Λύσεις υπερήχων για βελτιωμένη παραγωγή εμβολίων

• Η κατεργασία με υπερήχους χρησιμοποιείται σε διάφορα στάδια της παρασκευής εμβολίων: για κυτταρική λύση, για την ομογενοποίηση κυτταρικών εναιωρημάτων, για τη διέγερση της κυτταρικής ανάπτυξης, για ενθυλάκωση, για την πρόσδεση πρωτεϊνών σε ανοσοενισχυτικά κ.λπ.
• Οι συσκευές υπερήχων Hielscher χρησιμοποιούνται στην παραγωγή αντιγόνων, στην ενθυλάκωση και στη διαμόρφωση σκευασμάτων, καθώς και στο στάδιο της απαέρωσης πριν από την πλήρωση φιαλιδίων ή συρίγγων με το εμβόλιο.
• Η Hielscher Ultrasonics είναι ο συνεργάτης σας με πολυετή εμπειρία στα αξιόπιστα συστήματα υπερήχων για τη φαρμακευτική βιομηχανία. Μάθετε σε ποια στάδια της παρασκευής εμβολίων οι υπέρηχοι μπορούν να βελτιώσουν την παραγωγή σας!

Παραγωγή εμβολίων

Η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να είναι ωφέλιμη σε διάφορα στάδια της παραγωγής εμβολίων. Για την παραγωγή ενός εμβολίου, το πρώτο βήμα είναι η παρασκευή του ίδιου του αντιγόνου. Ανάλογα με τον τύπο του παθογόνου, η μέθοδος παραγωγής του αντιγόνου διαφέρει: ενώ οι ιοί καλλιεργούνται είτε σε πρωτογενή κύτταρα, όπως τα αυγά κότας (π.χ. για τη γρίπη), είτε σε συνεχείς κυτταρικές σειρές, όπως καλλιεργημένα ανθρώπινα κύτταρα (π.χ. για την ηπατίτιδα Α), τα βακτήρια καλλιεργούνται σε βιοαντιδραστήρες (π.χ. Haemophilus influenzae τύπου b). Οι ανασυνδυασμένες πρωτεΐνες που προέρχονται από ιούς ή βακτήρια μπορούν επίσης να καλλιεργηθούν σε ζυμομύκητες, βακτήρια ή κυτταροκαλλιέργειες. Όταν παραχθεί το αντιγόνο, πρέπει να απελευθερωθεί από τα κύτταρα στα οποία έχει καλλιεργηθεί.
Ένας ιός ενδέχεται να χρειάζεται αδρανοποίηση, πιθανώς χωρίς να απαιτείται περαιτέρω καθαρισμός. Οι ανασυνδυασμένες πρωτεΐνες απαιτούν πολλές διεργασίες που περιλαμβάνουν υπερδιήθηση και χρωματογραφία στήλης. Ανάλογα με τη σύνθεση του εμβολίου, προστίθενται ένα ανοσοενισχυτικό, σταθεροποιητικοί παράγοντες και συντηρητικά. Τα ανοσοενισχυτικά ενισχύουν την ανοσολογική απόκριση στο αντιγόνο, ενώ οι σταθεροποιητές και τα συντηρητικά αυξάνουν τη διάρκεια ζωής.
Κατά την παρασκευή εμβολίων, η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να εφαρμοστεί σε διάφορα στάδια. Καθώς πρόκειται για μη θερμική μέθοδο επεξεργασίας, αποφεύγεται η θερμική αποδόμηση πολύτιμου υλικού. Παρακάτω θα βρείτε τις συνηθέστερες εφαρμογές στις οποίες οι υπέρηχοι βελτιώνουν την παραγωγή εμβολίων:

Διασπορά αντιγόνων

Τα αντιγόνα, όπως τα αντιγόνα κυτταρικών θραυσμάτων ή τα πρωτεϊνικά αντιγόνα, πρέπει να διασπείρονται ομοιογενώς σε εναιώρημα, πολυμερές ή λιποσωμική ενθυλάκωση, προκειμένου να ληφθεί ένα σταθερό εμβολιακό σκεύασμα. Η κατεργασία με υπερήχους έχει αποδειχθεί εδώ και πολλά χρόνια αποτελεσματική για την παρασκευή λεπτόκοκκων διασπορών κατά την παραγωγή φαρμακευτικών προϊόντων και, επομένως, αποτελεί καθιερωμένη τεχνική στη σύγχρονη παραγωγή εμβολίων.
Τα ανοσοενισχυτικά με βάση το αργίλιο, τα οποία αποτελούνται από πολύ μικρά πρωτογενή σωματίδια, είναι ένας συχνά χρησιμοποιούμενος τύπος ανοσοενισχυτικών που μπορούν εύκολα να συσσωματωθούν σε μια λειτουργική μονάδα στα εμβολιακά σκευάσματα. Για τον συνδυασμό ανοσοενισχυτικών με αντιγόνα, απαιτείται ομοιόμορφη κατανομή του αντιγόνου σε ολόκληρο το εμβόλιο που περιέχει αργίλιο. Με τη διασπορά μέσω υπερήχων παρασκευάζονται ομοιογενείς διασπορές αντιγόνων και ανοσοενισχυτικών (π.χ. Alhydrogel™).

Κυτταρική λύση και εκχύλιση

Τα αντιγόνα που παράγονται από μικροοργανισμούς πρέπει να απελευθερώνονται από το μικροβιακό κύτταρο. Η κατεργασία με υπερήχους αποτελεί αποδεδειγμένη τεχνολογία κυτταρικής λύσης και εκχύλισης. Με τη ρύθμιση των παραμέτρων της κατεργασίας με υπερήχους, τα κύτταρα μπορούν να διατρηθούν ή να υποστούν διάρρηξη, ώστε τα αντιγόνα-στόχοι να καταστούν διαθέσιμα και να μπορούν να απομονωθούν.
Ανακαλύψτε πώς η κατεργασία με υπερήχους διευκολύνει την απελευθέρωση ιών στα ιικά εμβόλια που βασίζονται σε κυτταροκαλλιέργειες!

Αδρανοποίηση παθογόνων

Οι υπέρηχοι ισχύος εφαρμόζονται για τη διάρρηξη και τη θανάτωση μικροοργανισμών, όπως βακτήρια και ιοί. Για παράδειγμα, η αδρανοποίηση του E. coli με υπερήχους, ακολουθούμενη από ακτινοβόληση, έχει αποδειχθεί ότι είναι η πιο δραστική τεχνική για την παρασκευή αποτελεσματικού εμβολίου κατά της κολιβακίλλωσης. [Melamed et al. 1991]
Συχνά χρησιμοποιούμενες τεχνικές μικροβιακής αδρανοποίησης είναι η θερμική παστερίωση και η αποστείρωση, οι οποίες βασίζονται στην παρατεταμένη έκθεση σε υψηλές θερμοκρασίες και συχνά οδηγούν σε θερμικά επαγόμενη υποβάθμιση των λειτουργικών ιδιοτήτων. Μια συνδυασμένη επεξεργασία με υπερήχους και θερμότητα (θερμοϋπερηχητική κατεργασία) μπορεί να επιταχύνει τον ρυθμό αποστείρωσης· καθώς η ένταση και η διάρκεια της θερμικής επεξεργασίας μειώνονται σημαντικά, η θερμική αποδόμηση των θερμοευαίσθητων ενώσεων (π.χ. πρωτεΐνες, αντιγόνα). Η αποστείρωση και η παστερίωση με υπερήχους είναι οικονομικά αποδοτικές, εξοικονομούν ενέργεια και είναι φιλικές προς το περιβάλλον.

Γαλακτώματα και εναιωρήματα

Τα σκευάσματα εμβολίων μπορεί να αποτελούνται από μείγματα νερού και λιπιδίων. Καθώς το νερό και τα λιπίδια σε αυτά τα σκευάσματα δεν είναι αναμείξιμα, πρέπει να παρασκευαστεί ένα γαλάκτωμα με μικρό μέγεθος σταγονιδίων, είτε με υπερνίκηση της επιφανειακής τάσης των σταγονιδίων είτε με χρήση επιφανειοδραστικής ουσίας. Η γαλακτωματοποίηση με υπερήχους είναι μια καθιερωμένη τεχνική για την παρασκευή νανογαλακτωμάτων / μινιγαλακτωμάτων, διπλών γαλακτωμάτων και γαλακτωμάτων Pickering. Για παράδειγμα, λιποπεπτίδια αδιάλυτα στο νερό μπορούν να εναιωρηθούν με υπερήχους μαζί με αντιγόνο σε αναλογία 1:1 (w/w) σε υδατικό διάλυμα.
Επιπλέον, η κατεργασία με υπερήχους εφαρμόζεται για τη μείωση των κυτταρικών συσσωματωμάτων και την ομοιόμορφη κατανομή των μεμονωμένων διασπαρμένων κυττάρων στο εναιώρημα.

Ανοσοενισχυτικά και συντηρητικά

Τα εμβόλια περιέχουν συνήθως ένα ή περισσότερα ανοσοενισχυτικά, τα οποία χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση της ανοσολογικής απόκρισης. Με την κατεργασία με υπερήχους, οι μικροΐνες των ανοσοενισχυτικών ξεμπλέκονται και διασπείρονται ομοιογενώς, ώστε να βελτιώνεται η δέσμευση των πρωτεϊνών στην επιφάνειά τους. Τα συστήματα ανοσοενισχυτικών που βασίζονται σε γαλακτώματα χρησιμοποιούνται ευρέως στην ανάπτυξη και την παρασκευή σκευασμάτων εμβολίων. Τέτοια συστήματα ανοσοενισχυτικών μπορούν να παρασκευαστούν με διάφορους τύπους γαλακτωμάτων, όπως έλαιο σε νερό (o/w), νερό σε έλαιο (w/o), νερό σε έλαιο σε νερό (w/o/w) ή γαλακτώματα σταθεροποιημένα με πρωτεΐνες.
Επιπλέον, προστίθενται συντηρητικά για την αποτροπή της επιμόλυνσης των εμβολίων από βακτήρια ή μύκητες. Τα συντηρητικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορα στάδια της παραγωγής εμβολίων.
Η χρήση ομογενοποιητών υπερήχων προάγει πιο ομοιόμορφη και λεπτομερή ανάμειξη και διασπορά και αποτελεί, επομένως, αξιόπιστο εργαλείο για αποδοτικότερη παραγωγή εμβολίων.

Παρασκευή σκευασμάτων και λιποσωμική ενθυλάκωση

Τα εμβόλια που είναι ενθυλακωμένα σε λιποσώματα μπορούν να χορηγηθούν από το στόμα, ενδορρινικά, ενδομυϊκά και υποδόρια και αποτελούν μια πλεονεκτική μέθοδο χορήγησης εμβολίων και ένα ανοσοενισχυτικό, που θα μπορούσε να βελτιώσει τη στοχευμένη χορήγηση και να μειώσει την τοξικότητα των εγκλεισμένων αντιγόνων. Η κατεργασία με υπερήχους είναι μια αξιόπιστη τεχνική για την ενθυλάκωση δραστικών ενώσεων σε λιποσωμικά σκευάσματα. Διαβάστε εδώ περισσότερα για την παρασκευή λιποσωμάτων με υπερήχους!
Για παράδειγμα, για την παρασκευή ενός κτηνιατρικού εμβολίου κατά της νόσου Newcastle, οι Zhao et al. (2011) παρασκεύασαν μικρά μονοστιβαδικά κυστίδια (SUV) φωσφατιδυλοχολίνης/χοληστερόλης με κατεργασία με υπερήχους. Το εμβόλιο που ενθυλακώθηκε με υπερήχους παρουσίασε ενισχυμένη ανοσολογική απόκριση, υψηλότερους τίτλους αντισωμάτων IgG και IgM, καθώς και πολλαπλασιασμό των Τ και Β λεμφοκυττάρων.

Απαέρωση φαρμακευτικών εναιωρημάτων

Κατά την παραγωγή εμβολίων και φαρμακευτικών προϊόντων και πριν από τη συσκευασία, τα εμβόλια και τα υγρά, όπως εναιωρήματα, διαλύματα, γαλακτώματα και τελικά σκευάσματα, πρέπει να απαερώνονται. Κατά το στάδιο απαέρωσης / απομάκρυνσης του αέρα, απομακρύνονται οι φυσαλίδες αερίων (π.χ. οξυγόνου, διοξειδίου του άνθρακα) που είναι παγιδευμένες στο υγρό. Τα υπερηχητικά κύματα προάγουν τη συνένωση των φυσαλίδων αερίων που είναι παγιδευμένες στα υγρά. Οι συνενωμένες φυσαλίδες έχουν μεγαλύτερη άνωση και ανέρχονται στην επιφάνεια του υγρού. Η απομάκρυνση των φυσαλίδων αερίων μπορεί να ενισχυθεί με την εφαρμογή ελαφρού κενού στο δοχείο κατεργασίας με υπερήχους. Η απαέρωση με τη βοήθεια υπερήχων είναι μια εύκολη και γρήγορη τεχνική απομάκρυνσης του αέρα από υδατικά εναιωρήματα.

Εντατικοποιημένη κυτταρική ανάπτυξη

Η ανάδευση με υπερήχους κατά τον ενοφθαλμισμό (τη διαδικασία εισαγωγής μικροοργανισμών σε ένα θρεπτικό μέσο καλλιέργειας) μπορεί να αυξήσει την ανάπτυξη των κυτταροκαλλιεργειών. Η ένταση της κατεργασίας με υπερήχους, η θερμοκρασία και ο χρόνος παραμονής στους βιοαντιδραστήρες υπερήχων της Hielscher μπορούν να ρυθμιστούν με ακρίβεια ανάλογα με τον τύπο των κυττάρων και τις απαιτήσεις τους.
Για παράδειγμα, μπορεί να εφαρμοστεί ήπια κατεργασία με υπερήχους για την αύξηση της πρόσληψης γλυκόζης από τα κύτταρα, προάγοντας έτσι την ανάπτυξη των κυτταροκαλλιεργειών και των κυτταρικών εναιωρημάτων. Είναι γνωστό ότι οι υπέρηχοι αυξάνουν την κυτταρική διαπερατότητα, η οποία, με τη σειρά της, μπορεί να ενισχύσει την ανταλλαγή θρεπτικών συστατικών / αποβλήτων, οδηγώντας έτσι σε αυξημένη παραγωγή εμβολίων. Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να συντομευθεί ο χρόνος παραγωγής των εμβολίων και/ή να αυξηθεί η απόδοση σε πρωτεΐνες που χρησιμοποιούνται ως εμβόλια.

Αντιδραστήρες της Hielscher Ultrasonics για φαρμακευτικές εφαρμογές

Η Hielscher Ultrasonics ειδικεύεται στην παραγωγή συστημάτων υπερήχων υψηλής ισχύος και βιοαντιδραστήρων υπερήχων για εφαρμογές στην έρευνα και ανάπτυξη και στη βιομηχανική παραγωγή φαρμακευτικών προϊόντων (π.χ. εμβολίων, δραστικών φαρμακευτικών ουσιών).
Η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να εφαρμοστεί σε ανοικτά δοχεία, κλειστούς αντιδραστήρες και αντιδραστήρες συνεχούς ροής. Όλα τα μέρη των συστημάτων υπερήχων που έρχονται σε επαφή με το υγρό μέσο είναι κατασκευασμένα από ανοξείδωτο χάλυβα, τιτάνιο ή γυαλί. Τα εξαρτήματα που μπορούν να αποστειρωθούν σε αυτόκαυστο και οι σύνδεσμοι υγειονομικού τύπου διασφαλίζουν την παραγωγή φαρμακευτικής ποιότητας προϊόντων.
Έξυπνο λογισμικό καταγράφει αυτόματα τις παραμέτρους της διεργασίας κατεργασίας με υπερήχους στην ενσωματωμένη κάρτα μνήμης SD. Ο ακριβής έλεγχος όλων των παραμέτρων κατεργασίας με υπερήχους διασφαλίζει την αναπαραγωγιμότητα και την αξιοπιστία του αποτελέσματος της διεργασίας.

Τυποποίηση της παραγωγής.
Οι βιομηχανικοί επεξεργαστές υπερήχων της Hielscher Ultrasonics είναι εξαιρετικά αξιόπιστοι και μπορούν να ελεγχθούν με ακρίβεια. Όλες οι βιομηχανικές συσκευές υπερήχων μπορούν να ρυθμιστούν ώστε να παρέχουν ολόκληρο το εύρος, από χαμηλότερα έως πολύ υψηλά πλάτη ταλάντωσης. Πλάτη ταλάντωσης έως και 200µm μπορούν εύκολα να διατηρούνται συνεχώς σε λειτουργία 24/7. Για ακόμη υψηλότερα πλάτη ταλάντωσης, διατίθενται ηχοτρόδια υπερήχων ειδικής κατασκευής. Η ανθεκτικότητα των συσκευών υπερήχων της Hielscher επιτρέπει τη λειτουργία 24/7 υπό συνθήκες βαριάς καταπόνησης και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.