Ultrazvučna rješenja za poboljšanu proizvodnju cjepiva

• Sonikacija se upotrebljava u različitim koracima pripreme cjepiva: za lizu stanica, homogenizaciju staničnih suspenzija, poticanje rasta stanica, enkapsulaciju, vezanje proteina na adjuvanse itd.
• Hielscher sonikatori upotrebljavaju se u proizvodnji antigena, enkapsulaciji i formuliranju te u koraku otplinjavanja prije punjenja cjepiva u bočice ili štrcaljke.
• Hielscher Ultrasonics vaš je partner s dugogodišnjim iskustvom u pouzdanim ultrazvučnim sustavima za farmaceutsku industriju. Saznajte u kojim koracima proizvodnje cjepiva ultrazvuk može poboljšati vašu proizvodnju!

Proizvodnja cjepiva

Ultrazvučna obrada može biti korisna u različitim fazama proizvodnje cjepiva. Za proizvodnju cjepiva prvi je korak priprema samog antigena. Ovisno o vrsti patogena, metoda dobivanja antigena razlikuje se: dok se virusi uzgajaju ili na primarnim stanicama kao što su kokošja jaja (npr. za gripu) ili na kontinuiranim staničnim linijama kao što su ljudske stanice u kulturi (npr. za hepatitis A), bakterije se uzgajaju u bioreaktorima (npr. Haemophilus influenzae tipa b). Rekombinantni proteini dobiveni iz virusa ili bakterija mogu se uzgajati i u kvascima, bakterijama ili staničnim kulturama. Kada je antigen proizveden, mora se osloboditi iz stanica u kojima je uzgojen.
Virus će možda trebati inaktivirati, pri čemu daljnje pročišćavanje možda neće biti potrebno. Rekombinantni proteini zahtijevaju brojne postupke koji uključuju ultrafiltraciju i kromatografiju na koloni. Ovisno o formulaciji cjepiva, dodaju se adjuvans, stabilizatori i konzervansi. Adjuvansi pojačavaju imunosni odgovor na antigen, a stabilizatori i konzervansi produljuju rok valjanosti.
Tijekom proizvodnje cjepiva sonikacija se može primijeniti u različitim fazama. Budući da je riječ o netoplinskoj metodi obrade, izbjegava se toplinska razgradnja vrijednog materijala. U nastavku pronađite najčešće primjene u kojima ultrazvuk poboljšava proizvodnju cjepiva:

Dispergiranje antigena

Antigeni, poput staničnih fragmenata ili proteinskih antigena, moraju se homogeno dispergirati u suspenziji, polimeru ili liposomskoj enkapsulaciji kako bi se dobila stabilna formulacija cjepiva. Sonikacija je dugogodišnje dokazana metoda pripreme finih disperzija u proizvodnji farmaceutskih proizvoda i stoga je etablirana tehnika u suvremenoj proizvodnji cjepiva.
Adjuvansi na bazi aluminija, sastavljeni od vrlo malih primarnih čestica, često su upotrebljavana vrsta adjuvansa koji se u formulacijama cjepiva lako mogu agregirati u funkcionalnu cjelinu. Za povezivanje adjuvansa s antigenima potrebna je ravnomjerna raspodjela antigena u cijelom cjepivu koje sadržava aluminij. Ultrazvučnim dispergiranjem pripremaju se homogene disperzije antigena i adjuvansa (npr. Alhydrogel™).

Liza stanica i ekstrakcija

Antigeni proizvedeni iz mikroorganizama moraju se osloboditi iz mikrobne stanice. Sonikacija je dokazana tehnologija lize stanica i ekstrakcije. Prilagodbom parametara sonikacije stanice se mogu perforirati ili razoriti kako bi ciljani antigeni postali dostupni i mogli se izolirati.
Saznajte kako sonikacija olakšava oslobađanje virusa kod virusnih cjepiva na bazi staničnih kultura!

Inaktivacija patogena

Ultrazvuk visokog intenziteta primjenjuje se za razaranje i ubijanje mikroorganizama kao što su bakterije i virusi. Primjerice, pokazalo se da je ultrazvučna inaktivacija E. coli nakon koje slijedi ozračivanje najsnažnija tehnika za pripremu učinkovitog cjepiva protiv kolibaciloze. [Melamed et al. 1991]
Često upotrebljavane tehnike mikrobne inaktivacije jesu toplinska pasterizacija i sterilizacija, koje se temelje na dugotrajnom izlaganju visokim temperaturama i često dovode do toplinski izazvanog pogoršanja funkcionalnih svojstava. Kombinirana obrada sonikacijom i toplinom (termosonikacija) može ubrzati sterilizaciju; budući da su intenzitet i trajanje toplinske obrade znatno smanjeni, toplinska razgradnja spojeva osjetljivih na toplinu (npr. proteina, antigena). Ultrazvučna sterilizacija i pasterizacija troškovno su učinkovite, štede energiju i prihvatljive su za okoliš.

Emulzije i suspenzije

Formulacije cjepiva mogu se sastojati od smjesa vode i lipida. Budući da se voda i lipidi u takvim formulacijama ne miješaju, potrebno je pripremiti emulziju sitnih kapljica svladavanjem površinske napetosti kapljica ili uporabom površinski aktivne tvari. Ultrazvučno emulgiranje dobro je uhodana tehnika za pripremu nanoemulzija / miniemulzija, dvostrukih emulzija i Pickeringovih emulzija. Primjerice, lipopeptidi netopljivi u vodi mogu se ultrazvučno suspendirati s antigenom u omjeru 1:1 (w/w) u vodenoj otopini.
Nadalje, sonikacija se primjenjuje radi smanjenja staničnih agregata i ravnomjerne raspodjele pojedinačno dispergiranih stanica u suspenziji.

Adjuvansi i konzervansi

Cjepiva obično sadržavaju jedan ili više adjuvansa koji služe za pojačavanje imunosnog odgovora. Ultrazvučnom obradom raspetljavaju se i homogeno dispergiraju mikrovlakna adjuvansa, čime se poboljšava vezanje proteina na površini. Adjuvantni sustavi na bazi emulzija široko se primjenjuju u razvoju i formuliranju cjepiva. Takvi adjuvantni sustavi na bazi emulzija mogu se formulirati uporabom različitih vrsta emulzija, kao što su ulje u vodi (o/w), voda u ulju (w/o), voda u ulju u vodi (w/o/w) ili emulzije stabilizirane proteinima.
Nadalje, konzervansi se dodaju kako bi se spriječila kontaminacija cjepiva bakterijama ili gljivicama. Konzervansi se mogu upotrebljavati u različitim fazama proizvodnje cjepiva.
Uporaba ultrazvučnih homogenizatora potiče ravnomjernije i finije miješanje i dispergiranje te je stoga pouzdan alat za učinkovitiju proizvodnju cjepiva.

Formuliranje i liposomsko enkapsuliranje

Cjepiva enkapsulirana u liposome mogu se primjenjivati oralno, intranazalno, intramuskularno i supkutano te predstavljaju povoljnu metodu isporuke cjepiva i adjuvans, što bi moglo poboljšati ciljanu isporuku i smanjiti toksičnost uklopljenih antigena. Sonikacija je pouzdana tehnika za enkapsuliranje aktivnih spojeva u liposomske formulacije. Ovdje pročitajte više o ultrazvučnom formuliranju liposoma!
Primjerice, kako bi formulirali veterinarsko cjepivo protiv newcastleske bolesti, Zhao i sur. (2011) sonikacijom su pripremili male unilamelarne vezikule (SUV) od fosfatidilkolina i kolesterola. Ultrazvučno enkapsulirano cjepivo pokazalo je pojačan imunosni odgovor, više titre protutijela IgG i IgM te proliferaciju T-stanica i B-stanica.

Otplinjavanje farmaceutskih suspenzija

Tijekom proizvodnje cjepiva i farmaceutskih proizvoda te prije pakiranja potrebno je otpliniti cjepiva i tekućine poput suspenzija, otopina, emulzija i konačnih formulacija. Tijekom faze otplinjavanja / odzračivanja uklanjaju se mjehurići plina (npr. kisika, ugljikova dioksida) zarobljeni u tekućini. Ultrazvučni valovi potiču koalescenciju mjehurića plina zarobljenih u tekućinama. Spojeni mjehurići imaju veću uzgonsku silu i izdižu se na površinu tekućine. Uklanjanje mjehurića plina može se poboljšati primjenom blagog vakuuma u posudi za sonikaciju. Ultrazvučno potpomognuto otplinjavanje jednostavna je i brza tehnika odzračivanja vodenih suspenzija.

Intenziviran rast stanica

Ultrazvučno miješanje tijekom inokulacije (postupka unošenja mikroorganizama u hranjivu podlogu) može povećati rast staničnih kultura. Intenzitet sonikacije, temperatura i vrijeme zadržavanja u ultrazvučnim bioreaktorima Hielscher mogu se precizno regulirati u skladu s vrstom stanica i njihovim zahtjevima.
Primjerice, blaga sonikacija može se primijeniti za povećanje unosa glukoze u stanice i time potaknuti rast staničnih kultura i suspenzija. Poznato je da ultrazvuk povećava propusnost stanica, što pak može poboljšati izmjenu hranjivih tvari i otpadnih produkata te tako povećati proizvodnju cjepiva. Time se može skratiti vrijeme proizvodnje cjepiva i/ili povećati prinos proteina koji se upotrebljavaju kao cjepiva.

Farmaceutski reaktori Hielscher Ultrasonics

Hielscher Ultrasonics specijaliziran je za proizvodnju ultrazvučnih sustava velike snage i sonobioreaktora za primjenu u istraživanju i razvoju te industrijskoj proizvodnji farmaceutskih proizvoda (npr. cjepiva, djelatnih farmaceutskih tvari (API)).
Sonikacija se može primjenjivati u otvorenim posudama, zatvorenim reaktorima i reaktorima s kontinuiranim protokom. Svi dijelovi ultrazvučnih sustava koji dolaze u dodir s tekućim medijem izrađeni su od nehrđajućeg čelika, titana ili stakla. Dijelovi koji se mogu sterilizirati u autoklavu i sanitarni priključci osiguravaju proizvodnju proizvoda farmaceutske kvalitete .
Inteligentni softver automatski bilježi parametre procesa sonikacije na ugrađenu SD memorijsku karticu. Precizna kontrola svih parametara sonikacije osigurava ponovljivost i pouzdanost ishoda procesa.

Standardizacija proizvodnje.
Industrijski ultrazvučni procesori tvrtke Hielscher Ultrasonics vrlo su pouzdani i mogu se precizno kontrolirati. Svi industrijski ultrazvučni uređaji mogu se podesiti za rad u cijelom rasponu od nižih do vrlo visokih amplituda. Amplitude do 200µm mogu se lako kontinuirano održavati pri radu 24/7. Za još više amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Robusnost sonikatora Hielscher omogućuje rad 24/7 pri velikim opterećenjima i u zahtjevnim okruženjima.