ワクチン製造向上のための超音波ソリューション

• 超音波処理は、細胞溶解、細胞懸濁液のホモジナイズ、細胞増殖の促進、カプセル化、アジュバントタンパク結合など、ワクチン調製の様々なステップで使用される。
• Hielscher社のソニケーターは、抗原の製造、カプセル化、製剤化、およびワクチンをバイアルやシリンジに充填する前の脱気工程で使用されます。
• Hielscher Ultrasonicsは、製薬業界における信頼性の高い超音波システムの長年の経験豊かなパートナーです。ワクチン製造のどの工程で、生産性を向上させることができるかをご確認ください！

ワクチンの製造

超音波処理はワクチン製造の様々な段階において有益である。ワクチンを製造するためには、まず抗原そのものを調製する必要がある。病原体の種類によって、抗原作成の方法は異なります：ウイルスは鶏卵のような初代細胞（例：インフルエンザ）または培養ヒト細胞のような連続細胞株（例：A型肝炎）上で増殖させるが、細菌はバイオリアクターで増殖させる（例：インフルエンザ菌b型）。ウイルスや細菌に由来する組換え蛋白質も、酵母、細菌、細胞培養で増殖させることができる。抗原が産生されると、抗原は増殖した細胞から放出されなければならない。
ウイルスは不活性化する必要があるかもしれないが、それ以上の精製は必要ないかもしれない。組換え蛋白質は限外濾過やカラムクロマトグラフィーを含む多くの操作を必要とする。ワクチンの製剤によっては、アジュバント、安定化剤、防腐剤が添加される。アジュバントは抗原の免疫反応を増強し、安定化剤と保存剤は保存期間を延長する。
ワクチン製造の様々な段階で超音波処理を行うことができる。非加熱処理法として、貴重な材料の熱劣化を避けることができます。超音波がワクチン製造を向上させる最も一般的なアプリケーションを以下でご覧ください：

抗原の分散

細胞断片やタンパク質抗原のような抗原は、安定したワクチン製剤を得るために、懸濁液、ポリマー、またはリポソームカプセルに均質に分散させる必要があります。ソニケーションは、医薬品製造における微細分散液の調製に長期的に実績があり、したがって、現代のワクチン製造において確立された技術である。
アルミニウムを主成分とするアジュバントは、非常に小さな一次粒子から構成され、ワクチン製剤中で機能する単位に容易に凝集させることができる、一般的に使用されるタイプのアジュバントである。アジュバントと抗原を結合させるためには、アルミニウム含有ワクチン全体に抗原を均一に分布させる必要がある。超音波分散は、抗原とアジュバントの均一な分散液を調製します（Alhydrogel™など）。

細胞溶解 & 抽出

微生物から産生された抗原は、微生物細胞から放出されなければならない。超音波処理は、細胞溶解と抽出のための実績のある技術である。超音波処理のパラメーターを調整することで、細胞を穿孔または破壊し、標的とする抗原を利用可能にし、単離することができる。

病原体の不活性化

パワー超音波は、バクテリアやウイルスなどの微生物を破壊し、死滅させるために応用される。例えば、大腸菌の超音波不活性化処理と照射は、効果的な大腸菌ワクチンの調製に最も有効な技術であることが示されている。[Melamed et al.］
微生物の不活性化のために一般的に使用される技術は、熱殺菌と滅菌であるが、これらは高温への長時間暴露に基づくものであり、多くの場合、熱による機能特性の劣化につながる。超音波処理と加熱を組み合わせた処理（サーモソニケーション）は、滅菌の速度を速めることができる。熱の強さと時間が大幅に減少するため、熱に弱い化合物（タンパク質や抗原など）の熱劣化が抑制される。超音波殺菌・滅菌はコスト効率が高く、省エネで環境に優しい。

エマルジョン & サスペンション

ワクチン製剤は水と脂質の混合物からなることがある。水-脂質製剤は非混和性であるため、微細サイズのエマルジョンを調製するには、液滴を乗り越えさせなければならない。’ 表面張力または界面活性剤を使用する。超音波乳化は、製剤化のための確立された技術である。 ナノエマルジョン / ミニエマルジョン、ダブルエマルジョン、そして ピッカリング乳剤.例えば、水不溶性リポペプチドは、水溶液中で抗原と1：1（w/w）の割合で超音波懸濁することができる。
さらに、細胞の凝集を抑え、単一分散細胞を懸濁液中に均一に分散させるため、超音波処理を行う。

アジュバントと保存料

ワクチンには通常、免疫反応を高めるためのアジュバントが1種類以上含まれている。超音波処理により、アジュバントの極細繊維がほぐされ、均一に分散されるため、表面のタンパク質結合が改善される。エマルジョンベースのアジュバントシステムは、ワクチンの開発や製剤化に広く用いられている。このようなエマルジョンベースのアジュバント系は、水中油型（o/w）、油中水型（w/o）、油中水型（w/o/w）、タンパク質安定化エマルジョンなど、さまざまなエマルジョンタイプを用いて製剤化することができる。
さらに、細菌や真菌によるワクチンの汚染を防ぐために保存剤が添加される。防腐剤はワクチン製造の様々な段階で使用される。
超音波ホモジナイザーの使用は、より均一で微細な混合・分散を促進し、より効率的なワクチン製造のための信頼できるツールである。

定式化 & リポソーム・カプセル化

リポソームカプセル化ワクチンは、経口、経鼻、筋肉内、皮下投与が可能であり、ワクチンの送達方法およびアジュバントとして有利である。超音波処理は、活性化合物をリポソーム製剤にカプセル化するための信頼性の高い技術である。 リポソームの超音波製剤化についてはこちらをお読みください！
例えば、ニューカッスル病に対する動物用ワクチンを調製するために、Zhaoら（2011）は超音波処理下でホスファチジルコリン／コレステロール小単胞（SUV）を調製した。超音波カプセル化されたワクチンは、免疫応答の増強、高いIgGおよびIgM抗体価、ならびにT細胞およびB細胞の増殖を示した。

医薬品懸濁液の脱気

ワクチンや医薬品の製造中、および包装前には、懸濁液、溶液、乳剤、最終製剤などのワクチンや液体を脱気する必要があります。脱気/脱泡のステップでは、液体中に巻き込まれた気泡（酸素、二酸化炭素など）が除去されます。超音波は、液体中の気泡の合体を促進する。合体した気泡は高い浮力を持ち、液面に上昇する。超音波処理容器にわずかな真空をかけると、気泡の除去が促進される。超音波アシスト脱気は、水性懸濁液の簡単で迅速な脱気技術である。

細胞の成長促進

植菌（培養液に微生物を導入するプロセス）中の超音波攪拌は、細胞培養の増殖を増加させることができる。Hielscher社製超音波バイオリアクターでは、超音波の強さ、温度、保持時間を細胞の種類やその要求に応じて正確に調節することができます。
例えば、細胞のグルコース取り込みを増加させ、細胞培養や懸濁液の成長を促進するために、マイルドな超音波処理を行うことができる。超音波は細胞の透過性を高めることが知られており、その結果、栄養／老廃物交換が促進され、ワクチン産生が促進される。これにより、ワクチン生産時間を短縮し、ワクチンとして使用されるタンパク質の収量を増加させることができる。

ヒールシャー超音波リアクター

Hielscher Ultrasonics社は、高出力超音波システムおよびR.I.C.およびR.I.C.に実装するためのソノバイオリアクターの製造に特化しています。&博士号取得と医薬品の工業生産（例． ワクチン, API).
ソニケーションは、開放容器、閉鎖反応器、連続フロースルー反応器に適用できる。液体媒体と接触する超音波システムの部品はすべて、ステンレス、チタン、ガラス製です。オートクレーブ可能な部品とサニタリー継手により、以下の製造が保証される。 医薬品グレード 製品である。
インテリジェントなソフトウェアが、超音波処理のパラメーターを内蔵のSDメモリーカードに自動的に記録します。すべての超音波処理パラメーターを正確に制御することで、プロセス結果の再現性と信頼性を保証します。

生産の標準化.
Hielscher Ultrasonicsの工業用超音波処理装置は、信頼性が高く、正確に制御することができます。すべての工業用超音波処理装置は、低振幅から超高振幅までの全範囲を供給するように調整することができます。最大200µmの振幅は、24時間365日の連続運転が可能です。さらに高い振幅には、カスタマイズされた超音波ソノトロードが利用できます。Hielscherのソニケーターは堅牢であるため、過酷な環境下でも24時間365日の稼働が可能です。