ワクチン製造のための超音波技術

超音波は、ウイルス、細菌、酵母を破壊または不活化するための実証済みの方法です。また、超音波処理装置は、ウイルス細胞や細菌細胞などの細胞の溶解、およびタンパク質、DNA/RNA、酵素、生理活性物質などの細胞内物質の放出にも信頼性を発揮します。そのため、Hielscherの超音波処理装置は、ワクチン製造において、信頼性の高い細胞・ウイルス処理技術として頻繁に使用されています。その後、超音波ホモジナイゼーションを用いて固体脂質ナノキャリアやリポソームを製剤化します。一方、超音波分散と解凝集は、均一な懸濁液を得るために、ワクチン製造のさまざまな段階で適用されます。

超音波によるワクチン製造

不活化ワクチン、弱毒化ワクチン、タンパク質サブユニットワクチン、結合型ワクチンなどのワクチンを調製するには、細胞を不活化、溶解、または死滅させる必要があります。超音波処理の照射量と強度を適切に設定することで、工程の目的に応じて細胞や微生物を処理できます。

超音波は、次の用途に使用できます：

• 細胞の破砕と溶解
• ウイルス細胞および細菌細胞の不活化
• タンパク質や抗原などの細胞内物質の放出
• 細菌の活性の促進
• ナノ薬物キャリアの調製
• 酵素の活性化／不活化
• ナノエマルションと二重エマルションの調製

ワクチン製造における超音波処理装置のさらなる用途

ワクチン製造では、Hielscherの超音波処理装置が、抗原の製造、封入、製剤化、そしてワクチンをバイアルやシリンジに充填する前に不可欠な脱気工程など、さまざまな段階で重要な役割を果たします。
 
抗原の分散：
安定したワクチン製剤を得るには、細胞断片やタンパク質抗原などの抗原を、懸濁液、ポリマー、またはリポソームによる封入系に均一に分散させることが不可欠です。超音波処理は、医薬品の製造で長年にわたって用いられてきた実証済みの技術です。微細な分散液の調製における有効性が示されており、現代のワクチン製造で確立された手法となっています。
 
アジュバント：
超音波処理により、アジュバントをワクチン製剤に確実かつ効率的に混合・均質化できます。ワクチン製剤で一般的に使用されるアジュバントの一つが、アルミニウム系アジュバントです。これは微小な一次粒子から構成されており、粒子は容易に凝集して機能単位を形成できます。抗原とうまく組み合わせるには、アルミニウムを含むワクチン全体に抗原を均一に分布させる必要があります。超音波分散は、抗原とAlhydrogel™などのアジュバントの均一な分散液を調製することで、この目的を果たします。
 
病原体の不活化：
さらに、高出力超音波は、細菌やウイルスなどの病原体の不活化にも利用されています。有効な大腸菌症ワクチンの調製では、E. coliを超音波で不活化した後に放射線を照射する方法が、最も強力な手法であることが実証されています。
 
微生物の不活化と安定化：
従来、微生物の不活化は、加熱による低温殺菌と滅菌によって行われてきました。これらは長時間の高温曝露を伴い、熱による機能特性の劣化を引き起こすことがよくあります。しかし、サーモソニケーションと呼ばれる超音波処理と加熱の組み合わせでは、加熱の強度と時間を大幅に低減しながら、より速く滅菌できます。これは、タンパク質や抗原などの熱に敏感な化合物を保持するうえで特に有利です。超音波による滅菌と低温殺菌の工程は、費用効率が高いだけでなく、省エネルギーで環境にも優しい方法です。
 
リポソームとナノキャリア：
Hielscherの超音波処理装置は、薬物やワクチンを、リポソームや固体脂質ナノ粒子などのナノ構造薬物キャリアに組み込んで製剤化するために使用されています。超音波処理は、有効成分をリポソームやナノ粒子に封入するための、有効で信頼性の高い技術です。超音波による封入では、リポソームとナノキャリアのサイズを精密に制御できるため、より一貫性のある均一な薬物送達システムが得られます。同時に、プローブ型超音波処理装置は薬物搭載量の増加を可能にします。超音波処理中に生じる機械的な力が薬物の封入効率の向上を助け、より多くの薬物がキャリアに取り込まれることを確実にします。また、超音波による封入は安定性の向上ももたらします。これは、超音波処理が、ワクチン送達への適切な利用に不可欠な、安定したリポソームやナノキャリアの形成を促進するためです。
 

 

超音波処理を活用した個別のワクチン用途について、詳しい情報と科学的研究をご覧ください：

• ワクチン製造を改善する超音波ソリューション
• ナノカプセル化経鼻ワクチン
• 生物工学的に改変された細胞の超音波溶解
• 脂質ナノ粒子への薬物封入
• 医薬品用ナノ粒子の超音波処理
• E. coliの溶解用超音波処理装置

実験室規模および産業規模での超音波によるワクチン調製

Hielscher Ultrasonicsは、実験室規模の超音波処理装置から、商業生産用の本格的な産業用超音波ホモジナイザーまで、幅広い超音波装置を提供しています。研究部門向けの小型超音波処理装置から、商業生産される医薬品の全流量処理まで、お客様のニーズに対応します。

信頼性が高く、用途の要件に合わせて調整可能

超音波処理のパラメーターを調整することで、超音波処理の作用を精密に制御できます。つまり、低振幅で短時間の超音波処理では非常に穏やかな作用が得られる一方、高振幅、高圧、長時間の超音波処理では強力な処理が行われます。
Hielscherは、工程の要件に応じて精密に制御できる高出力超音波装置を提供しています。多種多様なソノトロードとアクセサリーも取り揃えています。

安全で清潔

Hielscherの超音波処理装置は、クリーンルームの実験室や生産施設に容易に設置できます。当社の装置の筐体は、抗菌プラスチックまたはステンレス鋼で作られています。ソノトロードやフローセルなど、液体に接触するすべての部品は、チタンまたはステンレス鋼製で、オートクレーブ滅菌が可能です。
Hielscher Ultrasonicsは、標準のプローブ型超音波処理装置とアクセサリーを多種多様に取り揃えているほか、カスタム仕様の装置も提供しています。

利点

工程に合わせて精密に調整可能

清潔で衛生的な処理

高い再現性

線形スケールアップ

容易で安全な操作

信頼性が高く堅牢な装置

高効率

 

この動画では、高強度超音波を用いてあらゆる標準的なマルチウェルプレートで確実な試料調製を可能にする超音波試料調製システムUIP400MTPを紹介します。UIP400MTPの代表的な用途には、細胞溶解、DNA・RNA・クロマチンのせん断、タンパク質抽出などがあります。

 

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文献／参考資料

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