Aplicaciones de los ultrasonidos en el virus MonkeyPox

La ultrasonicación es un importante método de procesamiento para el aislamiento del virus de la viruela del mono (MPXV) a partir de muestras analíticas, para la fragmentación del ADN del virus, así como en la fabricación de vacunas contra la viruela del mono. Para la preparación de muestras antes de los diagnósticos y análisis (PCR, ELISA, etc.), la ultrasonicación se utiliza para lisar las células con el fin de liberar el virus de la viruela del mono del interior de la célula y/o fragmentar el ADN. En la producción de vacunas, las aplicaciones van desde la preparación de partículas de virus/ADN, la encapsulación en portadores de fármacos y la formulación de los inóculos.
A continuación puede encontrar información detallada sobre la preparación de muestras del virus de la viruela del mono por ultrasonidos, así como sobre la producción de la vacuna MPXV asistida por ultrasonidos.

 

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Los ultrasonidos de alto rendimiento son una herramienta de procesamiento fundamental en la producción de muchas vacunas.

Este sistema de 2 ultrasonidos de 1kW para funcionamiento en flujo continuo está instalado en una planta de producción de vacunas.

Lisis ultrasónica y fragmentación del ADN antes de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR)

La infección por el virus de la viruela del mono se detecta mediante pruebas de amplificación de ácidos nucleicos (NAAT), utilizando la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) en tiempo real o convencional, para la detección de secuencias únicas de ADN viral. La muestra (por ejemplo, de un hisopo nasofaríngeo o de biopsias de piel) contiene el virus en las células.
Para el análisis, el virus debe ser liberado de las células y el ADN viral debe ser fragmentado para la PCR.

Lisis ultrasónica:

Ultrasonicador UP200Ht con microtip S26d2 para la lisis ultrasónica de muestras biológicasLa disrupción/lisis celular por ultrasonidos es un método fiable y eficaz para aislar los virus de las muestras celulares y, por tanto, una técnica preferible a los agentes químicos, como la lisozima, la proteinasa K y diferentes detergentes que se utilizan alternativamente para lograr la lisis celular y la liberación del ADN.
Sin embargo, el uso de estos reactivos químicos requiere una larga preparación de la muestra en varios pasos antes del análisis de la PCR para evitar la inhibición de la reacción de la PCR. Dado que los inhibidores de la PCR afectan a la eficacia de la amplificación, las pequeñas variaciones de la cantidad de inhibidores que no se eliminan pueden dar lugar a grandes variaciones en la amplificación del producto de la PCR (Diaco, 1995).
La ventaja de la ultrasonicación para la lisis es que es deseable la disrupción completa de las estructuras celulares y la liberación del ADN sin la necesidad de reactivos de lisis y la preparación de la muestra que requiere mucho tiempo. (cf. Fykse et al., 2003)

Fragmentación ultrasónica del ADN:

La fragmentación ultrasónica del ADN es sencilla y fiable, ya que produce fragmentos de ADN de longitud ajustable (pares de bases, pb). Mediante el uso de ultrasonidos, el ADN puede fragmentarse eficazmente hasta alcanzar la longitud deseada. El control preciso de los parámetros ultrasónicos y las sofisticadas opciones de refrigeración evitan la degradación del ADN.
Más información sobre la fragmentación ultrasónica del ADN

 

El vídeo muestra el sistema de preparación de muestras por ultrasonidos UIP400MTP, que permite la preparación fiable de muestras en cualquier placa multipocillo estándar mediante ultrasonidos de alta intensidad. Las aplicaciones típicas del UIP400MTP incluyen la lisis celular, el cizallamiento de ADN, ARN y cromatina, así como la extracción de proteínas.

Ultrasonidos UIP400MTP para la sonicación de placas multipozo

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Aplicaciones de los ultrasonidos en la vacuna contra el virus de la viruela del mono

La ultrasonicación se utiliza para producir vacunas como la de la viruela del mono. Las vacunas utilizadas contra el virus de la viruela del mono son actualmente vacunas de virus vivos. Las nuevas vacunas desarrolladas podrían utilizar otras plataformas, como las basadas en el ADN La actual contiene un viurs de Vaccinia Ankara modificado, un ortopoxvirus atenuado y no replicante. También contiene Tris (tris-aminometano) y cloruro de sodio. La vacuna también puede contener pequeñas cantidades de ADN y proteínas procedentes de células de fibroblastos de embrión de pollo, que se utilizan para cultivar el virus de la vacuna, benzonasa y compuestos antibióticos como la gentamicina y la ciprofloxacina.

La homogeneización ultrasónica se utiliza en la producción de vacunas de virus vivos atenuados, vacunas de ADN, cócteles de ADN multivalente, vacunas de ARNm, vacunas de proteínas recombinantes, vacunas de partículas similares a virus, etc.

Las aplicaciones de los ultrasonidos en la producción de vacunas van desde

  • dispersión de partículas y agentes virales
  • Emulsificar
  • inactivación de virus
  • formulación de portadores de medicamentos (NLC, SLN)
  • encapsulación
  • disolución de agentes
  • preparación de adyuvantes
  • Desgasificación / Desaireación

 

Puede encontrar más información en profundidad sobre las aplicaciones de los ultrasonidos para mejorar la fabricación de vacunas.

Protocolo de aislamiento por ultrasonidos del virus de la viruela del mono

El equipo de investigación de Stittelaar (2005) utilizó la lisis ultrasónica para liberar el virus de la viruela del mono del cultivo celular del huésped de crecimiento, así como de las células obtenidas mediante intercambios de garganta de primates infectados.

Preparación de la vacuna contra la viruela del mono:

Los virus de la viruela del mono se cultivaron en células de fibroblastos de embrión de pollo libres de patógenos específicos. Tras la incubación de 1 a 2 días, la suspensión de células víricas se cosechó mediante una ronda de congelación-descongelación y luego se concentró por centrifugación. El pellet se resuspendió y se sometió a varias rondas de homogeneización por ultrasonidos.

Aislamiento del virus de la viruela del mono en macacos vacunados:

Las muestras se congelaron-descongelaron tres veces y se sonicaron en un CupHorn ultrasónico. Se utilizaron dos diluciones (1:10 y 1:100) en medio de transporte suplementado con suero bovino fetal al 1% para inocular monocapas de células Vero en placas de seis pocillos. Tras 1 h de incubación a 37°C, se retiraron los inóculos y se sustituyeron por medio de cultivo suplementado con suero bovino fetal al 1%. Las monocapas se cultivaron durante 5 días a 37°C y se tiñeron con una solución de violeta de cristal.
(cf. Stittelaar et al., 2005)

En este vídeo le mostramos un sistema de ultrasonidos de 2 kilovatios para el funcionamiento en línea en una cabina purgable. Hielscher suministra equipos de ultrasonidos a casi todas las industrias, como la química, la farmacéutica, la cosmética, los procesos petroquímicos y los procesos de extracción con disolventes. Esta cabina de acero inoxidable purgable está diseñada para funcionar en zonas peligrosas. Para ello, la cabina sellada puede ser purgada por el cliente con nitrógeno o aire fresco para evitar la entrada de gases o vapores inflamables en la cabina.

2x 1000 Watts Ultrasonicators en gabinete purgable para la instalación en áreas peligrosas

Ultrasonidos para el análisis de virus y la producción de vacunas

La amplia cartera de productos de Hielscher Ultrasonics ofrece el ultrasonido ideal para los laboratorios de investigación y análisis, así como para la fabricación industrial de vacunas.
Hielscher Ultrasonics está especializada en el diseño, la fabricación y la distribución de ultrasonidos y sono-biorreactores de alto rendimiento para su uso en laboratorios de investigación y análisis, así como para su aplicación en la producción industrial de vacunas (p. ej. fabricación de vacunas, API).
Control preciso de los parámetros del proceso ultrasónico por Hielscher Ultrasonics' software inteligenteLa sonicación puede aplicarse a recipientes abiertos, reactores cerrados de agitación continua y reactores de flujo continuo. Todas las piezas de los sistemas de ultrasonidos que entran en contacto con el medio líquido son de acero inoxidable, titanio o vidrio. Las piezas esterilizables en autoclave y los accesorios sanitarios garantizan la producción bajo condiciones de calidad farmacéutica.
Registro automático de datos: Un software inteligente registra automáticamente los parámetros del proceso de sonicación en la tarjeta de memoria SD integrada. El control preciso de todos los parámetros del proceso garantiza la reproducibilidad, estandarización de la produccióny facilita el cumplimiento de las normas de seguridad de los productos farmacéuticos.
Hielscher Ultrasonics’ Los procesadores de ultrasonidos son muy fiables y pueden controlarse con precisión. Todos los ultrasonidos industriales pueden ajustarse para ofrecer toda la gama, desde amplitudes bajas hasta muy altas. La robustez de los sistemas de ultrasonidos de Hielscher permite un funcionamiento ininterrumpido en condiciones de trabajo pesado y en entornos exigentes.

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
placas de pocillos / microtitulación n/a UIP400MTP
1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000hdT
n/a 10 a 100 L/min UIP16000
n/a mayor Grupo de UIP16000

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Los homogeneizadores ultrasónicos son fiables para el cizallamiento del ADN

Fragmentación de ADN por ultrasonidos
Adaptado de Jkwchui bajo CC-BY-SA.03



Literatura / Referencias

  • Stittelaar, Koert; Amerongen, Geert; Kondova, Ivanela; Kuiken, Thijs; Lavieren, Rob; Pistoor, Frank; Niesters, Hubert; Doornum, Gerard; Van der Zeijst, Bernard; Mateo, Luis; Chaplin, Paul; Osterhaus, Albert (2005): Modified Vaccinia Virus Ankara Protects Macaques against Respiratory Challenge with Monkeypox Virus. Journal of Virology 79, 2005. 7845-51.
  • Shah Purvin, Parameswara Rao Vuddanda, Sanjay Kumar Singh, Achint Jain, and Sanjay Singh (2014): Pharmacokinetic and Tissue Distribution Study of Solid Lipid Nanoparticles of Zidovudine in Rats. Journal of Nanotechnology, Volume 2014.
  • J. Robin Harris, Andrei Soliakova, Richard J. Lewis, Frank Depoix, Allan Watkinson, Jeremy H. Lakeya (2012): Alhydrogel® adjuvant, ultrasonic dispersion and protein binding: a TEM and analytical study. Micron Volume 43, Issues 2–3, February 2012, 192-200.
  • Doron Melamed, Gabriel Leitner, E. Dan Heller (1991): A Vaccine against Avian Colibacillosis Based on Ultrasonic Inactivation of Escherichia coli. Avian Diseases Vol. 35, No. 1 (Jan. – Mar., 1991), 17-22.
  • Huang C-F, Wu T-C, Wu C-C, Lee C-C, Lo W-T, Hwang K-S, Hsu M-L, Peng H-J. (2011): Sublingual vaccination with sonicated Salmonella proteins and mucosal adjuvant induces mucosal and systemic immunity and protects mice from lethal enteritis. APMIS 119, 2011. 468–78.

Información interesante

Virus de la viruela del mono

La viruela del mono (MPV, MPXV o hMPXV) es una especie de virus de ADN de doble cadena que causa una enfermedad zoonótica viral. Esta enfermedad se conoce como infección por viruela del mono y puede darse en humanos y animales. Pertenece al género Orthopoxvirus de la familia Poxviridae. El virus de la viruela del mono es uno de los ortopoxvirus humanos junto con los virus de la variola (VARV), la viruela de las vacas (CPX) y la vaccinia (VACV). Los ortopoxvirus se caracterizan por sus grandes partículas víricas en forma de ladrillo, que contienen un genoma de ADN de doble cadena de aproximadamente 200.000 pb.

Ensayo ELISA

ELISA son las siglas de Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay (ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas) y es un inmunoensayo marcado que se considera el estándar de oro de los inmunoensayos. El ELISA es una prueba inmunológica, valorada por su alta sensibilidad diagnóstica, se utiliza para detectar y cuantificar moléculas, incluyendo anticuerpos, antígenos, proteínas, glicoproteínas y hormonas. El principio de ELISA se basa en la interacción antígeno-anticuerpo. Mediante esta interacción antígeno-anticuerpo, los anticuerpos específicos se unen a su antígeno objetivo. Sólo cuando se produce la interacción, el sustrato puede unirse a la enzima y puede observarse una posterior conversión del sustrato, lo que significa que se obtiene un resultado positivo.


Ultrasonidos de alto rendimiento La gama de productos de Hielscher cubre todo el espectro, desde el ultrasonido compacto de laboratorio, pasando por las unidades de sobremesa, hasta los sistemas de ultrasonidos totalmente industriales.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.