Ultrazvučna rješenja za poboljšanu proizvodnju cjepiva

• Sonikacija se koristi u različitim fazama pripreme cjepiva: za lizu stanica, za homogeniziranje staničnih suspenzija, za stimulaciju rasta stanica, za inkapsulaciju, za adjuvantno vezanje proteina itd.
• Hielscher sonikatori koriste se u proizvodnji antigena, kapsuliranju i formuliranju, kao iu koraku otplinjavanja prije punjenja cjepiva u bočice ili štrcaljke.
• Hielscher Ultrasonics je vaš dugogodišnji iskusni partner za pouzdane ultrazvučne sustave u farmaceutskoj industriji. Saznajte tijekom kojih koraka procesa proizvodnje cjepiva možete poboljšati svoju proizvodnju!

Proizvodnja cjepiva

Ultrazvučna obrada može biti korisna tijekom različitih faza proizvodnje cjepiva. Za proizvodnju cjepiva, prvi korak je priprema samog antigena. Ovisno o tipu patogena, metoda stvaranja antigena se razlikuje: dok se virusi uzgajaju ili na primarnim stanicama kao što su kokošja jaja (npr. za gripu) ili na kontinuiranim staničnim linijama kao što su kultivirane ljudske stanice (npr. za hepatitis A), bakterije se uzgojene u bioreaktorima (npr. Haemophilus influenzae tip b). Rekombinantni proteini, koji su izvedeni iz virusa ili bakterija, mogu se također uzgajati u kulturama kvasaca, bakterija ili stanica. Kada se antigen proizvodi, mora se osloboditi iz stanica u kojima je rastao.
Virus će možda trebati deaktivirati, vjerojatno bez potrebe za daljnjim pročišćavanjem. Rekombinantni proteini zahtijevaju mnoge operacije koje uključuju ultrafiltraciju i kromatografiju na koloni. Ovisno o formulaciji cjepiva, dodaju se pomoćna sredstva, stabilizatori i konzervansi. Adjuvansi pojačavaju imunološki odgovor antigena, stabilizatori i konzervansi produljuju rok trajanja.
Tijekom proizvodnje cjepiva sonikacija se može primijeniti u različitim fazama. Kao metoda ne-termalne obrade, toplinska degradacija vrijednog materijala je izbjegnuta. U nastavku pronađite najčešće primjene u kojima ultrazvuk poboljšava proizvodnju cjepiva:

Disperzija antigena

Antigeni kao što su stanični fragmenti ili proteinski antigeni moraju biti homogeno dispergirani u suspenziju, polimer ili liposomsku kapsulaciju kako bi se dobila stabilna formulacija cjepiva. Dugoročno je dokazano da ultrazvuk priprema fine disperzije u proizvodnji farmaceutskih proizvoda i stoga je etablirana tehnika u modernoj proizvodnji cjepiva.
Adjuvansi na bazi aluminija, sastavljeni od vrlo malih primarnih čestica, često su korištena vrsta adjuvansa, koji se lako mogu agregirati u funkcionalnu jedinicu u formulacijama cjepiva. Kako bi se adjuvansi kombinirali s antigenima, potrebna je ravnomjerna distribucija antigena u cijelom cjepivu koje sadrži aluminij. Ultrazvučna disperzija priprema homogene disperzije antigena i adjuvansa (npr. Alhydrogel™).

liza stanica & Izvlačenje

Antigeni proizvedeni iz mikroorganizama moraju se otpustiti iz mikrobne stanice. Sonikacija je dokazana tehnologija lize i ekstrakcije stanica. Podešavanjem parametara sonikacije, stanice se mogu probušiti ili poremetiti tako da ciljani antigeni postanu dostupni i mogu se izolirati.

Inaktivacija patogena

Snažni ultrazvuk primjenjuje se za ometanje i ubijanje mikroorganizama poput bakterija i virusa. Na primjer, pokazalo se da je ultrazvučna deaktivacija E. coli praćena zračenjem najmoćnija tehnika za pripremu učinkovitog cjepiva protiv kolibaciloze. [Melamed et al. 1991]
Često korištene tehnike za inaktivaciju mikroba su toplinska pasterizacija i sterilizacija, koje se temelje na dugom izlaganju visokim temperaturama i često dovode do toplinski induciranog pogoršanja funkcionalnih svojstava. Kombinirani tretman ultrazvukom i toplinom (termosonizacija) može ubrzati brzinu sterilizacije; budući da je toplinski intenzitet i trajanje značajno smanjen, toplinska razgradnja spojeva osjetljivih na toplinu (npr. proteini, antigeni). Ultrazvučna sterilizacija i pasterizacija je isplativa, štedi energiju i ekološki je prihvatljiva.

emulzije & suspenzije

Formulacije cjepiva mogu se sastojati od mješavina vode i lipida. Budući da se pripravci vode i lipida ne mogu miješati, emulzija fine veličine mora se pripremiti prevladavanjem kapljica’ površinsku napetost ili korištenje surfaktanta. Ultrazvučna emulgacija je dobro uspostavljena tehnika za formuliranje nano-emulzije / mini-emulzije, dvostruke emulzije i Emulzije za skupljanje. Na primjer, lipopeptidi netopivi u vodi mogu se ultrazvučno suspendirati s antigenom u omjeru 1:1 (w/w) u vodenoj otopini.
Nadalje, ultrazvuk se primjenjuje kako bi se smanjili agregati stanica i ravnomjerno rasporedile pojedinačne raspršene stanice u suspenziji.

Adjuvansi i konzervansi

Cjepiva obično sadrže jedan ili više adjuvansa koji se koriste za jačanje imunološkog odgovora. Ultrazvučnom obradom pomoćna mikrovlakna se raspetljavaju i homogeno raspršuju tako da se poboljšava vezanje proteina na površini. Adjuvantni sustavi temeljeni na emulziji naširoko se koriste u razvoju i formulaciji cjepiva. Takvi sustavi pomoćnih sredstava temeljeni na emulziji mogu se formulirati korištenjem različitih tipova emulzija kao što su ulje u vodi (u/u), voda u ulju (u/u), voda u ulju u vodi (u/u) /w), ili emulzije stabilizirane proteinima.
Nadalje, konzervansi se dodaju kako bi se spriječila kontaminacija cjepiva bakterijama ili gljivicama. Konzervansi se mogu koristiti u različitim fazama proizvodnje cjepiva.
Korištenje ultrazvučnih homogenizatora potiče ravnomjernije i finije miješanje i raspršivanje te je stoga pouzdan alat za učinkovitiju proizvodnju cjepiva.

formulacija & Liposomska enkapsulacija

Cjepiva inkapsulirana u liposome mogu se primijeniti oralno, intranazalno, intramuskularno, supkutano i prednost su metode isporuke cjepiva i adjuvansa, koji bi mogli poboljšati ciljanu dostavu i smanjiti toksičnost zarobljenih antigena. Sonikacija je pouzdana tehnika za kapsuliranje aktivnih spojeva u liposomske formulacije. Ovdje pročitajte više o ultrazvučnoj formulaciji liposoma!
Dor, na primjer, kako bi formulirali veterinarsko cjepivo protiv Newcastleske bolesti, Zhao et al. (2011.) pripremili su fosfatidilkolin/kolesterol male jednoslojne vezikule (SUV) sonikacijom. Ultrazvučno inkapsulirano cjepivo pokazalo je pojačan imunološki odgovor, viši titar IgG i IgM antitijela kao i proliferaciju T-stanica i B-stanica.

Otplinjavanje farmaceutskih suspenzija

Tijekom proizvodnje cjepiva i lijekova te prije pakiranja, cjepiva i tekućine kao što su suspenzije, otopine, emulzije i konačne formulacije moraju biti degazirane. Tijekom koraka otplinjavanja/odzračivanja uklanjaju se mjehurići plina (npr. kisik, ugljični dioksid koji su zarobljeni u tekućini. Ultrazvučni valovi potiču spajanje mjehurića plina zarobljenih u tekućinama. Spojeni mjehurići imaju veći uzgon i dižu se do Uklanjanje mjehurića plina može se poboljšati kada se na posudu za ultrazvučnu obradu primjeni lagani i brzi postupak deaeracije.

Pojačani rast stanica

Ultrazvučno miješanje tijekom inokulacije (proces unošenja mikroorganizama u medij kulture) može povećati rast staničnih kultura. Intenzitet sonikacije, temperatura i vrijeme zadržavanja u Hielscher ultrazvučnim bioreaktorima mogu se točno regulirati s obzirom na vrstu stanice i njezine zahtjeve.
Na primjer, blaga sonikacija može se primijeniti za povećanje unosa glukoze u stanice i time pospješiti rast staničnih kultura i suspenzija. Poznato je da ultrazvuk povećava propusnost stanica, što zauzvrat može poboljšati izmjenu hranjivih tvari/otpada što dovodi do poboljšane proizvodnje cjepiva. Time se može skratiti vrijeme proizvodnje cjepiva i/ili povećati prinos proteina koji se koriste kao cjepiva.

Hielscher Ultrasonics Pharma-Reactors

Hielscher Ultrasonics je specijaliziran za proizvodnju ultrazvučnih sustava velike snage i sono-bioreaktora za implementaciju u R&D i industrijska proizvodnja lijekova (npr cjepiva, Apis).
Sonikacija se može primijeniti na otvorene posude, zatvorene reaktore i kontinuirane protočne reaktore. Svi dijelovi ultrazvučnih sustava koji dolaze u kontakt s tekućim medijem izrađeni su od nehrđajućeg čelika, titana ili stakla. Dijelovi koji se mogu autoklavirati i sanitarna armatura osiguravaju proizvodnju farmaceutske kvalitete proizvoda.
Inteligentni softver automatski bilježi parametre procesa ultrazvuka na integriranu SD memorijsku karticu. Precizna kontrola svih parametara sonikacije osigurava ponovljivost i pouzdanost ishoda procesa.

Standardizacija proizvodnje.
Industrijski ultrazvučni procesori Hielscher Ultrasonics vrlo su pouzdani i mogu se precizno kontrolirati. Svi industrijski uređaji za ultrazvuk mogu se prilagoditi za isporuku cijelog raspona od nižih do vrlo visokih amplituda. Amplitude do 200 µm mogu se lako neprekidno izvoditi u radu 24/7. Za još veće amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Robusnost Hielscher sonikatora omogućuje 24/7 rad pod teškim uvjetima iu zahtjevnim okruženjima.