백신 생산 개선을 위한 초음파 솔루션

• 초음파 처리는 백신 제조의 다양한 단계에서 세포 용해, 세포 현탁액의 균질화, 세포 성장 촉진, 캡슐화, 면역증강제의 단백질 결합 등에 사용됩니다.
• Hielscher 초음파 처리기는 항원 생산, 캡슐화 및 제형화뿐만 아니라 백신을 바이알이나 주사기에 충전하기 전의 탈기 단계에도 사용됩니다.
• Hielscher Ultrasonics는 제약 산업에서 신뢰할 수 있는 초음파 시스템을 제공하는 오랜 경험을 갖춘 파트너입니다. 백신 제조의 어떤 공정 단계에서 초음파로 생산을 개선할 수 있는지 알아보세요!

백신 생산

초음파 처리는 백신 생산의 다양한 단계에서 유익할 수 있습니다. 백신을 생산하기 위한 첫 번째 단계는 항원 자체를 준비하는 것입니다. 병원체의 유형에 따라 항원 생성 방법이 달라집니다. 바이러스는 닭의 알과 같은 일차 세포(예: 인플루엔자용) 또는 배양된 인간 세포와 같은 연속 세포주(예: A형 간염용)에서 배양하는 반면, 세균은 생물반응기에서 배양합니다(예: b형 헤모필루스 인플루엔자균). 바이러스나 세균에서 유래한 재조합 단백질은 효모, 세균 또는 세포 배양에서도 생산할 수 있습니다. 항원이 생산되면 항원을 배양한 세포에서 방출시켜야 합니다.
바이러스는 불활화가 필요할 수 있으며, 추가 정제가 필요하지 않을 수도 있습니다. 재조합 단백질에는 한외여과 및 컬럼 크로마토그래피를 포함한 여러 작업이 필요합니다. 백신 제형에 따라 면역증강제, 안정화제 및 보존제를 첨가합니다. 면역증강제는 항원에 대한 면역 반응을 강화하고, 안정화제와 보존제는 보관 수명을 늘립니다.
백신 제조 중 다양한 단계에서 초음파 처리를 적용할 수 있습니다. 비열적 처리 방법이므로 유용한 물질의 열분해를 방지합니다. 초음파가 백신 생산을 개선하는 가장 일반적인 응용 분야를 아래에서 확인하세요:

항원 분산

안정적인 백신 제형을 얻으려면 세포 조각이나 단백질 항원과 같은 항원을 현탁액, 고분자 또는 리포솜 캡슐화 제형에 균일하게 분산시켜야 합니다. 초음파 처리는 의약품 제조에서 미세 분산액을 만드는 데 오랫동안 검증되어 왔으므로 현대 백신 생산에서 확립된 기술입니다.
매우 작은 일차 입자로 구성된 알루미늄 기반 면역증강제는 흔히 사용되는 면역증강제 유형으로, 백신 제형에서 쉽게 응집되어 기능 단위를 형성할 수 있습니다. 면역증강제를 항원과 결합하려면 알루미늄 함유 백신 전체에 항원이 균일하게 분포해야 합니다. 초음파 분산은 항원과 면역증강제(예: Alhydrogel™)의 균일한 분산액을 만듭니다.

세포 용해 및 추출

미생물에서 생산된 항원은 미생물 세포에서 방출시켜야 합니다. 초음파 처리는 세포 용해 및 추출을 위한 검증된 기술입니다. 초음파 처리 매개변수를 조정하여 세포에 구멍을 내거나 세포를 파쇄하면 표적 항원에 접근하여 이를 분리할 수 있습니다.
초음파 처리가 세포 배양 기반 바이러스 백신에서 바이러스 방출을 어떻게 돕는지 알아보십시오!

병원체 불활화

고출력 초음파는 세균 및 바이러스와 같은 미생물을 파괴하고 사멸시키는 데 적용됩니다. 예를 들어, 대장균을 초음파로 불활화한 후 방사선을 조사하는 방법은 효과적인 대장균증 백신을 제조하는 가장 강력한 기법인 것으로 나타났습니다. [Melamed et al. 1991]
미생물 불활화에 흔히 사용되는 기법은 가열 저온살균과 멸균으로, 고온에 장시간 노출하는 방식을 기반으로 하며 종종 열로 인한 기능적 특성의 저하를 초래합니다. 초음파와 열을 함께 사용하는 처리(열 초음파 처리)는 멸균 속도를 높일 수 있습니다. 열처리 강도와 시간이 크게 감소하므로, 열에 민감한 화합물(예: 단백질, 항원)의 열적 분해. 초음파 멸균 및 저온살균은 비용 효율적이고 에너지를 절약하며 환경친화적입니다.

에멀션 및 현탁액

백신 제형은 물과 지질의 혼합물로 구성될 수 있습니다. 물과 지질은 서로 섞이지 않으므로 액적의 표면 장력을 극복하거나 계면활성제를 사용하여 미세한 에멀션을 제조해야 합니다. 초음파 유화는 나노 에멀션 / 미니 에멀션, 이중 에멀션 및 피커링 에멀션을 제조하는 데 널리 확립된 기술입니다. 예를 들어, 수불용성 리포펩타이드는 수용액에서 항원과 1:1 (w/w) 비율로 초음파를 이용하여 현탁시킬 수 있습니다.
또한 초음파 처리는 세포 응집체를 줄이고 개별적으로 분산된 세포를 현탁액 전체에 고르게 분포시키는 데 적용됩니다.

면역증강제 및 보존제

백신에는 일반적으로 면역 반응을 강화하기 위해 하나 이상의 면역증강제가 포함됩니다. 초음파 처리를 통해 면역증강제 미세섬유의 얽힘을 풀고 균일하게 분산시켜 표면에서의 단백질 결합을 개선합니다. 에멀션 기반 면역증강제 시스템은 백신 개발 및 제형화에 널리 사용됩니다. 이러한 에멀션 기반 면역증강제 시스템은 수중유형(o/w), 유중수형(w/o), 수중유중수형(w/o/w) 또는 단백질로 안정화된 에멀션 등 다양한 에멀션 유형을 사용하여 제형화할 수 있습니다.
또한 세균이나 진균에 의한 백신 오염을 방지하기 위해 보존제를 첨가합니다. 보존제는 백신 생산의 다양한 단계에서 사용될 수 있습니다.
초음파 균질기는 더욱 균일하고 미세한 혼합 및 분산을 촉진하므로 더욱 효율적인 백신 생산을 위한 신뢰할 수 있는 도구입니다.

제형화 및 리포솜 캡슐화

리포솜으로 캡슐화된 백신은 경구, 비강 내, 근육 내 및 피하로 투여할 수 있으며, 봉입된 항원의 표적 전달을 개선하고 독성을 줄일 수 있는 유리한 백신 전달 방식이자 면역증강제입니다. 초음파 처리는 활성 화합물을 리포솜 제형에 캡슐화하는 신뢰할 수 있는 기술입니다. 리포솜의 초음파 제형화에 관한 자세한 내용은 여기에서 확인하세요!
예를 들어, Zhao et al. (2011)은 뉴캐슬병에 대한 동물용 백신을 제형화하기 위해 초음파 처리로 포스파티딜콜린/콜레스테롤 소형 단일막 소포(SUV)를 제조했습니다. 초음파로 캡슐화된 백신은 향상된 면역 반응, 더 높은 IgG 및 IgM 항체 역가, T세포 및 B세포 증식을 보였습니다.

의약품 현탁액의 탈기

백신 및 의약품 생산 중과 포장 전에는 백신과 현탁액, 용액, 에멀션, 최종 제형 등의 액체를 탈기해야 합니다. 탈기 / 공기 제거 단계에서는 액체에 갇힌 기포(예: 산소, 이산화탄소)를 제거합니다. 초음파는 액체에 갇힌 기포의 합체를 촉진합니다. 합쳐진 기포는 부력이 더 커져 액체 표면으로 상승합니다. 초음파 처리 용기에 약한 진공을 가하면 기포 제거를 강화할 수 있습니다. 초음파 보조 탈기는 수성 현탁액에서 공기를 쉽고 빠르게 제거하는 기술입니다.

세포 성장 촉진

접종(미생물을 배양 배지에 도입하는 과정) 중 초음파 교반은 세포 배양물의 성장을 증가시킬 수 있습니다. Hielscher 초음파 생물반응기의 초음파 처리 강도, 온도 및 체류 시간은 세포 유형과 그 요구 조건에 맞춰 정확하게 조절할 수 있습니다.
예를 들어, 약한 초음파 처리를 적용하여 세포의 포도당 흡수를 증가시키고 이를 통해 세포 배양물과 현탁액의 성장을 촉진할 수 있습니다. 초음파는 세포 투과성을 증가시키는 것으로 알려져 있으며, 이는 영양분 / 노폐물 교환을 향상시켜 백신 생산을 증진할 수 있습니다. 이에 따라 백신 생산 시간을 단축하거나 백신으로 사용되는 단백질의 수율을 높일 수 있으며, 두 가지 효과를 모두 얻을 수도 있습니다.

Hielscher Ultrasonics 제약용 반응기

Hielscher Ultrasonics는 의약품의 연구개발 및 산업 생산에 사용되는 고출력 초음파 시스템과 초음파 생물반응기 제조를 전문으로 합니다(예: 백신, 원료의약품).
초음파 처리는 개방형 용기, 밀폐형 반응기 및 연속 유동식 반응기에 적용할 수 있습니다. 액체 매질과 접촉하는 초음파 시스템의 모든 부품은 스테인리스강, 티타늄 또는 유리로 제작됩니다. 고압증기멸균이 가능한 부품과 위생 피팅은 제약 등급 제품의 생산을 보장합니다.
지능형 소프트웨어는 초음파 처리 공정의 매개변수를 내장 SD 메모리 카드에 자동으로 기록합니다. 모든 초음파 처리 매개변수를 정밀하게 제어하여 공정 결과의 재현성과 신뢰성을 보장합니다.

생산 표준화.
Hielscher Ultrasonics의 산업용 초음파 프로세서는 신뢰성이 매우 높으며 정밀하게 제어할 수 있습니다. 모든 산업용 초음파 처리기는 낮은 진폭부터 매우 높은 진폭까지 전체 범위를 제공하도록 조정할 수 있습니다. 최대 200µm의 진폭으로도 24/7 연속 운전을 손쉽게 수행할 수 있습니다. 더 높은 진폭을 위해서는 맞춤형 초음파 소노트로드를 사용할 수 있습니다. Hielscher 초음파 처리기는 견고하여 고부하 및 까다로운 환경에서도 24/7 운전이 가능합니다.