Ultrasone oplossingen voor verbeterde vaccinproductie

• Sonificatie wordt gebruikt in verschillende stappen van vaccinbereiding: voor cellyse, om celsuspensies te homogeniseren, om celgroei te stimuleren, voor inkapseling, voor het binden van adjuvanteiwitten enz.
• Hielscher sonicators worden gebruikt bij de antigeenproductie, inkapseling en formulering, en bij de ontgassingsstap voordat het vaccin in flacons of spuiten wordt afgevuld.
• Hielscher Ultrasonics is uw ervaren partner voor betrouwbare ultrasone systemen in de farmaceutische industrie. Ontdek tijdens welke processtappen van vaccinproductie uw productie kan verbeteren!

Productie van vaccins

Ultrasoon kan nuttig zijn tijdens verschillende stadia van de vaccinproductie. Om een vaccin te produceren, is de eerste stap het bereiden van het antigeen zelf. Afhankelijk van het type pathogeen verschilt de methode voor het aanmaken van antigeen: Terwijl virussen worden gekweekt op primaire cellen zoals kippeneieren (bijv. voor influenza) of op continue cellijnen zoals gekweekte menselijke cellen (bijv. voor hepatitis A), worden bacteriën gekweekt in bioreactoren (bijv. Haemophilus influenzae type b). Recombinante eiwitten, die zijn afgeleid van virussen of bacteriën, kunnen ook worden gekweekt in gist, bacteriën of celculturen. Wanneer het antigeen is geproduceerd, moet het worden vrijgemaakt uit de cellen waarin het is gekweekt.
Het kan zijn dat een virus geïnactiveerd moet worden, waarbij geen verdere zuivering nodig is. Voor recombinante eiwitten zijn veel handelingen nodig zoals ultrafiltratie en kolomchromatografie. Afhankelijk van de formulering van het vaccin worden een hulpstof, stabiliserende middelen en conserveermiddelen toegevoegd. Hulpstoffen versterken de immuunrespons van het antigeen, stabilisatoren en conserveringsmiddelen verlengen de houdbaarheid.
Tijdens de productie van vaccins kan sonicatie in verschillende stadia worden toegepast. Als een niet-thermische verwerkingsmethode wordt warmteafbraak van waardevol materiaal vermeden. Hieronder vindt u de meest voorkomende toepassingen waarbij ultrageluid de productie van vaccins verbetert:

Verspreiding van antigenen

Antigenen zoals celfragmenten of eiwitantigenen moeten homogeen gedispergeerd worden in een suspensie, polymeer of liposomale inkapseling om een stabiele vaccinformulering te verkrijgen. Sonificatie heeft op lange termijn bewezen fijne dispersies te bereiden bij de productie van farmaceutische producten en is daarom een gevestigde techniek in de moderne vaccinproductie.
Adjuvantia op basis van aluminium, die bestaan uit zeer kleine primaire deeltjes, zijn een veelgebruikt type adjuvant dat gemakkelijk kan worden samengevoegd tot een functionerende eenheid in vaccinformules. Om adjuvantia te combineren met antigenen is een uniforme verdeling van het antigeen in het aluminium bevattende vaccin nodig. Ultrasone dispersie bereidt homogene dispersies van antigenen en hulpstoffen (bv. Alhydrogel™).

cellyse & Extractie

De antigenen die door micro-organismen worden geproduceerd, moeten uit de microbiële cel worden vrijgemaakt. Sonificatie is een bewezen technologie voor cellyse en extractie. Door de sonicatieparameters aan te passen, kunnen cellen geperforeerd of verstoord worden zodat de beoogde antigenen beschikbaar komen en geïsoleerd kunnen worden.

Inactivering van ziekteverwekkers

Krachtig ultrageluid wordt toegepast om micro-organismen zoals bacteriën en virussen te verstoren en te doden. Zo is aangetoond dat ultrasone deactivering van E. coli gevolgd door bestraling de krachtigste techniek is voor de bereiding van een effectief vaccin tegen colibacillose. [Melamed et al. 1991]
Veelgebruikte technieken voor microbiële inactivatie zijn thermische pasteurisatie en sterilisatie, die gebaseerd zijn op lange blootstelling aan hoge temperaturen en vaak leiden tot thermisch geïnduceerde achteruitgang van functionele eigenschappen. Een gecombineerde behandeling van sonicatie en hitte (thermosonicatie) kan de sterilisatiesnelheid versnellen; aangezien de thermische intensiteit en duur aanzienlijk wordt verminderd, kan thermische degradatie van hittegevoelige verbindingen (bijv. eiwitten, antigenen) worden voorkomen. Ultrasone sterilisatie en pasteurisatie is kostenefficiënt, energiebesparend en milieuvriendelijk.

emulsies & schorsingen

Vaccinformuleringen kunnen bestaan uit water-lipidenmengsels. Aangezien water-lipidenmengsels niet mengbaar zijn, moet een emulsie van fijne grootte worden bereid door ofwel de druppels te overwinnen’ oppervlaktespanning of met behulp van een oppervlakteactieve stof. Ultrasone emulsificatie is een beproefde techniek voor het formuleren van Nano-emulsies? mini-emulsies, dubbele emulsies, en Pickering emulsies. In water onoplosbare lipopeptiden kunnen bijvoorbeeld ultrasoon worden gesuspendeerd met antigeen in een verhouding van 1:1 (g/g) in een waterige oplossing.
Verder wordt sonicatie toegepast om celaggregaten te verminderen en de enkelvoudig gedispergeerde cel gelijkmatig in de suspensie te verdelen.

Hulpstoffen en conserveringsmiddelen

Vaccins bevatten meestal een of meer hulpstoffen om de immuunrespons te stimuleren. Door middel van ultrasoonbehandeling worden hulpstofmicrovezels ontward en homogeen gedispergeerd, zodat de eiwitbinding aan het oppervlak wordt verbeterd. Op emulsie gebaseerde adjuvansystemen worden veel gebruikt bij de ontwikkeling en formulering van vaccins. Dergelijke op emulsie gebaseerde adjuvansystemen kunnen worden geformuleerd met behulp van verschillende soorten emulsies, zoals olie-in-water (o/w), water-in-olie (w/o), water-in-olie-in-water (w/o/w) of eiwitgestabiliseerde emulsies.
Verder worden conserveringsmiddelen toegevoegd om besmetting van het vaccin met bacteriën of schimmels te voorkomen. Conserveringsmiddelen kunnen in verschillende stadia van de productie van vaccins worden gebruikt.
Het gebruik van ultrasone homogenisatoren bevordert een gelijkmatiger en fijner mengen en dispergeren en is daardoor een betrouwbaar hulpmiddel voor een efficiëntere vaccinproductie.

formulering & liposomale inkapseling

In liposomen ingekapselde vaccins kunnen oraal, intranasaal, intramusculair en subcutaan worden toegediend en vormen een voordelige methode voor het toedienen van vaccins en hulpstoffen, die de gerichte toediening kan verbeteren en de toxiciteit van de ingesloten antigenen kan verminderen. Sonificatie is een betrouwbare techniek om actieve verbindingen in liposomale formuleringen in te kapselen. Lees hier meer over de ultrasone formulering van liposomen!
Om een veterinair vaccin tegen de ziekte van Newcastle te maken, bereidden Zhao et al. (2011) bijvoorbeeld kleine unilammelaire fosfatidylcholine/cholesterolblaasjes (SUV) onder ultrasone trillingen. Het ultrasoon ingekapselde vaccin vertoonde een verbeterde immuunrespons, hogere IgG- en IgM-antilichaamtiters en T-cel- en B-celproliferatie.

Ontgassen van farmaceutische suspensies

Tijdens de productie van vaccins en geneesmiddelen en vóór het verpakken moeten vaccins en vloeistoffen zoals suspensies, oplossingen, emulsies en eindformuleringen worden ontgast. Tijdens de ontgassingsstap worden gasbellen (bijv. zuurstof en kooldioxide) uit de vloeistof verwijderd. Ultrasone golven bevorderen het samenklonteren van gasbellen in vloeistoffen. De samengesmolten bellen hebben een hoger drijfvermogen en stijgen naar het vloeistofoppervlak. De verwijdering van gasbellen kan worden bevorderd door een licht vacuüm aan te brengen in het sonische vat. Ultrasoon ondersteund ontgassen is een eenvoudige en snelle ontgassingstechniek voor waterige suspensies.

Geïntensiveerde celgroei

Ultrasone agitatie tijdens inoculatie (het proces waarbij micro-organismen in een kweekmedium worden gebracht) kan de groei van celculturen bevorderen. De intensiteit van de sonicatie, de temperatuur en de retentietijd in Hielscher ultrasone bioreactoren kunnen exact worden afgesteld op het celtype en de vereisten.
Zo kan milde sonicatie worden toegepast om de glucoseopname van cellen te verhogen en daarmee de groei van celculturen en -suspensies te bevorderen. Van ultrageluid is bekend dat het de doorlaatbaarheid van cellen verhoogt, wat op zijn beurt de uitwisseling van voedingsstoffen en afvalstoffen kan verbeteren, wat leidt tot een verbeterde vaccinproductie. Hierdoor kan de productietijd van vaccins worden verkort en/of de opbrengst van eiwitten die als vaccin worden gebruikt worden verhoogd.

Hielscher Ultrasonics Farma-reactoren

Hielscher Ultrasonics is gespecialiseerd in de productie van ultrasone systemen met een hoog vermogen en sono-bioreactoren voor de toepassing in O&D en industriële productie van farmaceutische producten (bijv. vaccins, API's).
Sonificatie kan worden toegepast op open vaten, gesloten reactoren en continue doorstroomreactoren. Alle onderdelen van de ultrasone systemen die in contact komen met het vloeibare medium zijn gemaakt van roestvrij staal, titanium of glas. Autoclaveerbare onderdelen en sanitaire fittingen zorgen voor de productie van farmaceutische kwaliteit producten.
Intelligente software registreert de parameters van het sonicatieproces automatisch op de geïntegreerde SD-geheugenkaart. De nauwkeurige regeling van alle sonicatieparameters zorgt voor reproduceerbaarheid en betrouwbaarheid van het procesresultaat.

Standaardisatie van productie.
De industriële ultrasoonprocessoren van Hielscher Ultrasonics zijn uiterst betrouwbaar en kunnen nauwkeurig worden geregeld. Alle industriële ultrasoonprocessoren kunnen worden ingesteld om het volledige bereik van lage tot zeer hoge amplitudes te leveren. Amplituden tot 200 µm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in 24/7 bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotroden verkrijgbaar. De robuustheid van Hielscher sonicators maakt 24/7 gebruik mogelijk onder zware omstandigheden en in veeleisende omgevingen.