Ultraääni rokotteiden tuotannossa

Ultraääni on todistetusti toimiva menetelmä virusten, bakteerien ja hiivojen tuhoamiseen tai inaktivointiin. Lisäksi ultraäänilaitteet soveltuvat luotettavasti solujen, esimerkiksi virussolujen tai bakteerisolujen, lyysiin ja solunsisäisten aineiden, esimerkiksi proteiinien, DNA:n/RNA:n, entsyymien ja bioaktiivisten aineiden, vapauttamiseen. Siksi ultraäänilaitteita (Hielscher) käytetään usein luotettavina solujen ja virusten käsittelymenetelminä rokotteiden valmistuksessa. Tämän jälkeen ultraäänihomogenisointia käytetään kiinteiden lipidinanokantajien tai liposomien formulointiin, kun taas ultraäänidispergointia ja agglomeraattien hajotusta käytetään rokotteiden tuotannon eri vaiheissa homogeenisen suspension aikaansaamiseksi.

Rokotteiden tuotanto ultraäänellä

Rokotteiden, kuten inaktivoitujen, heikennettyjen, proteiinialayksikkö- tai konjugaattirokotteiden, valmistuksessa solut on joko inaktivoitava, lysoitava tai tapettava. Ultraäänikäsittelyn asianmukaisella annoksella ja intensiteetillä soluja ja mikrobeja voidaan käsitellä prosessin tavoitteen mukaisesti.

Käytä ultraääniaaltoja seuraaviin tarkoituksiin:

• solujen hajotus ja lyysi
• virussolujen ja bakteerisolujen inaktivointi
• solunsisäisen materiaalin, esimerkiksi proteiinien ja antigeenien, vapauttaminen
• bakteerien aktiivisuuden stimulointi
• nanokokoisten lääkekantajien valmistus
• entsyymien aktivointi/ inaktivointi
• nanoemulsioiden ja kaksoisemulsioiden valmistus

Ultraäänilaitteiden muita käyttökohteita rokotteiden tuotannossa

Rokotteiden tuotannossa ultraäänilaitteilla (Hielscher) on keskeinen rooli eri vaiheissa, kuten antigeenien tuotannossa, kapseloinnissa, formuloinnissa ja välttämättömässä kaasunpoistovaiheessa ennen rokotteiden täyttämistä injektiopulloihin tai ruiskuihin.
 
Antigeenien dispergointi:
Vakaan rokoteformulaation aikaansaamiseksi on välttämätöntä, että antigeenit, kuten solufragmentit tai proteiiniantigeenit, dispergoidaan tasaisesti suspensioihin, polymeereihin tai liposomikapseleihin. Ultraäänikäsittely on todistetusti toimiva ja pitkään käytössä ollut tekniikka lääkevalmisteiden valmistuksessa. Se on osoittautunut tehokkaaksi hienojakoisten dispersioiden valmistuksessa, minkä ansiosta se on vakiintunut menetelmä nykyaikaisessa rokotetuotannossa.
 
Adjuvantit:
Adjuvanttien sekoittaminen ja homogenisointi rokoteformulaatioihin onnistuu luotettavasti ja tehokkaasti ultraäänikäsittelyllä. Yksi rokoteformulaatioissa yleisesti käytetty adjuvanttityyppi ovat alumiinipohjaiset adjuvantit, jotka koostuvat hyvin pienistä primäärihiukkasista. Nämä voivat helposti aggregoitua toiminnalliseksi kokonaisuudeksi. Jotta yhdistäminen antigeeneihin onnistuu, antigeenien on jakauduttava tasaisesti koko alumiinia sisältävään rokotteeseen. Ultraäänidispergointi palvelee tätä tarkoitusta tuottamalla antigeenien ja adjuvanttien, kuten Alhydrogel™-valmisteen, homogeenisia dispersioita.
 
Taudinaiheuttajien inaktivointi:
Lisäksi teho-ultraääntä käytetään taudinaiheuttajien, kuten bakteerien ja virusten, inaktivointiin. Tehokkaan kolibasilloosirokotteen valmistuksessa E. coli -bakteerin inaktivointi ultraäänellä ja sitä seuraava säteilytys on osoitettu kaikkein tehokkaimmaksi tekniikaksi.
 
Mikrobien inaktivointi ja stabilointi:
Perinteisesti mikrobit inaktivoidaan lämpöpastöroinnilla ja -steriloinnilla, joissa pitkäaikainen altistus korkeille lämpötiloille johtaa usein toiminnallisten ominaisuuksien heikkenemiseen lämmön vaikutuksesta. Ultraäänikäsittelyn ja lämmön yhdistelmä, jota kutsutaan termoultraäänikäsittelyksi, mahdollistaa kuitenkin nopeamman steriloinnin sekä merkittävästi pienemmän lämpökäsittelyn intensiteetin ja lyhyemmän keston. Tämä on erityisen hyödyllistä lämpöherkkien yhdisteiden, kuten proteiinien ja antigeenien, säilyttämisessä. Ultraäänisterilointi ja -pastörointi ovat paitsi kustannustehokkaita myös energiaa säästäviä ja ympäristöystävällisiä prosesseja.
 
Liposomit ja nanokantajat:
Ultraäänilaitteita (Hielscher) käytetään lääkkeiden ja rokotteiden formulointiin liposomeihin ja nanorakenteisiin lääkekantajiin, kuten kiinteisiin lipidinanohiukkasiin. Ultraäänikäsittely on tehokas ja luotettava tekniikka vaikuttavien aineiden kapselointiin liposomeihin ja nanohiukkasiin. Ultraäänikapseloinnin aikana liposomien ja nanokantajien kokoa voidaan hallita tarkasti, mikä johtaa tasalaatuisempaan ja yhtenäisempään lääkkeen kuljetusjärjestelmään. Samanaikaisesti anturityyppiset ultraäänilaitteet mahdollistavat suuremman lääkeainelatauksen: ultraäänikäsittelyn aikana syntyvät mekaaniset voimat auttavat parantamaan lääkeaineen kapselointitehokkuutta ja varmistavat, että kantajiin sisällytetään suurempi määrä lääkeainetta. Ultraäänikapselointi parantaa myös stabiiliutta, sillä ultraäänikäsittely edistää stabiilien liposomien ja nanokantajien muodostumista. Nämä ovat välttämättömiä niiden onnistuneelle käytölle rokotteiden kuljetuksessa.
 

 

Tutustu yksityiskohtaisiin tietoihin ja tieteellisiin tutkimuksiin ultraääniavusteisista rokotesovelluksista:

• Ultraääniratkaisut rokotteiden tuotannon parantamiseen
• Nanokapseloidut nenän kautta annettavat rokotteet
• Bioteknisesti muokattujen solujen lyysi ultraäänellä
• Lääkeaineiden kapselointi lipidinanohiukkasiin
• Nanohiukkasten ultraäänikäsittely lääkekäyttöön
• Ultraäänilaitteet E. coli -bakteerin lyysiin

Rokotteiden valmistus ultraäänellä laboratorio- ja teollisuusmittakaavassa

Hielscher Ultrasonics tarjoaa laajan valikoiman ultraäänilaitteita laboratorion ultraäänilaitteista täysimittaisiin teollisuustason ultraäänihomogenisaattoreihin kaupallista tuotantoa varten. Vastaamme tarpeisiinne tutkimusosastonne pienistä ultraäänilaitteista kaupallisesti valmistettavien lääkevalmisteiden koko tuotantovirran käsittelyyn asti.

Luotettava ja säädettävissä sovelluksesi tarpeisiin

Ultraäänikäsittelyn vaikutuksia voidaan hallita tarkasti säätämällä sen prosessiparametreja. Tämä tarkoittaa, että pieni amplitudi ja lyhyt ultraäänikäsittely vaikuttavat hyvin hellävaraisesti, kun taas suuret amplitudit, kohotettu paine ja pidempi ultraäänikäsittely saavat aikaan voimakkaan käsittelyn.
Hielscher toimittaa tehokkaita ultraäänilaitteita, joita voidaan ohjata tarkasti prosessin vaatimusten mukaisesti. Monipuoliset sonotrodit ja lisävarusteet täydentävät valikoimaa.

Turvallinen ja puhdas

Ultraäänilaitteet (Hielscher) voidaan asentaa helposti puhdastilalaboratorioihin ja tuotantotiloihin. Laitteidemme kotelot valmistetaan antibakteerisesta muovista tai ruostumattomasta teräksestä. Kaikki käsiteltävän aineen kanssa kosketuksiin joutuvat osat, kuten sonotrodit ja virtauskennot, valmistetaan titaanista tai ruostumattomasta teräksestä, ja ne voidaan autoklavoida.
Hielscher Ultrasonics tarjoaa monipuolisen valikoiman anturityyppisiä vakio-ultraäänilaitteita ja lisävarusteita sekä räätälöityjä laitteistoja.

Edut

säädettävissä tarkasti prosessin mukaan

puhdas ja hygieeninen käsittely

erittäin hyvä toistettavuus

lineaarinen skaalaus suurempaan mittakaavaan

helppo ja turvallinen käyttö

luotettava ja kestävä laitteisto

korkea hyötysuhde

 

Videolla esitellään ultraääninäytteenkäsittelyjärjestelmä UIP400MTP, joka mahdollistaa näytteiden luotettavan käsittelyn kaikilla vakiomallisilla monikuoppalevyillä voimakkaan ultraäänen avulla. UIP400MTP:n tyypillisiä käyttökohteita ovat solulyysi, DNA:n, RNA:n ja kromatiinin pilkkominen sekä proteiinien uutto.

 

---

Kirjallisuus/Lähteet

• Poinern, Gérrard Eddy Jai; Le, Xuan Thi; Shan, Songhua; Ellis, Trevor; Fenwick, Stan; Edwards, John; Fawcett, Derek (2011): Ultrasonic synthetic technique to manufacture a pHEMA nanopolymeric-based vaccine against the H6N2 avian influenza virus: a preliminary investigation. International Journal of Nanomedicine 6, 2011. 2167–2174
• Nico Böhmer, Andreas Dautel, Thomas Eisele, Lutz Fischer (2012): Recombinant expression, purification and characterisation of the native glutamate racemase from Lactobacillus plantarum NC8. Protein Expr Purif. 2013 Mar;88(1):54-60.
• Brandy Verhalen, Stefan Ernst, Michael Börsch, Stephan Wilkens (2012): Dynamic Ligand-induced Conformational Rearrangements in P-glycoprotein as Probed by Fluorescence Resonance Energy Transfer Spectroscopy. J Biol Chem. 2012 Jan 6;287(2): 1112-27.
• Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
• Han N.S., Basri M., Abd Rahman M.B. Abd Rahman R.N., Salleh A.B., Ismail Z. (2012): Preparation of emulsions by rotor-stator homogenizer and ultrasonic cavitation for the cosmeceutical industry. Journal of Cosmetic Science Sep-Oct; 63(5), 2012. 333-44.
• Raquel Martínez-González, Joan Estelrich, Maria Antònia Busquets (2016): Liposomes Loaded with Hydrophobic Iron Oxide Nanoparticles: Suitable T2 Contrast Agents for MRI. International Journal of Molecular Science 2016.
• Shah Purvin, Parameswara Rao Vuddanda, Sanjay Kumar Singh, Achint Jain, Sanjay Singh (2014): Pharmacokinetic and Tissue Distribution Study of Solid Lipid Nanoparticles of Zidov in Rats. Journal of Nanotechnology, Volume 2014.
• Harshita Krishnatreyya, Sanjay Dey, Paulami Pal, Pranab Jyoti Das, Vipin Kumar Sharma, Bhaskar Mazumder (2019): Piroxicam Loaded Solid Lipid Nanoparticles (SLNs): Potential for Topical Delivery. Indian Journal of Pharmaceutical Education and Research Vol 53, Issue 2, 2019. 82-92.