פתרונות אולטרסוניים לשיפור ייצור חיסונים

• סוניקציה משמשת בשלבים שונים של הכנת חיסונים: לליזיס של תאים, להומוגניזציה של תרחיפי תאים, לעידוד צמיחת תאים, לכימוס, לקשירת חלבונים לאדג'ובנטים ועוד.
• מכשירי הסוניקציה של Hielscher משמשים לייצור אנטיגנים, לכימוס ולהכנת פורמולציות, וכן בשלב סילוק הגזים לפני מילוי החיסון בבקבוקונים או במזרקים.
• Hielscher Ultrasonics היא השותפה שלכם בעלת הניסיון רב השנים למערכות אולטרסוניות אמינות בתעשיית התרופות. גלו באילו שלבים של תהליך ייצור החיסונים אולטרסאונד יכול לשפר את הייצור שלכם!

ייצור חיסונים

טיפול אולטרסוני עשוי להועיל בשלבים שונים של ייצור חיסונים. כדי לייצר חיסון, השלב הראשון הוא הכנת האנטיגן עצמו. שיטת יצירת האנטיגן משתנה בהתאם לסוג הפתוגן: בעוד שנגיפים מגודלים בתאים ראשוניים כגון ביצי תרנגולת (למשל עבור שפעת) או בשורות תאים רציפות כגון תאי אדם בתרבית (למשל עבור הפטיטיס A), חיידקים מגודלים בביוריאקטורים (למשל Haemophilus influenzae מסוג b). חלבונים רקומביננטיים, שמקורם בנגיפים או בחיידקים, ניתנים לגידול גם בשמרים, בחיידקים או בתרביות תאים. לאחר ייצור האנטיגן, יש לשחרר אותו מהתאים שבהם גודל.
ייתכן שיהיה צורך להשבית נגיף, ואפשר שלא יידרש טיהור נוסף. חלבונים רקומביננטיים מצריכים פעולות רבות הכוללות אולטרה־פילטרציה וכרומטוגרפיה בעמודה. בהתאם לפורמולציית החיסון, מוסיפים אדג'ובנט, חומרים מייצבים וחומרים משמרים. אדג'ובנטים מגבירים את התגובה החיסונית לאנטיגן, ומייצבים וחומרים משמרים מאריכים את חיי המדף.
במהלך ייצור החיסונים ניתן ליישם סוניקציה בשלבים שונים. כשיטת עיבוד שאינה תרמית, היא מונעת פירוק של חומר יקר ערך עקב חום. להלן היישומים הנפוצים ביותר שבהם אולטרסאונד משפר את ייצור החיסונים:

פיזור אנטיגנים

אנטיגנים כגון שברי תאים או אנטיגנים חלבוניים חייבים להיות מפוזרים באופן הומוגני בתרחיף, בפולימר או בכימוס ליפוזומי כדי לקבל פורמולציית חיסון יציבה. סוניקציה הוכחה לאורך שנים כאמצעי להכנת דיספרסיות עדינות בייצור מוצרים פרמצבטיים, ולכן היא טכניקה מבוססת בייצור חיסונים מודרני.
אדג'ובנטים על בסיס אלומיניום, המורכבים מחלקיקים ראשוניים קטנים מאוד, הם סוג נפוץ של אדג'ובנט, שניתן לאגד בקלות ליחידה מתפקדת בפורמולציות חיסונים. כדי לשלב אדג'ובנטים עם אנטיגנים, נדרש פיזור אחיד של האנטיגן בכל החיסון המכיל אלומיניום. פיזור אולטרסוני מאפשר הכנת דיספרסיות הומוגניות של אנטיגנים ואדג'ובנטים (למשל Alhydrogel™).

ליזיס של תאים ומיצוי

יש לשחרר את האנטיגנים המיוצרים ממיקרואורגניזמים מתוך התא המיקרוביאלי. סוניקציה היא טכנולוגיה מוכחת לליזיס של תאים ולמיצוי. באמצעות התאמת פרמטרי הסוניקציה ניתן לנקב או לפרק תאים, כך שאנטיגני המטרה נעשים זמינים וניתן לבודד אותם.
גלו כיצד סוניקציה מאפשרת שחרור נגיפים בחיסוני נגיף מבוססי תרבית תאים!

השבתת פתוגנים

אולטרסאונד רב־עוצמה משמש לפירוק ולהמתה של מיקרואורגניזמים כגון חיידקים ונגיפים. לדוגמה, הוכח כי השבתה אולטרסונית של E. coli ולאחריה הקרנה היא הטכניקה בעלת העוצמה הרבה ביותר להכנת חיסון יעיל נגד קוליבצילוזיס. [Melamed et al. 1991]
טכניקות נפוצות להשבתת מיקרואורגניזמים הן פסטור ועיקור תרמיים, המבוססים על חשיפה ממושכת לטמפרטורות גבוהות ולעיתים קרובות מובילים לפגיעה בתכונות התפקודיות עקב חום. טיפול משולב בסוניקציה ובחום (תרמו־סוניקציה) יכול להאיץ את קצב העיקור; מכיוון שעוצמת הטיפול התרמי ומשכו מופחתים במידה ניכרת, פירוק תרמי של תרכובות רגישות לחום (למשל חלבונים, אנטיגנים). עיקור ופסטור אולטרסוניים הם חסכוניים בעלויות, חוסכים באנרגיה וידידותיים לסביבה.

תחליבים ותרחיפים

פורמולציות של חיסונים עשויות להיות מורכבות מתערובות של מים וליפידים. מכיוון שפורמולציות של מים וליפידים אינן מתערבבות זו בזו, יש להכין תחליב בעל טיפות קטנות באמצעות התגברות על מתח הפנים של הטיפות או שימוש בחומר פעיל שטח. תחלוב אולטרסוני הוא טכניקה מבוססת היטב להכנת ננו-תחליבים / מיני-תחליבים, תחליבים כפולים, וכן תחליבי פיקרינג. לדוגמה, ניתן להרחיף ליפופפטידים שאינם מסיסים במים יחד עם אנטיגן ביחס של 1:1 (w/w) בתמיסה מימית באמצעות אולטרסאונד.
בנוסף, סוניקציה משמשת לצמצום צברי תאים ולפיזור אחיד בתרחיף של התאים הבודדים.

אדג'ובנטים וחומרים משמרים

חיסונים מכילים בדרך כלל אדג'ובנט אחד או יותר, המשמשים להגברת התגובה החיסונית. באמצעות טיפול אולטרסוני, מתירים את ההסתבכויות בין המיקרו-סיבים של האדג'ובנט ומפזרים אותם באופן הומוגני, כך שקשירת החלבונים על פני השטח משתפרת. מערכות אדג'ובנטים המבוססות על תחליבים נמצאות בשימוש נרחב בפיתוח חיסונים ובהכנת הפורמולציות שלהם. ניתן להכין מערכות אדג'ובנטים כאלה באמצעות סוגי תחליבים שונים, כגון שמן במים (o/w), מים בשמן (w/o), מים בשמן במים (w/o/w), או תחליבים המיוצבים באמצעות חלבונים.
בנוסף, מוסיפים חומרים משמרים כדי למנוע זיהום של החיסון בחיידקים או בפטריות. ניתן להשתמש בחומרים משמרים בשלבים שונים של ייצור חיסונים.
השימוש בהומוגנייזרים אולטרסוניים מסייע לערבוב ולפיזור אחידים ועדינים יותר, ובכך מהווה כלי אמין לייצור יעיל יותר של חיסונים.

הכנת פורמולציות וכימוס ליפוזומלי

ניתן לתת חיסונים המכומסים בליפוזומים דרך הפה, דרך האף, בהזרקה תוך-שרירית ובהזרקה תת-עורית, והם מהווים שיטה בעלת יתרונות למתן חיסונים ואדג'ובנט, אשר עשויים לשפר את ההובלה הממוקדת ולהפחית את רעילות האנטיגנים הכלואים. סוניקציה היא טכניקה אמינה לכימוס תרכובות פעילות בתוך פורמולציות ליפוזומליות. קראו כאן מידע נוסף על הכנת פורמולציות של ליפוזומים באמצעות אולטרסאונד!
לדוגמה, כדי להכין פורמולציה של חיסון וטרינרי נגד מחלת ניוקאסל, Zhao ועמיתיו (2011) הכינו שלפוחיות חד-שכבתיות קטנות (SUV) של פוספטידילכולין/כולסטרול באמצעות סוניקציה. החיסון שכומס באמצעות אולטרסאונד הראה תגובה חיסונית מוגברת, כיילים גבוהים יותר של נוגדני IgG ו-IgM, וכן שגשוג של תאי T ותאי B.

סילוק גזים מתרחיפים פרמצבטיים

במהלך ייצור חיסונים ותכשירים פרמצבטיים ולפני האריזה, יש לסלק גזים מחיסונים ומנוזלים כגון תרחיפים, תמיסות, תחליבים ופורמולציות סופיות. בשלב סילוק הגזים / סילוק האוויר מסירים בועות גז (למשל חמצן ופחמן דו-חמצני) הכלואות בנוזל. גלים אולטרסוניים מעודדים התאחות של בועות גז הכלואות בנוזלים. לבועות שהתאחו יש כוח ציפה גדול יותר, והן עולות אל פני הנוזל. ניתן להגביר את סילוק בועות הגז באמצעות הפעלת ריק קל בכלי הסוניקציה. סילוק גזים בסיוע אולטרסאונד הוא טכניקה קלה ומהירה לסילוק אוויר מתרחיפים מימיים.

הגברת גדילת תאים

ערבול אולטרסוני במהלך אילוח (תהליך החדרת מיקרואורגניזמים למצע תרבית) עשוי להגביר את גדילתן של תרביות תאים. ניתן לווסת במדויק את עוצמת הסוניקציה, הטמפרטורה וזמן השהייה בביוריאקטורים האולטרסוניים של Hielscher בהתאם לסוג התאים ולדרישותיהם.
לדוגמה, ניתן להפעיל סוניקציה מתונה כדי להגביר את קליטת הגלוקוז בתאים ובכך לעודד את גדילתן של תרביות תאים ותרחיפים. ידוע כי אולטרסאונד מגביר את חדירות התאים, וזו עשויה בתורה לשפר את חילוף חומרי המזון / הפסולת ובכך להוביל לייצור מוגבר של חיסונים. כך ניתן לקצר את זמן ייצור החיסונים ו/או להגדיל את תפוקת החלבונים המשמשים כחיסונים.

ריאקטורים פרמצבטיים של Hielscher Ultrasonics

Hielscher Ultrasonics מתמחה בייצור מערכות אולטרסוניות בעלות הספק גבוה וביוריאקטורים אולטרסוניים לשימוש במחקר ופיתוח ובייצור תעשייתי של תכשירים פרמצבטיים (כגון חיסונים, חומרים פרמצבטיים פעילים).
ניתן לבצע סוניקציה במכלים פתוחים, בכורים סגורים ובכורים עם זרימה רציפה. כל חלקי המערכות האולטרסוניות הבאים במגע עם התווך הנוזלי עשויים מפלדת אל־חלד, מטיטניום או מזכוכית. חלקים הניתנים לעיקור באוטוקלב ואביזרי חיבור סניטריים מבטיחים ייצור של מוצרים בדרגת איכות פרמצבטית .
תוכנה חכמה מתעדת אוטומטית את הפרמטרים של תהליך הסוניקציה בכרטיס זיכרון SD המובנה. הבקרה המדויקת של כל פרמטרי הסוניקציה מבטיחה את שחזוריות תוצאות התהליך ואת אמינותן.

סטנדרטיזציה של הייצור.
המעבדים האולטרסוניים התעשייתיים של Hielscher Ultrasonics אמינים ביותר וניתנים לבקרה מדויקת. ניתן לכוונן את כל מכשירי הסוניקציה התעשייתיים כך שיספקו את מלוא הטווח של אמפליטודות, מנמוכות ועד גבוהות מאוד. ניתן להפעילם בקלות וברציפות באמפליטודות של עד 200µm, בפעולה של 24/7. לאמפליטודות גבוהות אף יותר, זמינות סונוטרודות אולטרסוניות המותאמות אישית. המבנה העמיד של מכשירי הסוניקציה של Hielscher מאפשר פעולה של 24/7 בעומס כבד ובסביבות תובעניות.