واکسن‌های ویروسی مبتنی بر کشت سلول – نابودی کارآمد سلول‌ها با سونیکیشن
سونیکاتورهای هایلشر تسهیل‌کننده‌ی شکست سلولی و حل‌کردن کشت‌های سلولی آلوده به ویروس (مثلاً Vero) برای برداشت ویروسی در تولید واکسن هستند. از لیز مطمئن و کارآمد کشت‌های سلولی با استفاده از سونیکیشن با عملکرد بالا بهره‌مند شوید!
شکست سلولی برای برداشت ویروس در واکسن‌های مبتنی بر کشت سلولی
تولید واکسن مبتنی بر کشت سلولی، به عنوان مثال. در رده های سلولی Vero، MDCK، EB66، CHO یا PER.C6، نیاز به بازیابی ویروس از کشت در پایان چرخه عفونت دارد. بسته به ویروس، سهم بزرگی از ویروس برداشت شده به سلول مرتبط است، یا داخل سلولی یا متصل به غشای سلولی. بنابراین یک برداشت کامل و ملایم به اختلال کارآمد سلولی و حل شدن توده سلولی بستگی دارد. لیز اولتراسونیک یک روش قابل اعتماد و طولانی مدت برای از هم گسیختگی سلول ها و انتشار بعدی ویروس ها، پروتئین های ویروسی، DNA و RNA است. درمان کشت های سلولی آلوده به ویروس، فراصوت – استفاده از سونوگرافی با شدت بالا – سلول‌ها را باز می‌کند، ذرات ویروس را از غشاها و بقایای سلولی جدا می‌کند و برداشت را به یک سوسپانسیون قابل پمپاژ و با ویسکوزیته پایین تبدیل می‌کند که می‌تواند مستقیماً به مرحله تصفیه، سانتریفیوژ و کروماتوگرافی منتقل شود.
چگونه فراصوت کار می کند؟
اختلال سلولی التراسوندی بر اساس نیروهای صرفاً مکانیکی است. کاویتاسیون صوتی باعث ایجاد برش محلی شدید و جریان میکرو می‌شود که غشاهای سلولی را می‌شکند و انتقال جرم بین داخل سلول و محیط اطراف را تحریک می‌کند.
سیستم تولید واکسن اولتراسونیک: سونیکاتور صنعتی UIP2000hdT با راکتور فولاد ضد زنگ
مزایای اختلال سلولی التراسوندی چیست؟
این مکانیسم کار به فراصوت یک مزیت تعیین کننده نسبت به لیز شیمیایی می دهد: هیچ شوینده، لیزوزیم، پروتئیناز K یا دیگر معرف های لیز مورد نیاز نیست که ممکن است لیز را تغییر دهد، در تصفیه پایین دست تداخل داشته باشد یا باید قبل از پردازش بیشتر حذف شوند. در مقابل، اختلال آنزیمی به زمان‌های انکوباسیون طولانی نیاز دارد و اغلب نتایج غیر قابل تکراری را ارائه می‌دهد. از آنجا که شدت درمان اولتراسونیک را می توان دقیقاً با نمونه بیولوژیکی تنظیم کرد، از پردازش بیش از حد، تخریب و از دست دادن عملکرد جلوگیری می شود.
سونیکاسیون را در موارد زیر اعمال کنید:
- سلول های آلوده به ویروس کشت های چسبنده و سوسپانسیون را مختل و لیز می کند
- ذرات ویروس درون سلولی و مرتبط با غشاء را آزاد می کند
- توده سلولی را حل می کند و ویسکوزیته برداشت را کاهش می دهد
- همگن‌سازی و جداسازی بقایای سلولی برای تصفیه آسان‌تر
- پخش خوشه‌های ویروس به تعلیق یکنواخت
- غیرفعال کردن پاتوژن‌ها در دامنه، فشار و مدت زمان مشخص
- تقویت مراحل لیز مبتنی بر ماده شوینده یا آنزیم در صورت نیاز
اختلال سلولی اولتراسوند در مقیاس صنعتی: سونیکاتور UIP6000hdT با سلول جریان استیل ضدزنگ برای پردازش مداوم کشت‌های سلولی آلوده به ویروس.
Sonicator UP400ST با سلول جریان FC22K برای اختلال سلول درون خطی
چرا باید از سونیکاسیون برای برداشت ویروسی استفاده کنم؟
نمودار پردازش درون خطی توده روتاویروس تک ظرفیتی. مواد توده مستقیماً از ظرف کشت (CF-10) به صورت آسپتیک پردازش شدند و از طریق پمپ پریستالتیک از طریق یک سلول جریان سونیکاتور منتقل شدند تا هرگونه باقیمانده باقی مانده سلولی را مختل کند. سپس مواد فراصوت شده قبل از اینکه در یک ظرف میانی برای تثبیت قرار گیرد با فیلتر شفاف شد.
مطالعه و تصویر: لنگستون و همکاران، 2026.
مزایای
- دقیقا برای فرآیند قابل تنظیم است
- لیز کاملاً مکانیکی بدون مواد شیمیایی
- تمیز & پردازش بهداشتی، سلول های جریان سازگار با CIP/SIP
- با ثبت خودکار داده ها بسیار قابل تکرار است
- مقیاس خطی از آزمایشگاه تا تولید
- آسان & عملکرد ایمن، کنترل از راه دور مرورگر
- قابل اعتماد & تجهیزات قوی برای انجام وظیفه 24/7
- راندمان انرژی بالا، تقریبا 80-90٪ از برق به مایع وصل می شود
تنظیم فرآیند معمولی برای برداشت ویروسی
- برداشت و کنسانتره. بازگرداندن کشت سلولی آلوده (عصاره برداشت، خراش سلولی از بیوراکتورهای بستری ثابت یا یک بار مصرف، یا پلت سلول سانتریفیوژ معلق در بافر).
- شرایط. تنظیم بافر، pH و دما. سونیکاسیون همچنین ترکیب و حل شدن اجزای بافر لیز را در صورت استفاده از مرحله ای با کمک بافر یا شوینده بهبود می بخشد.
- اختلال اولتراسونیک. تعلیق را از طریق یک سلول جریان روکش دار و با دما پایش شده عبور دهید (گردش مجدد برای کار دسته ای، تک یا چندگذر برای پردازش خطی پیوسته). دامنه و زمان اقامت را به حداقل تنظیم کنید تا نرخ اختلال هدف محقق شود تا آنتی ژن های ویروسی حفظ شوند.
- غیرفعال سازی اختیاری. اعمال دامنه بالاتر، فشار بالا و مواجهه طولانی تر، یا ترموسونیکاسیون، برای غیرفعال سازی پاتوژن مطابق با استراتژی واکسین.
- پردازش پایین‌دست. لایزات همگن و کم‌ویسکوزیته حاضر را شفاف‌سازی، سانتریفیوژ و/یا فیلتر کنید، سپس جداسازی کروماتوگرافی، تغلیظ و فرموله‌سازی را انجام دهید.
پس از برداشت: فرموله‌سازی با همان فناوری
همان پلت فرم Hielscher که سلول ها را مختل می کند مراحل فرمولاسیون واکسن را نیز انجام می دهد. پراکندگی اولتراسونیک و deagglomeration سوسپانسیون های یکنواخت آنتی ژن ها، از جمله قطعات سلولی و آنتی ژن های پروتئینی را در پلیمرها یا کپسوله های لیپوزومی تولید می کند. ادجوانت های مبتنی بر آلومینیوم، مانند Alhydrogel™، از ذرات اولیه ریز تشکیل شده اند که به راحتی جمع می شوند. پراکندگی اولتراسونیک توزیع همگن آنتی ژن ها و ادجوانت را می دهد که برای یکپارچگی موفقیت آمیز مورد نیاز است. دستگاه های صوتی Hielscher بیشتر برای فرموله کردن داروها و واکسن ها به لیپوزوم ها و حامل های نانوساختار مانند نانوذرات لیپیدی جامد، با کنترل دقیق بر اندازه حامل، بهبود بارگذاری دارو و افزایش پایداری استفاده می شوند. گاز زدایی از سوسپانسیون تمام شده قبل از پر کردن ویال یا سرنگ یکی دیگر از مراحل استاندارد اولتراسونیک است.
برای اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید: فناوری اولتراسوند برای تولید واکسن.
ایمن، تمیز و مطابق مقررات – آماده تولید
- قطعات تر شده از تیتانیوم یا فولاد ضد زنگ، قابل اتوکلاو
- واحدهای راکتور جریان‌دار سازگار با CIP/SIP موجود است
- بدنه‌های پلاستیکی ضد باکتری یا فولاد ضد زنگ برای نصب در اتاق تمیز
- مستندسازی خودکار فرآیند با قابلیت مشاهده دستکاری بر روی کارت SD/USB
- عملکرد مداوم 24 ساعته، نگهداری کم، بدون نیاز به خنک‌کننده اجباری
- بدون ذرات مصرفی، بدون محفظه‌های آسیاب، بدون آلودگی متقاطع بین بچ‌ها
طراحی، ساخت و مشاوره – کیفیت ساخت آلمان
مافوق صوت Hielscher به خوبی برای بالاترین کیفیت و استانداردهای طراحی خود را شناخته شده. استحکام و بهره برداری آسان اجازه می دهد تا ادغام صاف از ultrasonicators ما به امکانات صنعتی. شرایط خشن و محیط های خواستار به راحتی توسط مافوق صوت Hielscher رسیده.
Hielscher اولتراسونیک یک شرکت دارای گواهینامه ISO است و تاکید ویژه ای بر مافوق صوت با کارایی بالا با ویژگی های دولت از هنر فن آوری و کاربر پسند قرار داده است. البته، مافوق صوت Hielscher مطابق با CE و دیدار با الزامات UL، CSA و RoHs.
نصب 2x UIP1000hdT (هرکدام 1 کیلووات، 20 کیلوهرتز) برای تولید داروها
سوالات متداول درباره تخریب سلولی با اولتراسوند برای تولید واکسن مبتنی بر ویروس
تخریب سلولی اولتراسوند چیست؟
تخریب سلولی اولتراسوند از امواج اولتراسوند با شدت بالا، معمولاً در محدوده ۲۰ تا ۳۰ کیلوهرتز، برای شکستن غشاهای سلولی و آزادسازی مواد داخل سلولی استفاده می‌کند. امواج اولتراسوند با توان بالا باعث ایجاد حباب‌های کاویتاسیون در مایع می‌شوند. وقتی این حباب‌ها فرو می‌ریزند، نیروهای برشی شدید محلی و جریان‌های ریز ایجاد می‌کنند که به‌صورت مکانیکی سلول‌ها را تخریب کرده و انتقال جرم بین داخل سلول و محیط اطراف را تسهیل می‌کنند. در تولید واکسن، از این روش برای لیز کردن فرهنگ‌های سلولی مبتلا به ویروس و آزادسازی ذرات ویروسی داخل سلول و مرتبط با غشا به درون برداشت استفاده می‌شود.
چرا به جای لیز شیمیایی یا آنزیمی برای برداشت ویروسی از سونیکاسیون استفاده می‌شود؟
سونیکاسیون با نیروهای کاملاً مکانیکی کار می کند. هیچ شوینده، لیزوزیم، پروتئیناز K یا سایر معرف‌های لیز مورد نیاز نیست که ممکن است لیز را تغییر دهد، در تصفیه پایین‌دست اختلال ایجاد کند یا نیاز به حذف قبل از پردازش بیشتر باشد. معرف های شیمیایی معمولاً برای جلوگیری از مهار سنجش های بعدی و سایر مراحل پس از پردازش نیاز به آماده سازی چند مرحله ای زمان بر دارند. اختلال آنزیمی به زمان‌های انکوباسیون طولانی نیاز دارد و اغلب نتایج غیر قابل تکراری را ارائه می‌دهد. لیز اولتراسونیک همچنین مراحل تعلیق مجدد، اختلال و استخراج را در یک عملیات پیوسته واحد همپوشانی می کند. در جایی که فرآیند شما به مرحله ای به کمک مواد شوینده یا آنزیمی نیاز دارد، فراصوت به جای جایگزینی آن، آن را تشدید می کند: کاویتاسیون غشاها را ضعیف می کند و قرار گرفتن یکنواخت همه سلول ها با معرف را بهبود می بخشد.
سونیکیشن در مقایسه با روش‌های هموژنیزاسیون مکانیکی چگونه است؟
سونیکاتورهای نوع پروب انرژی اولتراسونیک را به طور مستقیم و مؤثر منتقل می‌کنند، زیرا سونوترود مستقیماً با نمونه در تماس است. تکنیک‌های هموژنیزاسیون مکانیکی اغلب منجر به کارایی انتقال انرژی کمتری می‌شوند. پردازش اولتراسونیک نیازی به مهره‌های ساینده مصرفی یا آب‌بندهای چرخشی در جریان محصول ندارد، هیچ نازل یا محفظه‌ای که با توده سلولی چسبناک مسدود شود ندارد و هیچ آلودگی متقابلی بین بچ‌ها ایجاد نمی‌کند.
آیا سونیکیشن می‌تواند به ویروس یا آنتی‌ژن آسیب برساند؟
این وظیفه کلیدی بهینه سازی است و قابل کنترل است. با تنظیم پارامترهای پردازش اولتراسونیک، اثرات فراصوت را می توان دقیقاً کنترل کرد: دامنه کم و سونیکاسیون کوتاه اثرات بسیار نرمی دارند، در حالی که دامنه های بالا، فشار بالا و مدت زمان فراصوت طولانی تر منجر به پردازش شدید می شود. از آنجایی که شدت را می توان دقیقاً با نمونه بیولوژیکی تنظیم کرد، از پردازش بیش از حد، تخریب و از دست دادن عملکرد اجتناب می شود. در عمل، دامنه، زمان ماند و تعداد پاس‌ها با نظارت مداوم و خنک‌سازی دما روی حداقلی تنظیم می‌شوند که به نرخ اختلال هدف دست می‌یابد.
آیا درمان اولتراسونیک ویسکوزیته برداشت را کاهش می دهد؟
بله. برداشت‌های متراکم و با چگالی سلولی بالا چسبناک هستند و به دلیل انتشار DNA سلول میزبان به سختی پمپ می‌شوند. درمان اولتراسونیک DNA و RNA را برش داده و قطعه قطعه می‌کند و توده سلولی را حل می‌کند و بقایای سلولی را از بین می‌برد. نتیجه یک سوسپانسیون همگن و قابل پمپاژ است که شفاف سازی، سانتریفیوژ و کروماتوگرافی را به طور موثرتری تغذیه می کند. تکه تکه شدن DNA و RNA توسط فراصوت کنترل شده یک کاربرد آزمایشگاهی ثابت از همین فناوری است.
آیا می توانم فرآیند را در حالت پیوسته درون خطی اجرا کنم؟
بله. دستگاه‌های صوتی Hielscher برای کارکرد مداوم 24 ساعته در محیط‌های صنعتی طراحی شده‌اند و می‌توانند با سلول‌های جریان و راکتورها برای سونیکاسیون پیوسته درون خطی، حلقه‌های گردش مجدد یا ادغام در اسکیدهای تولید و خطوط پردازش پیکربندی شوند. عملیات تک گذر و چند گذر هر دو امکان پذیر است.
چگونه از آزمایشگاه به تولید ارتقاء دهم؟
به صورت خطی، بر اساس ورودی انرژی قابل اندازه گیری. تمام نتایج فراصوت به‌دست‌آمده با هموژنایزر اولتراسونیک Hielscher را می‌توان به صورت خطی تا توان عملیاتی بالاتر در تولید صنعتی افزایش داد. پارامترهای فراصوت توسعه یافته با دستگاه سونیکاتور رومیزی می توانند مستقیماً به سیستم های بزرگتر Hielscher منتقل شوند. معیار افزایش مقیاس، انرژی ورودی ویژه در هر حجم، همراه با دامنه، زمان اقامت و دما است. مشاوره فرآیند Hielscher شامل توصیه هایی برای بهینه سازی پارامترها (دامنه، انرژی ویژه E/V، زمان ماند، کنترل دما و فشار) مرتبط با ورودی انرژی قابل اندازه گیری است.
آیا اختلال سلول اولتراسونیک برای ساخت اتاق تمیز و به سبک GMP مناسب است؟
دستگاه های اولتراسونیک Hielscher را می توان به راحتی در آزمایشگاه های اتاق تمیز و تاسیسات تولید نصب کرد. بدنه ها از پلاستیک ضد باکتری یا فولاد ضد زنگ ساخته شده اند. تمام قطعات خیس شده، مانند سونوترودها و سلول های جریان، از تیتانیوم یا فولاد ضد زنگ ساخته شده اند و می توانند اتوکلاو شوند. راکتورهای سلول جریان ویژه با الزامات پیشرفته CIP (تمیز کردن در محل) و SIP (استریل کردن در محل) در دسترس هستند. مبدل سری UIP صنعتی دارای استاندارد IP64 است و می تواند در محیط های پر تقاضا در حالی که ژنراتور از راه دور قرار می گیرد نصب شود. از آنجایی که دستگاه های صوتی Hielscher انرژی الکتریکی را به نوسان مکانیکی با راندمان بسیار بالا تقریباً 80-90٪ از دوشاخه برق به مایع تبدیل می کنند، مبدل را می توان در محفظه های بسته بدون لوور قرار داد و نیازی به خنک کننده اجباری مانند هوای فشرده یا آب نیست. این همچنین به این معنی است که هیچ وسیله خنک کننده با فرآیند تماس پیدا نمی کند. اسناد فرآیند خودکار از قابلیت ردیابی و تکرارپذیری در تولید تنظیم شده پشتیبانی می کند.
آیا سونیکاسیون ویروس را برای یک واکسن غیرفعال نیز غیرفعال می کند؟
بله. سونوگرافی قدرتی در غیرفعال کردن عوامل بیماری زا مانند باکتری ها و ویروس ها کاربرد پیدا می کند. با دوز و شدت مناسب فراصوت، سلول ها و میکروب ها را می توان مطابق با هدف فرآیند درمان کرد، بنابراین همان پلت فرم لیز را برای برداشت و غیرفعال کردن ارائه می دهد. ترکیب فراصوت و گرما، که به عنوان فراصوت حرارتی شناخته می‌شود، سرعت استریل‌سازی سریع‌تری را با شدت و مدت زمان قابل توجهی کاهش می‌دهد که برای حفظ ترکیبات حساس به حرارت مانند پروتئین‌ها و آنتی‌ژن‌ها مفید است. غیرفعال سازی اولتراسونیک عموماً در ترکیب با شیمی غیرفعال سازی ثابت استفاده می شود و سینتیک غیرفعال سازی کامل باید برای هر ویروس خاص تأیید شود.
آیا می‌توان از همان سیستم برای مراحل فرموله‌سازی بعد از برداشت استفاده کرد؟
بله. همان پلتفرم می‌تواند پراکندگی آنتی‌ژن‌ها در سوسپانسیون‌ها، پلیمرها یا کپسول‌های لیپوزومی، جدا شدن و توزیع یکنواخت آنتی‌ژن‌ها و مواد کمکی مبتنی بر آلومینیوم مانند Alhydrogel™، فرموله‌سازی واکسن‌ها در لیپوزوم‌ها و نانوذرات چربی جامد با کنترل دقیق بر اندازه حامل، و مرحله خارج کردن گاز قبل از پر کردن در ویال‌ها یا سرنگ‌ها را انجام دهد.
ادبیات / منابع
- Langston J. W.; Carroll M.; Whalen M. M.; Jaw, T. M.; Rojas L. V.; Hertel C. C.; Gote V., Balasundaram W.; Serbzhinzhskiy D.; Kapre S.; Olave, I. A. (2026): Novel non-aqueous rotavirus vaccine: Formulated for thermostability and easy administration. Human Vaccines & Immunotherapeutics, 22(1), 2026.
- Mohsen, M.O., Rothen, D., Balke, I. et al. (2021): Neutralization of MERS coronavirus through a scalable nanoparticle vaccine. npj Vaccines 6, 107 (2021).
- Mohsen M.O., Balke I., Zinkhan S. et al. (2022): A scalable and highly immunogenic virus-like particle-based vaccine against SARS-CoV-2. Allergy Vol 77, Issue 1; 2022. 243–257.
- Brittney Mott; Sanjay Thamake; Jamboor Vishwanatha; Harlan P. Jones (2013): Intranasal delivery of nanoparticle-based vaccine increases protection against S. pneumoniae. J Nanopart Res (2013) 15:1646.
Hielscher مافوق صوت تولید کننده هموژنایزرهای مافوق صوت با کارایی بالا از ازمایشگاه ها تا اندازه صنعتی.