Ultraskaņas risinājumi vakcīnu ražošanas uzlabošanai

• Apstrādi ar ultraskaņu izmanto dažādos vakcīnu sagatavošanas posmos: šūnu līzei, šūnu suspensiju homogenizēšanai, šūnu augšanas stimulēšanai, iekapsulēšanai, olbaltumvielu saistīšanai ar adjuvantiem utt.
• Hielscher ultraskaņas ierīces izmanto antigēnu ražošanā, iekapsulēšanā un formulēšanā, kā arī degazēšanas posmā pirms vakcīnas iepildīšanas flakonos vai šļircēs.
• Hielscher Ultrasonics ir jūsu partneris ar ilggadēju pieredzi uzticamu ultraskaņas sistēmu nodrošināšanā farmācijas nozarei. Uzziniet, kuros vakcīnu ražošanas procesa posmos ultraskaņa var uzlabot jūsu ražošanu!

Vakcīnu ražošana

Apstrāde ar ultraskaņu var būt noderīga dažādos vakcīnu ražošanas posmos. Lai ražotu vakcīnu, pirmais solis ir paša antigēna sagatavošana. Antigēna iegūšanas metode atšķiras atkarībā no patogēna veida: vīrusus audzē vai nu primārajās šūnās, piemēram, vistu olās (piemēram, gripas gadījumā), vai nepārtrauktās šūnu līnijās, piemēram, kultivētās cilvēka šūnās (piemēram, A hepatīta gadījumā), savukārt baktērijas audzē bioreaktoros (piemēram, Haemophilus influenzae b tipu). Rekombinantās olbaltumvielas, kas iegūtas no vīrusiem vai baktērijām, var audzēt arī raugos, baktērijās vai šūnu kultūrās. Kad antigēns ir saražots, tas jāatbrīvo no šūnām, kurās tas audzēts.
Vīrusu var būt nepieciešams inaktivēt, iespējams, bez turpmākas attīrīšanas nepieciešamības. Rekombinantajām olbaltumvielām nepieciešamas daudzas apstrādes operācijas, tostarp ultrafiltrācija un kolonnu hromatogrāfija. Atkarībā no vakcīnas sastāva pievieno adjuvantu, stabilizējošas vielas un konservantus. Adjuvanti pastiprina antigēna izraisīto imūnreakciju, savukārt stabilizatori un konservanti pagarina glabāšanas laiku.
Vakcīnu ražošanā apstrādi ar ultraskaņu var izmantot dažādos posmos. Tā kā tā ir netermiska apstrādes metode, tiek novērsta vērtīgā materiāla termiskā noārdīšanās. Tālāk ir norādīti visizplatītākie lietojumi, kuros ultraskaņa uzlabo vakcīnu ražošanu:

Antigēnu disperģēšana

Lai iegūtu stabilu vakcīnas preparātu, antigēni, piemēram, šūnu fragmentu vai olbaltumvielu antigēni, vienmērīgi jādisperģē suspensijā, polimērā vai liposomālā iekapsulējuma sistēmā. Apstrāde ar ultraskaņu jau ilgstoši ir pierādījusi savu piemērotību smalku dispersiju sagatavošanai farmaceitisko produktu ražošanā, tāpēc tā ir nostiprinājusies kā metode mūsdienu vakcīnu ražošanā.
Adjuvanti uz alumīnija bāzes, kas sastāv no ļoti mazām primārajām daļiņām, ir bieži izmantots adjuvantu veids, ko vakcīnu preparātos var viegli agregēt funkcionējošā vienībā. Lai apvienotu adjuvantus ar antigēniem, nepieciešams vienmērīgs antigēna sadalījums visā alumīniju saturošajā vakcīnā. Ar ultraskaņas disperģēšanu iegūst viendabīgas antigēnu un adjuvantu (piemēram, Alhydrogel™) dispersijas.

Šūnu līze un ekstrakcija

No mikroorganismiem iegūtie antigēni jāatbrīvo no mikroorganisma šūnas. Apstrāde ar ultraskaņu ir pārbaudīta šūnu līzes un ekstrakcijas tehnoloģija. Pielāgojot apstrādes ar ultraskaņu parametrus, šūnas var perforēt vai sagraut, lai mērķa antigēni kļūtu pieejami un tos varētu izolēt.
Uzziniet, kā sonikācija atvieglo vīrusa atbrīvošanu uz šūnu kultūrām balstītās vakcīnās!

Patogēnu inaktivācija

Jaudīgu ultraskaņu izmanto mikroorganismu, piemēram, baktēriju un vīrusu, sagraušanai un nonāvēšanai. Piemēram, ir pierādīts, ka E. coli deaktivācija ar ultraskaņu, kam seko apstarošana, ir visiedarbīgākā metode efektīvas kolibacilozes vakcīnas sagatavošanai. [Melamed et al. 1991]
Bieži izmantotas mikroorganismu inaktivācijas metodes ir termiskā pasterizācija un sterilizācija, kuru pamatā ir ilgstoša pakļaušana augstai temperatūrai un kuras bieži izraisa termiski inducētu funkcionālo īpašību pasliktināšanos. Kombinēta apstrāde ar ultraskaņu un siltumu (termoultraskaņas apstrāde) var paātrināt sterilizāciju; tā kā termiskās iedarbības intensitāte un ilgums ir ievērojami samazināts, samazinās siltumjutīgo savienojumu (piemēram, olbaltumvielu, antigēnu) termiskā noārdīšanās. Sterilizācija un pasterizācija ar ultraskaņu ir izmaksu ziņā efektīva, energotaupīga un videi draudzīga.

Emulsijas un suspensijas

Vakcīnu sastāvi var ietvert ūdens un lipīdu maisījumus. Tā kā ūdens un lipīdu sastāvdaļas savstarpēji nesajaucas, jāpagatavo smalkdispersa emulsija, vai nu pārvarot pilienu virsmas spraigumu, vai izmantojot virsmaktīvo vielu. Emulģēšana ar ultraskaņu ir labi nostiprinājies paņēmiens, lai pagatavotu nanoemulsijas / miniemulsijas, dubultemulsijas un Pikeringa emulsijas. Piemēram, ūdenī nešķīstošus lipopeptīdus var ar ultraskaņu suspendēt ūdens šķīdumā kopā ar antigēnu attiecībā 1:1 (w/w).
Turklāt apstrādi ar ultraskaņu izmanto, lai samazinātu šūnu agregātus un vienmērīgi sadalītu suspensijā atsevišķi disperģētās šūnas.

Adjuvanti un konservanti

Vakcīnas parasti satur vienu vai vairākus adjuvantus, ko izmanto imūnās atbildes pastiprināšanai. Apstrādājot ar ultraskaņu, adjuvantu mikrošķiedras tiek atšķetinātas un vienmērīgi disperģētas, tādējādi uzlabojot olbaltumvielu saistīšanos ar virsmu. Uz emulsijām balstītas adjuvantu sistēmas plaši izmanto vakcīnu izstrādē un to sastāvu veidošanā. Šādas uz emulsijām balstītas adjuvantu sistēmas var pagatavot, izmantojot dažādu veidu emulsijas, piemēram, eļļa ūdenī (o/w), ūdens eļļā (w/o), ūdens eļļā ūdenī (w/o/w), vai ar olbaltumvielām stabilizētas emulsijas.
Turklāt pievieno konservantus, lai novērstu vakcīnas piesārņošanu ar baktērijām vai sēnēm. Konservantus var izmantot dažādos vakcīnu ražošanas posmos.
Ultraskaņas homogenizatoru izmantošana veicina vienmērīgāku un smalkāku sajaukšanu un disperģēšanu, tādējādi nodrošinot uzticamu līdzekli efektīvākai vakcīnu ražošanai.

Sastāva veidošana un iekapsulēšana liposomās

Liposomās iekapsulētas vakcīnas var ievadīt perorāli, intranazāli, intramuskulāri un subkutāni, un tās ir izdevīga vakcīnu piegādes metode un adjuvants, kas varētu uzlabot mērķētu piegādi un samazināt iekapsulēto antigēnu toksiskumu. Apstrāde ar ultraskaņu ir uzticams paņēmiens aktīvo savienojumu iekapsulēšanai liposomu preparātos. Šeit lasiet vairāk par liposomu pagatavošanu ar ultraskaņu!
Piemēram, lai pagatavotu veterināro vakcīnu pret Ņūkāslas slimību, Zhao et al. (2011), izmantojot apstrādi ar ultraskaņu, pagatavoja mazas fosfatidilholīna/holesterīna vienlamelāras vezikulas (SUV). Ar ultraskaņu iekapsulētā vakcīna uzrādīja pastiprinātu imūno atbildi, augstākus IgG un IgM antivielu titrus, kā arī T šūnu un B šūnu proliferāciju.

Farmaceitisko suspensiju degazēšana

Vakcīnu un farmaceitisko preparātu ražošanas laikā un pirms iepakošanas vakcīnas un šķidrumi, piemēram, suspensijas, šķīdumi, emulsijas un gatavie preparāti, ir jādegazē. Degazēšanas / deaerācijas posmā tiek izvadīti šķidrumā ieslēgtie gāzes burbuļi (piemēram, skābeklis, oglekļa dioksīds). Ultraskaņas viļņi veicina šķidrumos ieslēgto gāzes burbuļu saplūšanu. Saplūdušajiem burbuļiem ir lielāka peldspēja, un tie paceļas līdz šķidruma virsmai. Gāzes burbuļu izvadīšanu var uzlabot, ja apstrādes ar ultraskaņu traukā rada nelielu vakuumu. Degazēšana ar ultraskaņas palīdzību ir vienkāršs un ātrs ūdens suspensiju deaerācijas paņēmiens.

Intensificēta šūnu augšana

Maisīšana ar ultraskaņu inokulācijas laikā (mikroorganismu ievadīšanas process barotnē) var palielināt šūnu kultūru augšanu. Apstrādes ar ultraskaņu intensitāti, temperatūru un uzturēšanās laiku Hielscher ultraskaņas bioreaktoros var precīzi regulēt atbilstoši šūnu tipam un tā prasībām.
Piemēram, saudzīgu apstrādi ar ultraskaņu var izmantot, lai palielinātu glikozes uzņemšanu šūnās un tādējādi veicinātu šūnu kultūru un suspensiju augšanu. Ir zināms, ka ultraskaņa palielina šūnu caurlaidību, kas savukārt var uzlabot barības vielu / vielmaiņas atkritumproduktu apmaiņu, tādējādi palielinot vakcīnu ražošanas apjomu. Līdz ar to var saīsināt vakcīnu ražošanas laiku un/vai palielināt par vakcīnām izmantoto olbaltumvielu iznākumu.

Hielscher Ultrasonics reaktori farmācijai

Hielscher Ultrasonics specializējas lieljaudas ultraskaņas sistēmu un ultraskaņas bioreaktoru ražošanā izmantošanai pētniecībā un izstrādē, kā arī farmaceitisko preparātu rūpnieciskajā ražošanā (piemēram, vakcīnu, aktīvo farmaceitisko vielu).
Apstrādi ar ultraskaņu var veikt atvērtos traukos, slēgtos reaktoros un nepārtrauktas caurplūdes reaktoros. Visas ultraskaņas sistēmu daļas, kas nonāk saskarē ar šķidro vidi, ir izgatavotas no nerūsējošā tērauda, titāna vai stikla. Autoklavējamas daļas un higiēniskie savienojumi nodrošina, ka tiek ražoti farmaceitiskās kvalitātes produkti.
Viedā programmatūra automātiski ieraksta apstrādes ar ultraskaņu procesa parametrus integrētajā SD atmiņas kartē. Visu apstrādes ar ultraskaņu parametru precīza kontrole nodrošina procesa rezultātu reproducējamību un uzticamību.

Ražošanas standartizācija.
Hielscher Ultrasonics rūpnieciskie ultraskaņas procesori ir ļoti uzticami, un tos var precīzi kontrolēt. Visas rūpnieciskās ultraskaņas apstrādes ierīces var noregulēt darbam visā amplitūdu diapazonā – no zemām līdz ļoti augstām amplitūdām. Ar amplitūdām līdz pat 200µm var viegli strādāt nepārtraukti 24/7 režīmā. Vēl augstākām amplitūdām ir pieejamas pēc pasūtījuma izgatavotas ultraskaņas sonotrodes. Hielscher ultraskaņas apstrādes ierīču izturība ļauj strādāt 24/7 režīmā ar lielu slodzi un prasīgos vides apstākļos.