Ultraschall für die Impfstoffherstellung

Ultraschall in der Impfstoffherstellung

Für die Herstellung von Impfstoffen (sowohl Tot-, Lebend-, Protein- als auch Konjugatimpfstoffe) müssen Zellen entweder inaktiviert, lysiert oder abgetötet werden. Durch eine systematische Beschallung können Zellen und Mikroben zielführend behandelt werden.

Ultraschallanwendungen:

• Zellaufschluß und Lyse
• Virus- und Bakterienzellen inaktivieren
• Freisetzung intrazellulärer Bestandteile, z.B. Proteine, Antigene
• Bakterienaktivität stimulieren
• Herstellung von Nano-Arzneimittelträgern
• Aktivierung/ Deaktivierung von Enzymen
• Herstellung von Nanoemulsionen und Doppelemulsionen

Weitere Anwendungen von Sonicators in der Impfstoffproduktion

Bei der Herstellung von Impfstoffen spielen Hielscher-Sonicatoren in verschiedenen Phasen eine entscheidende Rolle. Dazu gehören die Antigenproduktion, die Verkapselung, die Formulierung und der wichtige Entgasungsschritt vor der Abfüllung von Impfstoffen in Fläschchen oder Spritzen.
 
Antigen-Dispersion:
Um eine stabile Impfstoffformulierung zu erreichen, müssen Antigene, wie Zellfragmente oder Proteinantigene, unbedingt gleichmäßig in Suspensionen, Polymeren oder liposomalen Verkapselungen dispergiert werden. Die Sonikation ist ein bewährtes und langjähriges Verfahren bei der Herstellung pharmazeutischer Produkte, das seine Wirksamkeit bei der Herstellung feiner Dispersionen unter Beweis gestellt hat und zu einem etablierten Instrument in der modernen Impfstoffproduktion geworden ist.
 
Adjuvantien:
Das Mischen und Homogenisieren von Adjuvantien in Impfstoffformulierungen wird zuverlässig und effizient durch Beschallung erreicht. Eine gängige Art von Adjuvantien, die in Impfstoffformulierungen verwendet werden, sind Adjuvantien auf Aluminiumbasis, die aus winzigen Primärpartikeln bestehen, die sich leicht zu einer funktionellen Einheit zusammenschließen können. Für eine erfolgreiche Integration mit Antigenen ist eine gleichmäßige Verteilung der Antigene im gesamten aluminiumhaltigen Impfstoff erforderlich. Die Ultraschalldispersion dient diesem Zweck, indem sie homogene Dispersionen von Antigenen und Adjuvantien, wie Alhydrogel™, herstellt.
 
Inaktivierung von Krankheitserregern:
Darüber hinaus findet Leistungsultraschall Anwendung bei der Inaktivierung von Krankheitserregern wie Bakterien und Viren. Für die Herstellung eines wirksamen Impfstoffs gegen Kolibazillose hat sich die Inaktivierung von E. coli mit Ultraschall und anschließender Bestrahlung als die wirksamste Technik erwiesen.
 
Mikrobielle Inaktivierung und Stabilisierung:
Konventionell wird die mikrobielle Inaktivierung durch thermische Pasteurisierung und Sterilisierung erreicht, die eine längere Exposition gegenüber hohen Temperaturen erfordern, was häufig zu einer thermisch bedingten Verschlechterung der funktionellen Eigenschaften führt. Die Kombination von Beschallung und Hitze, die so genannte Thermosonisierung, ermöglicht jedoch eine schnellere Sterilisierung bei deutlich geringerer thermischer Intensität und Dauer. Dies ist besonders vorteilhaft für die Konservierung hitzeempfindlicher Verbindungen, wie Proteine und Antigene. Das Verfahren der Ultraschallsterilisation und -pasteurisation ist nicht nur kosteneffizient, sondern auch energiesparend und umweltfreundlich.
 
Liposomen und Nanocarrier:
Hielscher-Sonicatoren werden zur Formulierung von Arzneimitteln und Impfstoffen in Liposomen und nanostrukturierten Arzneimittelträgern, wie z. B. Festkörper-Lipid-Nanopartikeln, eingesetzt. Die Beschallung ist eine wirksame und zuverlässige Technik zur Verkapselung von Wirkstoffen in Liposomen und Nanopartikeln. Bei der Ultraschallverkapselung lässt sich die Größe von Liposomen und Nanoträgern genau steuern, was zu einem konsistenteren und einheitlicheren System für die Arzneimittelabgabe führt. Gleichzeitig ermöglichen Sondenschallgeräte eine bessere Beladung mit Arzneimitteln: Die bei der Beschallung erzeugten mechanischen Kräfte tragen dazu bei, die Effizienz der Wirkstoffverkapselung zu verbessern und sicherzustellen, dass eine größere Menge an Wirkstoff in die Träger eingebracht wird. Mit der Ultraschallverkapselung geht auch eine verbesserte Stabilität einher, da die Beschallung die Bildung stabiler Liposomen und Nanocarrier fördert, die für ihre erfolgreiche Anwendung bei der Verabreichung von Impfstoffen unerlässlich sind.
 

Prozessschritte der Ultraschall-Herstellung von Solid-Lipid-Nanopartikeln
(Kumar et al. 2019)

Hier finden Sie ausführliche Informationen und wissenschaftliche Studien zu spezifischen Impfstoffanwendungen mit Hilfe von Ultraschall:

• Ultraschalllösungen für eine verbesserte Impfstoffproduktion
• Intranasale Impfstoffe in Nanokapselform
• Ultraschall-Lyse von biotechnologisch bearbeiteten Zellen
• Verkapselung von Arzneimitteln in Lipid-Nanopartikeln
• Ultraschall-Synthetisierte Nanopartikel für Pharmazeutika
• Sonicators für die E. coli-Lyse

Ultraschall-gestützte Impfstoffherstellung in Labor und Industrie

Hielscher Ultrasonics bietet eine breite Palette von Ultraschallgeräten an, vom Ultraschallgerät im Labormaßstab bis hin zu vollwertigen Ultraschallhomogenisatoren für die kommerzielle Produktion. Wir decken Ihren Bedarf vom kleinen Ultraschallgerät für Ihre Forschungsabteilung bis hin zum Full-Stream-Processing Ihrer kommerziell hergestellten Pharmazeutika.

Zuverlässig und präzise

Durch das Anpassen der Ultraschall-Prozessparameter können der Ultraschall und seine Wirkung genau reguliert werden. So haben eine niedriger Amplitude und eine kurze Beschallungsdauer milde Effekte, während hohe Amplituden, erhöhter Druck und eine längere Beschallung eine intensive Verarbeitung bewirken.
Hielscher liefert leistungsstarke Ultraschallgeräte, die in Anlehnung an die Prozessanforderungen präzise gesteuert werden können. Eine breite Produktpalette an Sonotroden und Zubehör runden das Angebot ab.

Sicher und hygienisch

Hielscher-Ultraschallgeräte lassen sich problemlos in Reinraumlaboratorien und Produktionsstätten installieren. Die Gehäuse unserer Geräte sind aus antibakteriellem Kunststoff oder Edelstahl gefertigt. Alle medienberührten Teile, wie unsere Sonotroden und Durchflusszellen, sind aus Titan oder Edelstahl gefertigt und können autoklaviert werden.
Hielscher Ultrasonics bietet ein vielfältiges Programm an Standard-Sondenschallköpfen und Zubehör sowie kundenspezifische Geräte.

Vorteile

Literatur