Solusi Ultrasonik untuk Meningkatkan Produksi Vaksin

• Sonikasi digunakan dalam berbagai tahap penyiapan vaksin: untuk lisis sel, menghomogenkan suspensi sel, merangsang pertumbuhan sel, enkapsulasi, pengikatan protein pada adjuvan, dan sebagainya.
• Sonikator Hielscher digunakan dalam produksi antigen, enkapsulasi, dan formulasi serta dalam tahap penghilangan gas sebelum vaksin diisikan ke dalam vial atau alat suntik.
• Hielscher Ultrasonics adalah mitra Anda yang berpengalaman panjang dalam menyediakan sistem ultrasonik yang andal untuk industri farmasi. Ketahui pada tahap proses pembuatan vaksin mana ultrasonik dapat meningkatkan produksi Anda!

Produksi Vaksin

Ultrasonikasi dapat bermanfaat pada berbagai tahap produksi vaksin. Untuk memproduksi vaksin, langkah pertama adalah menyiapkan antigen itu sendiri. Metode pembuatan antigen berbeda-beda, bergantung pada jenis patogen: Virus ditumbuhkan pada sel primer seperti telur ayam (misalnya untuk influenza) atau pada lini sel kontinu seperti sel manusia yang dikultur (misalnya untuk hepatitis A), sedangkan bakteri ditumbuhkan dalam bioreaktor (misalnya Haemophilus influenzae tipe b). Protein rekombinan yang berasal dari virus atau bakteri juga dapat ditumbuhkan dalam ragi, bakteri, atau kultur sel. Setelah antigen diproduksi, antigen harus dilepaskan dari sel tempat antigen tersebut ditumbuhkan.
Virus mungkin perlu diinaktivasi, dan mungkin tidak memerlukan pemurnian lebih lanjut. Protein rekombinan memerlukan banyak operasi yang melibatkan ultrafiltrasi dan kromatografi kolom. Bergantung pada formulasi vaksin, adjuvan, bahan penstabil, dan pengawet ditambahkan. Adjuvan meningkatkan respons imun terhadap antigen, sedangkan penstabil dan pengawet memperpanjang masa simpan.
Selama pembuatan vaksin, sonikasi dapat diterapkan pada berbagai tahap. Sebagai metode pemrosesan nontermal, metode ini menghindarkan bahan berharga dari degradasi akibat panas. Berikut adalah aplikasi paling umum yang menggunakan ultrasonik untuk meningkatkan produksi vaksin:

Dispersi Antigen

Antigen seperti fragmen sel atau antigen protein harus didispersikan secara homogen ke dalam suspensi, polimer, atau enkapsulasi liposomal untuk memperoleh formulasi vaksin yang stabil. Sonikasi telah lama terbukti menghasilkan dispersi halus dalam pembuatan produk farmasi sehingga menjadi teknik yang mapan dalam produksi vaksin modern.
Adjuvan berbasis aluminium, yang terdiri atas partikel primer berukuran sangat kecil, merupakan jenis adjuvan yang umum digunakan dan dapat dengan mudah diagregasikan menjadi unit fungsional dalam formulasi vaksin. Untuk menggabungkan adjuvan dengan antigen, diperlukan distribusi antigen yang seragam di seluruh vaksin yang mengandung aluminium. Dispersi ultrasonik menghasilkan dispersi antigen dan adjuvan yang homogen (misalnya Alhydrogel™).

Lisis Sel & Ekstraksi

Antigen yang dihasilkan dari mikroorganisme harus dilepaskan dari sel mikroba. Sonikasi merupakan teknologi yang telah terbukti untuk lisis sel dan ekstraksi. Dengan menyesuaikan parameter sonikasi, sel dapat diperforasi atau didisrupsi sehingga antigen target tersedia dan dapat diisolasi.
Temukan bagaimana sonikasi memfasilitasi pelepasan virus untuk vaksin virus berbasis kultur sel!

Inaktivasi Patogen

Ultrasonik berdaya tinggi diterapkan untuk mendisrupsi dan membunuh mikroorganisme seperti bakteri dan virus. Sebagai contoh, deaktivasi E. coli secara ultrasonik yang diikuti dengan iradiasi telah terbukti menjadi teknik paling ampuh untuk menyiapkan vaksin kolibasilosis yang efektif. [Melamed et al. 1991]
Teknik yang umum digunakan untuk inaktivasi mikroba adalah pasteurisasi termal dan sterilisasi, yang mengandalkan paparan suhu tinggi dalam waktu lama dan sering menyebabkan penurunan sifat fungsional akibat panas. Perlakuan gabungan sonikasi dan panas (termosonikasi) dapat mempercepat laju sterilisasi; karena intensitas dan durasi termal berkurang secara signifikan, degradasi termal senyawa yang sensitif terhadap panas (misalnya protein, antigen). Sterilisasi dan pasteurisasi ultrasonik hemat biaya, hemat energi, dan ramah lingkungan.

Emulsi & Suspensi

Formulasi vaksin dapat terdiri atas campuran air–lipid. Karena formulasi air–lipid tidak saling bercampur, emulsi berukuran halus harus disiapkan dengan mengatasi tegangan permukaan tetesan atau menggunakan surfaktan. Emulsifikasi ultrasonik merupakan teknik yang telah mapan untuk memformulasikan nanoemulsi / miniemulsi, emulsi ganda, dan emulsi Pickering. Sebagai contoh, lipopeptida yang tidak larut dalam air dapat disuspensikan secara ultrasonik bersama antigen pada rasio 1:1 (w/w) dalam larutan berair.
Selain itu, sonikasi diterapkan untuk mengurangi agregat sel dan mendistribusikan sel yang terdispersi secara individual dengan merata dalam suspensi.

Adjuvan dan Pengawet

Vaksin biasanya mengandung satu atau lebih adjuvan yang digunakan untuk meningkatkan respons imun. Melalui ultrasonikasi, serat mikro adjuvan diuraikan dari kekusutannya dan didispersikan secara homogen sehingga pengikatan protein pada permukaan meningkat. Sistem adjuvan berbasis emulsi banyak digunakan dalam pengembangan dan formulasi vaksin. Sistem adjuvan berbasis emulsi tersebut dapat diformulasikan menggunakan berbagai jenis emulsi seperti minyak dalam air (o/w), air dalam minyak (w/o), air dalam minyak dalam air (w/o/w), atau emulsi yang distabilkan oleh protein.
Selain itu, pengawet ditambahkan untuk mencegah kontaminasi vaksin oleh bakteri atau jamur. Pengawet dapat digunakan pada berbagai tahap produksi vaksin.
Penggunaan homogenizer ultrasonik mendukung pencampuran dan pendispersian yang lebih merata dan halus sehingga menjadi sarana yang andal untuk produksi vaksin yang lebih efisien.

Formulasi & Enkapsulasi Liposomal

Vaksin yang dienkapsulasi dalam liposom dapat diberikan secara oral, intranasal, intramuskular, dan subkutan serta merupakan metode penghantaran vaksin dan adjuvan yang menguntungkan, yang dapat meningkatkan penghantaran tertarget dan mengurangi toksisitas antigen yang terperangkap. Sonikasi merupakan teknik yang andal untuk mengenkapsulasi senyawa aktif ke dalam formulasi liposomal. Baca selengkapnya di sini tentang formulasi liposom secara ultrasonik!
Sebagai contoh, untuk memformulasikan vaksin veteriner terhadap penyakit Newcastle, Zhao et al. (2011) menyiapkan vesikel unilamelar kecil (SUV) fosfatidilkolin/kolesterol dengan sonikasi. Vaksin yang dienkapsulasi secara ultrasonik tersebut menunjukkan peningkatan respons imun, titer antibodi IgG dan IgM yang lebih tinggi, serta proliferasi sel T dan sel B.

Penghilangan Gas dari Suspensi Farmasi

Selama produksi vaksin dan produk farmasi serta sebelum pengemasan, gas harus dihilangkan dari vaksin dan cairan seperti suspensi, larutan, emulsi, dan formulasi akhir. Pada tahap penghilangan gas / deaerasi, gelembung gas (misalnya oksigen, karbon dioksida) yang terperangkap dalam cairan dihilangkan. Gelombang ultrasonik mendorong koalesensi gelembung gas yang terperangkap dalam cairan. Gelembung yang bergabung memiliki daya apung lebih tinggi dan naik ke permukaan cairan. Penghilangan gelembung gas dapat ditingkatkan dengan menerapkan sedikit vakum pada bejana sonikasi. Penghilangan gas berbantuan ultrasonik merupakan teknik deaerasi suspensi berair yang mudah dan cepat.

Peningkatan Pertumbuhan Sel

Agitasi ultrasonik selama inokulasi (proses memasukkan mikroorganisme ke dalam medium kultur) dapat meningkatkan pertumbuhan kultur sel. Intensitas sonikasi, suhu, dan waktu tinggal dalam bioreaktor ultrasonik Hielscher dapat diatur secara tepat sesuai dengan jenis sel dan kebutuhannya.
Sebagai contoh, sonikasi ringan dapat diterapkan untuk meningkatkan penyerapan glukosa oleh sel sehingga mendorong pertumbuhan kultur dan suspensi sel. Ultrasonik diketahui meningkatkan permeabilitas sel, yang selanjutnya dapat meningkatkan pertukaran nutrien / limbah sehingga meningkatkan produksi vaksin. Dengan demikian, waktu produksi vaksin dapat dipersingkat dan/atau rendemen protein yang digunakan sebagai vaksin dapat ditingkatkan.

Reaktor Farmasi Hielscher Ultrasonics

Hielscher Ultrasonics berspesialisasi dalam produksi sistem ultrasonik berdaya tinggi dan sonobioreaktor untuk penerapan dalam penelitian dan pengembangan serta produksi produk farmasi skala industri (misalnya vaksin, bahan aktif farmasi (API)).
Sonikasi dapat diterapkan pada bejana terbuka, reaktor tertutup, dan reaktor aliran kontinu. Semua bagian sistem ultrasonik yang bersentuhan dengan medium cair terbuat dari baja tahan karat, titanium, atau kaca. Komponen yang dapat diautoklaf dan fiting saniter memastikan dihasilkannya produk bermutu farmasi .
Perangkat lunak cerdas secara otomatis merekam parameter proses sonikasi pada kartu memori SD terintegrasi. Pengendalian yang presisi atas seluruh parameter sonikasi memastikan reproduktibilitas dan keandalan hasil proses.

Standardisasi Produksi.
Prosesor ultrasonik industri Hielscher Ultrasonics sangat andal dan dapat dikendalikan secara presisi. Semua ultrasonikator industri dapat diatur untuk menghasilkan seluruh rentang amplitudo, dari rendah hingga sangat tinggi. Amplitudo hingga 200µm dapat dengan mudah dijalankan secara kontinu dalam operasi 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi lagi, tersedia sonotrode ultrasonik yang dibuat sesuai kebutuhan. Ketangguhan sonikator Hielscher memungkinkan operasi 24/7 dengan beban kerja berat dan dalam lingkungan yang menuntut.