बेहतर वैक्सीन उत्पादन के लिए अल्ट्रासोनिक समाधान

• वैक्सीन तैयार करने के विभिन्न चरणों में सोनिकेशन का उपयोग किया जाता है: कोशिका लयन के लिए, कोशिका निलंबनों को समरूप बनाने के लिए, कोशिका वृद्धि को प्रोत्साहित करने के लिए, एनकैप्सुलेशन के लिए, सहायक पदार्थ पर प्रोटीन के बंधन के लिए आदि।
• Hielscher सोनिकेटरों का उपयोग एंटीजन उत्पादन, एनकैप्सुलेशन और फॉर्मूलेशन के साथ-साथ वैक्सीन को वायल या सिरिंज में भरने से पहले गैस हटाने के चरण में भी किया जाता है।
• Hielscher Ultrasonics औषधि उद्योग में विश्वसनीय अल्ट्रासोनिक प्रणालियों के लिए आपका दीर्घकालिक अनुभव वाला साझेदार है। जानें कि वैक्सीन निर्माण की प्रक्रिया के किन चरणों में अल्ट्रासाउंड आपके उत्पादन को बेहतर बना सकता है!

वैक्सीन का उत्पादन

वैक्सीन उत्पादन के विभिन्न चरणों में अल्ट्रासोनिक उपचार लाभदायक हो सकता है। वैक्सीन बनाने के लिए पहला चरण स्वयं एंटीजन को तैयार करना है। रोगजनक के प्रकार के अनुसार एंटीजन तैयार करने की विधि अलग-अलग होती है: वायरस का संवर्धन या तो मुर्गी के अंडों जैसी प्राथमिक कोशिकाओं पर (जैसे इन्फ्लुएंजा के लिए) या संवर्धित मानव कोशिकाओं जैसी सतत कोशिका लाइनों पर (जैसे हेपेटाइटिस A के लिए) किया जाता है, जबकि जीवाणुओं का संवर्धन बायोरिएक्टरों में किया जाता है (जैसे Haemophilus influenzae टाइप b)। वायरस या जीवाणुओं से प्राप्त पुनःसंयोजक प्रोटीनों का संवर्धन यीस्ट, जीवाणुओं या कोशिका संवर्धनों में भी किया जा सकता है। एंटीजन का उत्पादन हो जाने पर उसे उन कोशिकाओं से मुक्त करना आवश्यक है जिनमें उसका संवर्धन किया गया है।
वायरस को निष्क्रिय करना आवश्यक हो सकता है, जिसके बाद संभवतः किसी अतिरिक्त शुद्धिकरण की आवश्यकता न हो। पुनःसंयोजक प्रोटीनों के लिए अल्ट्राफिल्ट्रेशन और कॉलम क्रोमैटोग्राफी सहित कई प्रक्रियाएँ आवश्यक होती हैं। वैक्सीन फॉर्मूलेशन के अनुसार एक सहायक पदार्थ, स्थिरकारी पदार्थ और परिरक्षक मिलाए जाते हैं। सहायक पदार्थ एंटीजन के प्रति प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया बढ़ाते हैं, जबकि स्थिरकारी पदार्थ और परिरक्षक भंडारण अवधि बढ़ाते हैं।
वैक्सीन निर्माण के दौरान विभिन्न चरणों में सोनिकेशन का उपयोग किया जा सकता है। गैर-तापीय प्रसंस्करण विधि होने के कारण मूल्यवान सामग्री का ऊष्मा से होने वाला अपघटन टल जाता है। नीचे वे सबसे सामान्य अनुप्रयोग दिए गए हैं जिनमें अल्ट्रासाउंड वैक्सीन उत्पादन को बेहतर बनाता है:

एंटीजन का परिक्षेपण

स्थिर वैक्सीन फॉर्मूलेशन प्राप्त करने के लिए कोशिका खंडों या प्रोटीन एंटीजन जैसे एंटीजन को किसी निलंबन, पॉलिमर या लिपोसोमल एनकैप्सुलेशन में समरूप रूप से परिक्षेपित करना आवश्यक है। औषधीय उत्पादों के निर्माण में सूक्ष्म परिक्षेपण तैयार करने के लिए सोनिकेशन लंबे समय से प्रमाणित है और इसलिए आधुनिक वैक्सीन उत्पादन में यह एक स्थापित तकनीक है।
बहुत छोटे प्राथमिक कणों से बने एल्युमिनियम-आधारित सहायक पदार्थ सामान्यतः उपयोग किए जाने वाले सहायक पदार्थों का एक प्रकार हैं, जिन्हें वैक्सीन फॉर्मूलेशनों में आसानी से एक कार्यशील इकाई के रूप में एकत्रित किया जा सकता है। सहायक पदार्थों को एंटीजन के साथ संयोजित करने के लिए एल्युमिनियम युक्त वैक्सीन में एंटीजन का समान वितरण आवश्यक है। अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण एंटीजन और सहायक पदार्थों (जैसे Alhydrogel™) के समरूप परिक्षेपण तैयार करता है।

कोशिका लयन और निष्कर्षण

सूक्ष्मजीवों से उत्पादित एंटीजन को सूक्ष्मजीवी कोशिका से मुक्त करना आवश्यक है। सोनिकेशन कोशिका लयन और निष्कर्षण की एक प्रमाणित तकनीक है। सोनिकेशन के मापदंडों को समायोजित करके कोशिकाओं में छिद्र बनाए जा सकते हैं या उनका विघटन किया जा सकता है, ताकि लक्षित एंटीजन उपलब्ध हो जाएँ और उन्हें पृथक किया जा सके।
जानें कि कोशिका संवर्धन आधारित विषाणु टीकों के लिए सोनिकेशन विषाणु को मुक्त करने में कैसे सहायक है!

रोगजनकों का निष्क्रियकरण

बैक्टीरिया और वायरस जैसे सूक्ष्मजीवों का विघटन करने और उन्हें नष्ट करने के लिए उच्च-शक्ति अल्ट्रासाउंड का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, E. coli को अल्ट्रासोनिक रूप से निष्क्रिय करने के बाद विकिरण देना प्रभावी कोलीबैसिलोसिस वैक्सीन तैयार करने की सबसे प्रभावशाली तकनीक सिद्ध हुई है। [Melamed et al. 1991]
सूक्ष्मजीवों के निष्क्रियकरण के लिए सामान्यतः उपयोग की जाने वाली तकनीकें तापीय पाश्चुरीकरण और निर्जीवीकरण हैं, जो लंबे समय तक उच्च तापमान के संपर्क पर आधारित हैं और अक्सर ऊष्मा के कारण कार्यात्मक गुणों में गिरावट लाती हैं। सोनिकेशन और ऊष्मा का संयुक्त उपचार (थर्मो-सोनिकेशन) निर्जीवीकरण की दर बढ़ा सकता है; चूँकि तापीय तीव्रता और अवधि में उल्लेखनीय कमी आती है, ऊष्मा-संवेदनशील यौगिकों (जैसे प्रोटीन, एंटीजन) का तापीय अपघटन। अल्ट्रासोनिक निर्जीवीकरण और पाश्चुरीकरण किफायती, ऊर्जा की बचत करने वाले और पर्यावरण के अनुकूल हैं।

इमल्शन और निलंबन

वैक्सीन फॉर्मूलेशन में जल–लिपिड मिश्रण हो सकते हैं। चूँकि जल–लिपिड फॉर्मूलेशन परस्पर अमिश्रणीय होते हैं, इसलिए या तो बूंदों के पृष्ठ तनाव पर काबू पाकर या किसी पृष्ठसक्रिय पदार्थ का उपयोग करके सूक्ष्म आकार का इमल्शन तैयार करना आवश्यक है। अल्ट्रासोनिक इमल्सीकरण एक सुस्थापित तकनीक है, जिससे नैनो-इमल्शन / मिनी-इमल्शन, द्विक इमल्शन और पिकरिंग इमल्शन तैयार किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, जल में अघुलनशील लिपोपेप्टाइडों को जलीय विलयन में एंटीजन के साथ 1:1 (w/w) अनुपात में अल्ट्रासोनिक विधि से निलंबित किया जा सकता है।
इसके अतिरिक्त, कोशिका समुच्चयों को कम करने और अलग-अलग बिखरी हुई कोशिकाओं को निलंबन में समान रूप से वितरित करने के लिए सोनिकेशन का उपयोग किया जाता है।

सहायक प्रतिरक्षावर्धक और परिरक्षक

वैक्सीनों में आम तौर पर एक या अधिक सहायक प्रतिरक्षावर्धक होते हैं, जिनका उपयोग प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया बढ़ाने के लिए किया जाता है। अल्ट्रासोनिकेशन से सहायक प्रतिरक्षावर्धक के सूक्ष्म तंतुओं की उलझनें सुलझाई जाती हैं और उन्हें समरूप रूप से परिक्षेपित किया जाता है, जिससे सतह पर प्रोटीन बंधन बेहतर होता है। इमल्शन-आधारित सहायक प्रतिरक्षावर्धक प्रणालियों का वैक्सीन विकास और फॉर्मूलेशन में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। ऐसी इमल्शन-आधारित सहायक प्रतिरक्षावर्धक प्रणालियाँ विभिन्न प्रकार के इमल्शन का उपयोग करके तैयार की जा सकती हैं, जैसे जल में तेल (o/w), तेल में जल (w/o), जल में तेल में जल (w/o/w), या प्रोटीन द्वारा स्थिर किए गए इमल्शन।
इसके अतिरिक्त, वैक्सीन को जीवाणुओं या कवकों से दूषित होने से बचाने के लिए परिरक्षक मिलाए जाते हैं। वैक्सीन उत्पादन के विभिन्न चरणों में परिरक्षकों का उपयोग किया जा सकता है।
अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र का उपयोग अधिक एकसमान और सूक्ष्म मिश्रण तथा परिक्षेपण को बढ़ावा देता है और इस प्रकार अधिक दक्ष वैक्सीन उत्पादन के लिए एक विश्वसनीय साधन है।

फॉर्मूलेशन और लिपोसोमल संपुटन

लिपोसोम में संपुटित वैक्सीनें मौखिक, नासिका, अंतःपेशीय और अधस्त्वचीय मार्गों से दी जा सकती हैं तथा वैक्सीन पहुँचाने की एक लाभकारी विधि और सहायक प्रतिरक्षावर्धक हैं, जो लक्षित वितरण में सुधार कर सकते हैं और भीतर बंद एंटीजन की विषाक्तता कम कर सकते हैं। सक्रिय यौगिकों को लिपोसोमल फॉर्मूलेशन में संपुटित करने के लिए सोनिकेशन एक विश्वसनीय तकनीक है। लिपोसोम के अल्ट्रासोनिक फॉर्मूलेशन के बारे में यहाँ और पढ़ें!
उदाहरण के लिए, न्यूकैसल रोग के विरुद्ध एक पशुचिकित्सीय वैक्सीन तैयार करने के लिए Zhao et al. (2011) ने सोनिकेशन के अंतर्गत फॉस्फेटिडिलकोलीन/कोलेस्ट्रॉल की छोटी एकल-परतीय पुटिकाएँ (SUV) तैयार कीं। अल्ट्रासोनिक विधि से संपुटित वैक्सीन में बढ़ी हुई प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया, उच्चतर IgG और IgM प्रतिरक्षी टाइटर तथा T-कोशिकाओं और B-कोशिकाओं का प्रचुरोद्भवन देखा गया।

औषधीय निलंबनों से गैस निकालना

वैक्सीन और औषधियों के उत्पादन के दौरान तथा पैकेजिंग से पहले, वैक्सीनों और निलंबनों, विलयनों, इमल्शनों तथा अंतिम फॉर्मूलेशन जैसे तरल पदार्थों से गैस निकालना आवश्यक है। गैस निष्कासन / वायु निष्कासन चरण के दौरान तरल में फँसे गैस के बुलबुले (जैसे ऑक्सीजन, कार्बन डाइऑक्साइड) हटा दिए जाते हैं। अल्ट्रासोनिक तरंगें तरल पदार्थों में फँसे गैस के बुलबुलों के आपस में मिलकर बड़े होने को बढ़ावा देती हैं। आपस में मिले बुलबुलों का उत्प्लावन अधिक होता है और वे तरल की सतह पर ऊपर उठते हैं। सोनिकेशन पात्र में हल्का निर्वात लागू करने पर गैस के बुलबुलों को हटाने की प्रक्रिया बेहतर की जा सकती है। अल्ट्रासोनिक सहायता से गैस निकालना जलीय निलंबनों से वायु निकालने की एक आसान और तीव्र तकनीक है।

कोशिका वृद्धि में तीव्रता

संरोपण (संवर्धन माध्यम में सूक्ष्मजीवों को प्रविष्ट कराने की प्रक्रिया) के दौरान अल्ट्रासोनिक विक्षोभ कोशिका संवर्धों की वृद्धि बढ़ा सकता है। Hielscher अल्ट्रासोनिक बायोरिएक्टरों में सोनिकेशन की तीव्रता, तापमान और निवास समय को कोशिका के प्रकार और उसकी आवश्यकताओं के अनुसार सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है।
उदाहरण के लिए, कोशिकाओं द्वारा ग्लूकोज़ के अवशोषण को बढ़ाने और इस प्रकार कोशिका संवर्धों तथा निलंबनों की वृद्धि को बढ़ावा देने के लिए हल्के सोनिकेशन का उपयोग किया जा सकता है। अल्ट्रासाउंड कोशिका की पारगम्यता बढ़ाने के लिए जाना जाता है, जिससे पोषक पदार्थों / अपशिष्ट का आदान-प्रदान बढ़ सकता है और परिणामस्वरूप वैक्सीन उत्पादन में वृद्धि हो सकती है। इस प्रकार, वैक्सीन उत्पादन का समय कम किया जा सकता है और/या वैक्सीन के रूप में उपयोग किए जाने वाले प्रोटीनों की उपज बढ़ाई जा सकती है।

Hielscher Ultrasonics औषधीय रिएक्टर

Hielscher Ultrasonics उच्च-शक्ति वाली अल्ट्रासोनिक प्रणालियों और सोनो-बायोरिएक्टरों के उत्पादन में विशेषज्ञता रखती है, जिनका उपयोग अनुसंधान एवं विकास तथा औषधियों के औद्योगिक उत्पादन में किया जाता है (जैसे टीके, सक्रिय औषधीय घटक (APIs)).
सोनिकेशन का उपयोग खुले पात्रों, बंद रिएक्टरों और निरंतर प्रवाह वाले रिएक्टरों में किया जा सकता है। अल्ट्रासोनिक प्रणालियों के वे सभी भाग, जो तरल माध्यम के संपर्क में आते हैं, स्टेनलेस स्टील, टाइटेनियम या काँच से बने होते हैं। ऑटोक्लेव में निर्जीवाणुकृत किए जा सकने वाले भाग और स्वच्छतापूर्ण फिटिंग औषधीय गुणवत्ता वाले उत्पादों का उत्पादन सुनिश्चित करते हैं।
बुद्धिमान सॉफ़्टवेयर सोनिकेशन प्रक्रिया के मापदंडों को एकीकृत SD मेमोरी कार्ड पर स्वचालित रूप से दर्ज करता है। सोनिकेशन के सभी मापदंडों का सटीक नियंत्रण प्रक्रिया के परिणाम की पुनरुत्पादकता और विश्वसनीयता सुनिश्चित करता है।

उत्पादन का मानकीकरण.
Hielscher Ultrasonics के औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर अत्यधिक विश्वसनीय हैं और इन्हें सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। सभी औद्योगिक अल्ट्रासोनिकेटरों को कम से लेकर बहुत अधिक आयामों तक की पूरी सीमा प्रदान करने के लिए समायोजित किया जा सकता है। 200µm तक के आयामों पर 24/7 संचालन में आसानी से निरंतर काम किया जा सकता है। इससे भी अधिक आयामों के लिए, आवश्यकतानुसार अनुकूलित अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड उपलब्ध हैं। Hielscher सोनिकेटरों की मजबूती भारी कार्यभार और चुनौतीपूर्ण परिवेश में 24/7 संचालन की अनुमति देती है।