Ultrahangos megoldások a vakcinagyártás javítására

• Az ultrahangos kezelést a vakcinák előállításának különböző lépéseiben alkalmazzák: sejtlízisre, sejtszuszpenziók homogenizálására, a sejtnövekedés serkentésére, kapszulázásra, a fehérjék adjuvánsokhoz való kötődésének elősegítésére stb.
• A Hielscher ultrahangos készülékeit az antigének előállításában, kapszulázásában és formulálásában, valamint a vakcina injekciós üvegekbe vagy fecskendőkbe töltését megelőző gáztalanítási lépésben használják.
• A Hielscher Ultrasonics az Ön nagy tapasztalattal rendelkező partnere a gyógyszeriparban alkalmazott megbízható ultrahangos rendszerek terén. Tudja meg, a vakcinagyártás mely folyamatlépéseiben javíthatja az ultrahang az Ön termelését!

Vakcinák előállítása

Az ultrahangos kezelés a vakcinagyártás különböző szakaszaiban lehet előnyös. A vakcina előállításának első lépése magának az antigénnek az előállítása. A kórokozó típusától függően az antigén előállításának módja eltérő: míg a vírusokat vagy elsődleges sejteken, például tyúktojásokon (pl. influenza esetén), vagy folyamatos sejtvonalakon, például tenyésztett emberi sejteken (pl. hepatitis A esetén) tenyésztik, a baktériumokat bioreaktorokban tenyésztik (pl. b típusú Haemophilus influenzae). A vírusokból vagy baktériumokból származó rekombináns fehérjék élesztőben, baktériumokban vagy sejtkultúrákban is tenyészthetők. Az antigén előállítása után azt ki kell szabadítani azokból a sejtekből, amelyekben tenyésztették.
Szükség lehet a vírus inaktiválására, esetleg további tisztítás nélkül. A rekombináns fehérjék számos, ultraszűrést és oszlopkromatográfiát magában foglaló műveletet igényelnek. A vakcina formulációjától függően adjuvánst, stabilizálószereket és tartósítószereket adnak hozzá. Az adjuvánsok fokozzák az antigén által kiváltott immunválaszt, a stabilizálószerek és a tartósítószerek pedig növelik az eltarthatósági időt.
A vakcinagyártás során az ultrahangos kezelés különböző szakaszokban alkalmazható. Nem termikus feldolgozási módszerként elkerülhető vele az értékes anyag hő okozta bomlása. Az alábbiakban bemutatjuk azokat a leggyakoribb alkalmazásokat, amelyekben az ultrahang javítja a vakcinák előállítását:

Antigének diszpergálása

A stabil vakcinaformuláció eléréséhez az antigéneket, például a sejttöredék-antigéneket vagy a fehérjeantigéneket homogénen kell diszpergálni szuszpenzióban, polimerben vagy liposzómás kapszulázásban. Az ultrahangos kezelés a gyógyszerkészítmények gyártásában régóta bevált módszer finom diszperziók előállítására, ezért a modern vakcinagyártásban is meghonosodott technika.
A nagyon kisméretű elsődleges részecskékből álló alumíniumalapú adjuvánsok az adjuvánsok gyakran alkalmazott típusát jelentik, és a vakcinaformulációkban könnyen aggregálhatók működőképes egységgé. Az adjuvánsok antigénekkel való kombinálásához az antigén egyenletes eloszlására van szükség az alumíniumtartalmú vakcina egészében. Az ultrahangos diszpergálás antigének és adjuvánsok (pl. Alhydrogel™) homogén diszperzióit hozza létre.

Sejtlízis és extrakció

A mikroorganizmusokból előállított antigéneket ki kell szabadítani a mikrobiális sejtből. Az ultrahangos kezelés a sejtlízis és az extrakció bevált technológiája. Az ultrahangos kezelés paramétereinek beállításával a sejtek perforálhatók vagy feltárhatók, így a célzott antigének hozzáférhetővé és izolálhatóvá válnak.
Fedezze fel, hogyan segíti az ultrahangos kezelés a vírus felszabadítását a sejttenyészet-alapú vírusvakcináknál!

Kórokozók inaktiválása

A nagy teljesítményű ultrahangot mikroorganizmusok, például baktériumok és vírusok roncsolására és elpusztítására alkalmazzák. Például kimutatták, hogy az E. coli ultrahangos inaktiválása, amelyet besugárzás követ, a leghatásosabb technika hatékony kolibacillózis elleni vakcina előállítására. [Melamed et al. 1991]
A mikroorganizmusok inaktiválására gyakran alkalmazott technikák a termikus pasztőrözés és sterilizálás, amelyek a magas hőmérsékletnek való hosszan tartó kitettségen alapulnak, és gyakran a funkcionális tulajdonságok hő okozta romlásához vezetnek. Az ultrahangos kezelés és a hőkezelés kombinációja (termikus ultrahangos kezelés) felgyorsíthatja a sterilizálás ütemét; mivel a hőkezelés intenzitása és időtartama jelentősen csökken, a hőérzékeny vegyületek (pl. fehérjék, antigének) termikus bomlása. Az ultrahangos sterilizálás és pasztőrözés költséghatékony, energiatakarékos és környezetbarát.

Emulziók és szuszpenziók

A vakcinaformulációk víz–lipid keverékekből állhatnak. Mivel a víz–lipid formulációk nem elegyednek, finom cseppméretű emulziót kell előállítani a cseppek felületi feszültségének leküzdésével vagy felületaktív anyag használatával. Az ultrahangos emulgeálás bevált technika a következők előállítására: nanoemulziók / miniemulziók, kettős emulziók és Pickering-emulziók. Például a vízben oldhatatlan lipopeptidek ultrahangos kezeléssel, antigénnel együtt, 1:1 (w/w) arányban szuszpendálhatók vizes oldatban.
Az ultrahangos kezelést továbbá a sejtaggregátumok csökkentésére és az egyenként diszpergált sejtek szuszpenzióban való egyenletes eloszlatására alkalmazzák.

Adjuvánsok és tartósítószerek

A vakcinák jellemzően egy vagy több, az immunválasz fokozására használt adjuvánst tartalmaznak. Az ultrahangos kezelés kibontja az összegabalyodott adjuváns-mikroszálakat, és homogénen diszpergálja őket, így javul a fehérjék kötődése a felületükön. Az emulzióalapú adjuvánsrendszereket széles körben használják a vakcinák fejlesztésében és formulálásában. Az ilyen emulzióalapú adjuvánsrendszerek különböző emulziótípusokkal állíthatók elő, például olaj a vízben (o/w), víz az olajban (w/o), víz az olajban a vízben (w/o/w) típusú vagy fehérjékkel stabilizált emulziókkal.
Emellett tartósítószereket adnak hozzá, hogy megakadályozzák a vakcina baktériumokkal vagy gombákkal való szennyeződését. A tartósítószerek a vakcinagyártás különböző szakaszaiban használhatók.
Az ultrahangos homogenizátorok használata elősegíti az egyenletesebb és finomabb keverést és diszpergálást, ezért megbízható eszköz a hatékonyabb vakcinagyártáshoz.

Formulálás és liposzómás kapszulázás

A liposzómákba kapszulázott vakcinák szájon át, intranazálisan, intramuszkulárisan és szubkután adhatók be, és előnyös vakcinabeviteli módszert és adjuvánst jelentenek, amely javíthatja a célzott bevitelt és csökkentheti a bezárt antigének toxicitását. Az ultrahangos kezelés megbízható technika a hatóanyagok liposzómás formulációkba történő kapszulázására. Itt olvashat bővebben a liposzómák ultrahangos formulálásáról!
Például a Newcastle-betegség elleni állatgyógyászati vakcina formulálásához Zhao és munkatársai (2011) ultrahangos kezeléssel foszfatidilkolin/koleszterin kis unilamelláris vezikulákat (SUV) állítottak elő. Az ultrahangos eljárással kapszulázott vakcina fokozott immunválaszt, magasabb IgG- és IgM-antitesttitert, valamint T-sejt- és B-sejt-proliferációt mutatott.

Gyógyszerészeti szuszpenziók gáztalanítása

A vakcinák és gyógyszerek előállítása során, valamint a csomagolás előtt a vakcinákat és a folyadékokat, például a szuszpenziókat, oldatokat, emulziókat és végső formulációkat gáztalanítani kell. A gáztalanítási / levegőmentesítési lépés során eltávolítják a folyadékba zárt gázbuborékokat (pl. oxigén, szén-dioxid). Az ultrahanghullámok elősegítik a folyadékokba zárt gázbuborékok összeolvadását. Az összeolvadt buborékokra nagyobb felhajtóerő hat, és a folyadék felszínére emelkednek. A gázbuborékok eltávolítása fokozható, ha az ultrahangos kezelőedényben enyhe vákuumot alkalmaznak. Az ultrahanggal segített gáztalanítás a vizes szuszpenziók egyszerű és gyors levegőmentesítési technikája.

Fokozott sejtnövekedés

Az inokulálás (a mikroorganizmusok tápközegbe juttatásának folyamata) során alkalmazott ultrahangos keverés fokozhatja a sejtkultúrák növekedését. A Hielscher ultrahangos bioreaktoraiban az ultrahangos kezelés intenzitása, a hőmérséklet és a tartózkodási idő pontosan szabályozható a sejttípusnak és annak igényeinek megfelelően.
Például enyhe ultrahangos kezelés alkalmazható a sejtek glükózfelvételének növelésére, és ezáltal a sejtkultúrák és szuszpenziók növekedésének elősegítésére. Ismert, hogy az ultrahang növeli a sejtek permeabilitását, ami fokozhatja a tápanyagok / salakanyagok cseréjét, és ezáltal a vakcinatermelés fokozásához vezethet. Így a vakcinák előállítási ideje lerövidíthető és/vagy a vakcinaként használt fehérjék hozama növelhető.

Hielscher Ultrasonics gyógyszeripari reaktorok

A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos rendszerek és ultrahangos bioreaktorok gyártására szakosodott, amelyeket a kutatás-fejlesztésben és a gyógyszerek ipari előállításában alkalmaznak (pl. vakcinák, gyógyszerhatóanyagok).
Az ultrahangos kezelés nyitott edényekben, zárt reaktorokban és folyamatos átfolyású reaktorokban alkalmazható. Az ultrahangos rendszerek folyékony közeggel érintkező valamennyi része rozsdamentes acélból, titánból vagy üvegből készül. Az autoklávozható alkatrészek és a higiénikus csatlakozók biztosítják a gyógyszeripari minőségű termékek előállítását.
Az intelligens szoftver automatikusan rögzíti az ultrahangos kezelés folyamatparamétereit a beépített SD-memóriakártyán. Az ultrahangos kezelés valamennyi paraméterének pontos szabályozása biztosítja a folyamat eredményének reprodukálhatóságát és megbízhatóságát.

A gyártás szabványosítása.
A Hielscher Ultrasonics ipari ultrahangos processzorai rendkívül megbízhatók, és pontosan szabályozhatók. Valamennyi ipari ultrahangos készülék beállítható az alacsonyabbtól a nagyon magas amplitúdókig terjedő teljes tartományra. Az akár 200µm amplitúdóval történő folyamatos működés is könnyen fenntartható 24/7 üzemmódban. Még nagyobb amplitúdókhoz egyedi ultrahangos szonotródák állnak rendelkezésre. A Hielscher ultrahangos készülékeinek robusztussága nagy terhelés mellett és magas követelményeket támasztó környezetben is lehetővé teszi a 24/7 üzemelést.