Soluzioni a ultrasuoni per una migliore produzione di vaccini

  • L'sonicazione viene utilizzata in varie fasi della preparazione dei vaccini: per la lisi cellulare, per omogeneizzare le sospensioni cellulari, per stimolare la crescita cellulare, per l'incapsulamento, per il legame proteico adiuvante ecc.
  • Gli ultrasuoni Hielscher sono utilizzati per la produzione, l'incapsulamento e la formulazione dell'antigene, nonché nella fase di degasaggio prima di riempire il vaccino in fiale o siringhe.
  • Hielscher Ultrasonics è il vostro partner di lunga data per sistemi a ultrasuoni affidabili nell'industria farmaceutica. Scopri durante quali fasi del processo di produzione del vaccino possono migliorare la tua produzione!

Produzione di vaccini

L'ecografia può essere utile durante le varie fasi di produzione del vaccino. Per produrre un vaccino, il primo passo è preparare l'antigene stesso. A seconda del tipo di agente patogeno, il metodo di generazione dell'antigene è diverso: Mentre i virus sono coltivati su cellule primarie come le uova di gallina (ad esempio per l'influenza) o su linee cellulari continue come le cellule umane in coltura (ad esempio per l'epatite A), i batteri sono coltivati in bioreattori (ad esempio Haemophilus influenzae tipo b). Le proteine ricombinanti, che sono state derivate da virus o batteri, possono essere coltivate anche in lieviti, batteri o colture cellulari. Quando l'antigene è prodotto, deve essere rilasciato dalle cellule in cui è stato coltivato.
Un virus può aver bisogno di essere inattivato, eventualmente senza bisogno di ulteriori purificazioni. Le proteine ricombinanti richiedono molte operazioni di ultrafiltrazione e cromatografia di colonna. A seconda della formulazione del vaccino, vengono aggiunti un coadiuvante, agenti stabilizzanti e conservanti. I coadiuvanti migliorano la risposta immunitaria dell'antigene, gli stabilizzatori e i conservanti aumentano la durata di conservazione.
Durante la produzione del vaccino la sonicazione può essere applicata in varie fasi. Come metodo di lavorazione non termico, si evita la degradazione termica di materiale prezioso. Di seguito sono riportate le applicazioni più comuni dove gli ultrasuoni migliorano la produzione di vaccini:

Dispersione di antigeni

La cesoia ad ultrasuoni disperde le particelle in modo omogeneo.Antigeni come frammenti cellulari o antigeni proteici devono essere omogeneamente dispersi in una sospensione, polimero o incapsulamento liposomiale per ottenere una formulazione vaccinale stabile. La sonicazione è una tecnica collaudata a lungo termine per la preparazione di dispersioni fini nella produzione di prodotti farmaceutici ed è quindi una tecnica consolidata nella moderna produzione di vaccini.
I coadiuvanti a base di alluminio, composti da particelle primarie molto piccole, sono un tipo di coadiuvante comunemente usato, che può essere facilmente aggregato in un'unità operativa nella formulazione dei vaccini. Per combinare i coadiuvanti con gli antigeni, è necessaria una distribuzione uniforme dell'antigene in tutto il vaccino contenente alluminio. La dispersione ultrasonica prepara dispersioni omogenee di antigeni e coadiuvanti (es. Alhydrogel™).

Omogeneizzatori ad ultrasuoni come l'UIP1000hdT sono utilizzati per varie applicazioni nella produzione di vaccini.

UIP1000hdT con reattore a flusso ultrasonico

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Lisi cellulare & estrazione

Gli antigeni prodotti dai microrganismi devono essere rilasciati dalla cellula microbica. La sonicazione è una tecnologia collaudata di lisi cellulare e di estrazione. Regolando i parametri di sonicazione, le cellule possono essere perforate o interrotte in modo che gli antigeni bersaglio siano disponibili e possano essere isolati.

Inattivazione degli agenti patogeni

I batteri Escherichia coli sono lisati in modo affidabile utilizzando omogeneizzatori di tessuti a ultrasuoni.L'ultrasuono di potenza viene applicato per distruggere e uccidere microrganismi come batteri e virus. Ad esempio, la disattivazione ultrasonica di E. coli seguita da irradiazione si è dimostrata la tecnica più potente per la preparazione di un vaccino efficace contro la colibacillosi. [Melamed et al. 1991]
Le tecniche comunemente usate per l'inattivazione microbica sono la pastorizzazione termica e la sterilizzazione, che si basano su una lunga esposizione alle alte temperature e spesso portano a un deterioramento termico indotto delle proprietà funzionali. Un trattamento combinato di sonicazione e calore (termosonicazione) può accelerare il tasso di sterilizzazione; poiché l'intensità e la durata del calore è significativamente ridotta, la degradazione termica dei composti termosensibili (ad esempio proteine, antigeni). La sterilizzazione a ultrasuoni e la pastorizzazione è economica, a risparmio energetico e rispettosa dell'ambiente.

Emulsioni & sospensioni

Doppia emulsione preparata ad ultrasuoni, ad es. per prodotti farmaceutici.Le formulazioni del vaccino possono essere costituite da miscele idrolipidiche. Poiché le formulazioni acqua-lipidiche sono immiscibili, un'emulsione fine deve essere preparata superando le goccioline.’ tensione superficiale o utilizzando un tensioattivo. L'emulsificazione ad ultrasuoni è una tecnica consolidata per formulare nanoemulsioni / miniemulsioni, doppie emulsioni e Raccogliendo le emulsioni. Ad esempio, i lipopeptidi insolubili in acqua possono essere sospesi ad ultrasuoni con antigene in rapporto 1:1 (p/p) in una soluzione acquosa.
Inoltre, la sonicazione viene applicata per ridurre gli aggregati cellulari e distribuire uniformemente la singola cella dispersa nella sospensione.

L'ecografia è usata per produrre vaccini (Clicca per ingrandire!)

Reattore a ultrasuoni in vetro

Coadiuvanti e Conservanti

I vaccini contengono tipicamente uno o più coadiuvanti, utilizzati per aumentare la risposta immunitaria. Per ultrasonicazione, le microfibre coadiuvanti vengono districate e disperse omogeneamente in modo da migliorare il legame delle proteine sulla superficie. I sistemi adiuvanti a base di emulsione sono ampiamente utilizzati nello sviluppo e nella formulazione dei vaccini. Questi sistemi adiuvanti a base di emulsioni possono essere formulati utilizzando vari tipi di emulsioni, come l'olio-in-acqua (o/n), acqua-in-olio (o/n), acqua-in-olio-in-acqua (o/n), o emulsioni stabilizzate con proteine.
Inoltre, vengono aggiunti conservanti per prevenire la contaminazione del vaccino con batteri o funghi. I conservanti possono essere utilizzati in varie fasi della produzione dei vaccini.
L'utilizzo di omogeneizzatori ad ultrasuoni favorisce una miscelazione e dispersione più uniforme e fine ed è quindi uno strumento affidabile per una produzione di vaccini più efficiente.

Formulazione & Incapsulamento liposomiale

I vaccini incapsulati con liposomi possono essere somministrati per via orale, intranasale, intramuscolare, sottocutanously e sono un metodo di somministrazione del vaccino vantaggioso e adiuvante, che potrebbe migliorare la somministrazione mirata e ridurre la tossicità degli antigeni intrappolati. La sonicazione è una tecnica affidabile per incapsulare i composti attivi in formulazioni liposomiali. Per saperne di più sulla formulazione ultrasonica dei liposomi!
Dor, per formulare un vaccino veterinario contro la malattia di Newcastle, Zhao et al. (2011) hanno preparato una fosfatidilcolesterolo / colesterolo piccole vescicole unilammellare (SUV) sotto sonicazione. Il vaccino incapsulato ad ultrasuoni ha mostrato una maggiore risposta immunitaria, titoli anticorpali IgG e IgM più elevati, nonché la proliferazione delle cellule T e delle cellule B.

Degasaggio

Durante la produzione di vaccini e di prodotti farmaceutici e prima del confezionamento, i vaccini e i liquidi quali sospensioni, soluzioni, emulsioni e formulazioni finali devono essere degasati. Durante la fase di deagassamento/deaerazione vengono rimosse le bolle di gas (ad es. ossigeno, anidride carbonica, che vengono intrappolate nel liquido. Le onde ultrasoniche favoriscono la coalescenza delle bolle di gas intrappolate nei liquidi. Le bolle coalescenti hanno una maggiore galleggiabilità e risalgono fino alla superficie liquida. La rimozione delle bolle di gas può essere migliorata quando si applica un leggero vuoto al serbatoio di sonicazione. Il degasaggio ad ultrasuoni è una tecnica di deareazione facile e rapida delle sospensioni acquose.

Crescita cellulare

L'agitazione ultrasonica durante l'inoculazione (il processo di introduzione di microrganismi in un terreno di coltura) può aumentare la crescita delle colture cellulari. L'intensità della sonicazione, la temperatura e il tempo di ritenzione nei bioreattori ad ultrasuoni di Hielscher possono essere esattamente regolati per quanto riguarda il tipo di cella e le sue esigenze.
Per esempio, una lieve sonicazione può essere applicata per aumentare l'assorbimento di glucosio delle cellule e promuovere così la crescita di colture e sospensioni cellulari. Gli ultrasuoni sono noti per aumentare la permeabilità cellulare, che, a sua volta, può migliorare lo scambio di nutrienti / rifiuti, portando così ad una maggiore produzione di vaccini. In questo modo, il tempo di produzione del vaccino può essere ridotto e/o la resa delle proteine utilizzate come vaccini può essere aumentata.

Ultrasuoni Hielscher’ Farmaceutica-Reattori

Hielscher Ultrasonics è specializzata nella produzione di sistemi ad ultrasuoni ad alta potenza e sono-bioreattatori per l'implementazione in R&D e la produzione industriale di prodotti farmaceutici (ad es. vaccini, API)
Reattore chiuso per lotti farmaceuticoL'sonicazione può essere applicata a vasi aperti, reattori chiusi e reattori a flusso continuo. Tutte le parti dei sistemi ad ultrasuoni, che entrano in contatto con il liquido, sono realizzate in acciaio inossidabile, titanio o vetro. Le parti autoclavabili e i sanitari garantiscono la produzione di di grado farmaceutico prodotti.
Il software intelligente registra automaticamente i parametri del processo di sonicazione sulla scheda di memoria SD integrata. Il controllo preciso di tutti i parametri di processo assicura il controllo preciso di tutti i parametri di processo. Riproducibilità e standardizzazione della produzione.
Ultrasuoni Hielscher’ Processore industriale ad ultrasuonis sono altamente affidabili e possono essere controllati con precisione. Tutti gli ultrasuoni industriali possono essere regolati per fornire l'intera gamma, da ampiezze inferiori a quelle molto elevate. Ampiezze fino a 200µm possono essere facilmente gestite ininterrottamente in funzionamento 24/7. Per ampiezze ancora maggiori, sono disponibili sonotrodi ad ultrasuoni personalizzati. La robustezza dei sistemi ad ultrasuoni Hielscher consente un funzionamento 24/7 in ambienti gravosi ed esigenti.

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Hielscher Ultrasonics produce ultrasuoni ad alte prestazioni per estratti a pieno spettro.

Estrattori ad ultrasuoni ad alta potenza da laboratorio a scala pilota e industriale.

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Particolarità / Cose da sapere

Principio di funzionamento degli ultrasuoni di potenza: Cavitazione acustica

La cavitazione ultrasonica / acustica crea forze molto intense che aprono le pareti cellulari note come lisi (clicca per ingrandire!).

L'estrazione ad ultrasuoni si basa sulla cavitazione acustica e le sue forze di taglio idrodinamiche.