Hielscher Ultraschallgeräte vom kompakten, aber leistungsstarken, handgehaltenen Labor-Homogenisator und Benchtop-Ultraschallgerät bis hin zu voll industriellen Ultraschallsystemen für die Produktion von hochwertigen pharmazeutischen Substanzen und Formulierungen. Eine breite Palette von Ultraschall-Sonotroden und -Reaktoren steht zur Verfügung, um ein optimales Setup für Ihre pharmazeutische Produktion zu gewährleisten. Die Robustheit der Hielscher-Ultraschallgeräte ermöglicht einen 24/7-Betrieb bei hoher Beanspruchung und in anspruchsvollen Umgebungen.
Um es unseren Kunden leicht zu machen, Good Manufacturing Practices (GMP) umzusetzen und Prozesse zu standardisieren, sind alle digitalen Ultraschallgeräte mit intelligenter Software ausgestattet. Die Software erlaubt die präzise Einstellung der Beschallungsparameter, die kontinuierliche Prozesskontrolle sowie die automatische Aufzeichnung aller wichtigen Prozessparameter auf der integrierten SD-Karte. Eine hohe Produktqualität hängt von der Prozesskontrolle und den kontinuierlich hohen Verarbeitungsstandards ab. Hielscher Ultraschallgeräte helfen Ihnen, Ihren Prozess zu überwachen und zu standardisieren!

Komplettes VialTweeter-Set: VialTweeter-Sonotrode am Ultraschallprozessor UP200St

Ultraschall-Probenvorbereitungsgerät VialTweeter: VialTweeter-Sonotrode am Ultraschallprozessor UP200St

Scale-Up

Die hohe Zahl der COVID-19-Fälle stellt eine massive Herausforderung für das Gesundheitssystem einschließlich der pharmazeutischen Forschung und Produktion dar. Zwar werden derzeit mehrere Arzneimittelsubstanzen untersucht (in vitro und in vivo), doch ab dem Zeitpunkt, an dem eine Behandlungstherapie für COVID-19-Patienten etabliert ist, muss eine große Anzahl von Medikamenten innerhalb kurzer Zeit hergestellt werden.
Die Ultraschallsynthese von Chloroquin und Chloroquin-Derivaten ist ein schneller, einfacher und sicherer Prozess, der linear vom Labor- und Pilotmaßstab auf die vollständig kommerzielle Produktion hochskaliert werden kann. Unser gut ausgebildetes und langjährig erfahrenes Personal wird Sie vom Pilotversuch bis zur Großmengenproduktion technisch unterstützen.

In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallhomogenisatoren:

Batch-VolumenDurchflussEmpfohlenes Ultraschallgerät
1 bis 500ml10 bis 200ml/minUP100H
10 bis 2000ml20 bis 400ml/minUP200Ht, UP400St
0.1 bis 20l0,2 bis 4l/minUIP2000hdT
10 bis 100l2 bis 10l/minUIP4000hdT
n.a.10 bis 100l/minUIP16000
n.a.größereCluster aus UIP16000

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Hielscher Ultrasonics stellt leistungsstarke Ultraschall-Homogenisatoren für die Dispersion, Emulgierung und Zellenextraktion her.

Leistungsstarke Ultraschall-Homogenisatoren von Labor bis Pilot- und industrielle Maßstab.



Wissenswertes

SARS-CoV-2

Das Coronavirus SARS-CoV-2, auch bekannt als 2019-nCoV oder neuartiges Coronavirus 2019, ist für die COVID-19-Pandemie verantwortlich, die im Dezember 2019 in Wuhan, China, begann und sich von dort aus weltweit ausbreitete.
Mit einer hohen Infektions- bzw. Übertragungsrate verbreitet sich SARS-CoV-2 hauptsächlich über Tröpfcheninfektion und fomite Übertragung. Da Viruspartikel jedoch auch in Fäkalien gefunden werden können, ist auch eine Übertragung über den fäkal-oralen Weg möglich. Der Hauptübertragungsweg von SARS-CoV-2 von Mensch zu Mensch ist der enge Kontakt zu infizierten Personen: Durch Niesen und Husten einer infizierten Person entstehende Atemtröpfchen werden von anderen Personen eingeatmet, so dass diese sich in der Folge anstecken.
Coronavirus mit seinen bemerkenswerten Spike-ProteinenCoronaviren wie SARS-CoV-2 heften sich an den Angiotensin-Converting-Enzym-2 (ACE2)-Rezeptor, der vor allem in der Lunge (und in geringerem Maße in Herz, Darm, Arterien und Niere) zu finden ist. Die Spike-Proteine (S-Proteine/Glykoproteine) des Coronavirus, die aus der Hülle des Coronavirus herausragen, binden an den ACE2-Rezeptor, verschmelzen mit der Wirtszellmembran und dringen auf diese Weise in die Wirtszelle ein. Wie alle Viren nutzen Coronaviren die Wirtszelle, um ihr Genom zu replizieren und so neue Viruspartikel zu erzeugen.
Coronaviren enthalten ein einzelsträngiges RNA-Genom mit positivem Sinn. Im Gegensatz zu Influenzaviren ist das Coronavirus ein nicht segmentiertes Virus. SARS-CoV-2 hat ein relativ kurzes Genom, das aus nur einem langen Strang genetischer Moleküle besteht. Das bedeutet, dass SARS-CoV-2-Viren nur aus einem Segment bestehen. Influenzaviren, die wie die Coronaviren RNA-Viren sind, haben ein segmentiertes Genom, das aus acht Genomsegmenten besteht. Dies verleiht dem Influenzavirus eine besondere Fähigkeit zur Rekombination/Mutation.

Coronaviren

Der wissenschaftliche Name des Coronavirus lautet Orthocoronavirinae oder Coronavirinae. Das Coronavirus gehört zur Familie der Coronaviridae.
Coronaviren sind eine Gruppe verwandter Viren, die Krankheiten bei Säugetieren und Vögeln verursachen. Beim Menschen führt eine Infektion mit Coronaviren zu Infektionen der Atemwege. Solche Atemwegsinfektionen können milde Auswirkungen haben, wie z. B. Erkältungen (z. B. Rhinoviren), während andere Coronavirus-Infektionen tödlich verlaufen können, wie z. B. SARS (Schweres Akutes Respiratorisches Syndrom), MERS (Middle East Respiratory Syndrom) und COVID-19 (Coronavirus-Krankheit 2019).

Humane Coronaviren

Bei den humanen Coronaviren sind sieben Stämme bekannt. Vier dieser sieben Coronavirenstämme rufen im Allgemeinen leichte Symptome hervor, die als Erkältung bekannt sind:

  • Menschliches Coronavirus OC43 (HCoV-OC43)
  • Menschliches Coronavirus HKU1
  • Humanes Coronavirus NL63 (HCoV-NL63, New Haven Coronavirus)
  • Humanes Coronavirus 229E (HCoV-229E)

Die Coronaviren HCoV-229E, -NL63, -OC43 und -HKU1 zirkulieren ständig in der menschlichen Bevölkerung und verursachen im Allgemeinen mittlere Atemwegsinfektionen bei Erwachsenen und Kindern weltweit.
Die drei nachstehenden Coronavirus-Stämme sind jedoch für ihre schweren Symptome bekannt:

  • Coronavirus des Respiratorischen Syndroms des Nahen Ostens (MERS-CoV), auch bekannt als neues Coronavirus 2012 und HCoV-EMC
  • Schweres Akutes Respiratorisches Syndrom Coronavirus (SARS-CoV / SARS-classic)
  • Schweres Akutes Respiratorisches Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2), auch bekannt als 2019-nCoV oder neues Coronavirus 2019

Literatur

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