Ultrasone oplossingen voor verbeterde vaccinproductie

• Sonicatie wordt gebruikt in verschillende stappen van de vaccinbereiding: voor cellysis, om celsuspensies te homogeniseren, om de celgroei te stimuleren, voor inkapseling, voor eiwitbinding aan adjuvantia enz.
• Sonicatoren van Hielscher worden gebruikt bij de antigeenproductie, inkapseling en formulering, evenals bij de ontgassingsstap voordat het vaccin in injectieflacons of spuiten wordt afgevuld.
• Hielscher Ultrasonics is uw partner met jarenlange ervaring voor betrouwbare ultrasone systemen in de farmaceutische industrie. Ontdek tijdens welke processtappen van de vaccinproductie ultrageluid uw productie kan verbeteren!

Productie van vaccins

Sonicatie kan gunstig zijn tijdens verschillende fasen van de vaccinproductie. Om een vaccin te produceren, moet eerst het antigeen zelf worden bereid. Afhankelijk van het type ziekteverwekker verschilt de methode voor antigeenproductie: 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 afkomstig zijn 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.
Een virus moet mogelijk worden geïnactiveerd, waarbij verdere zuivering mogelijk niet nodig is. Recombinante eiwitten vereisen veel bewerkingen met ultrafiltratie en kolomchromatografie. Afhankelijk van de vaccinformulering worden een adjuvans, stabilisatoren en conserveermiddelen toegevoegd. Adjuvantia versterken de immuunrespons op het antigeen, terwijl stabilisatoren en conserveermiddelen de houdbaarheid verlengen.
Tijdens de vaccinproductie kan sonicatie in verschillende fasen worden toegepast. Als niet-thermische verwerkingsmethode voorkomt sonicatie de thermische afbraak van waardevol materiaal. Hieronder vindt u de meest voorkomende toepassingen waarbij ultrageluid de productie van vaccins verbetert:

Dispersie van antigenen

Antigenen, zoals antigenen van celfragmenten of eiwitantigenen, moeten homogeen worden gedispergeerd in een suspensie, polymeer of liposomale inkapseling om een stabiele vaccinformulering te verkrijgen. Sonicatie heeft zich al lange tijd bewezen voor het bereiden van fijne dispersies bij de vervaardiging 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 adjuvans dat gemakkelijk kan worden geaggregeerd tot een functionerende eenheid in vaccinformuleringen. Om adjuvantia met antigenen te combineren, is een gelijkmatige verdeling van het antigeen door het gehele aluminiumhoudende vaccin vereist. Ultrasone dispersie levert homogene dispersies van antigenen en adjuvantia op (bijv. Alhydrogel™).

Cellysis en extractie

De uit micro-organismen geproduceerde antigenen moeten uit de microbiële cel worden vrijgemaakt. Sonicatie is een bewezen technologie voor cellysis en extractie. Door de sonicatieparameters aan te passen, kunnen cellen worden geperforeerd of ontsloten, zodat de beoogde antigenen beschikbaar komen en kunnen worden geïsoleerd.
Ontdek hoe sonicatie de vrijmaking van virussen bij vaccins op basis van celculturen vergemakkelijkt!

Inactivering van ziekteverwekkers

Hoogintensief ultrageluid wordt toegepast om micro-organismen zoals bacteriën en virussen te ontsluiten en te doden. Zo is aangetoond dat ultrasone inactivering 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 inactivering zijn thermische pasteurisatie en sterilisatie, die berusten op langdurige blootstelling aan hoge temperaturen en vaak leiden tot een thermisch veroorzaakte verslechtering van functionele eigenschappen. Een gecombineerde behandeling met sonicatie en warmte (thermosonicatie) kan de sterilisatiesnelheid verhogen; aangezien de thermische intensiteit en duur aanzienlijk worden verminderd, thermische afbraak van warmtegevoelige verbindingen (bijv. eiwitten, antigenen). Ultrasone sterilisatie en pasteurisatie zijn kostenefficiënt, energiebesparend en milieuvriendelijk.

Emulsies en suspensies

Vaccinformuleringen kunnen bestaan uit mengsels van water en lipiden. Aangezien water en lipiden in deze formuleringen niet mengbaar zijn, moet een emulsie met fijne druppels worden bereid door de oppervlaktespanning van de druppels te overwinnen of een oppervlakteactieve stof te gebruiken. Ultrasone emulgering is een gevestigde techniek voor het formuleren van nano-emulsies / mini-emulsies, dubbele emulsies en Pickering-emulsies. Zo kunnen in water onoplosbare lipopeptiden met behulp van ultrageluid samen met antigeen in een verhouding van 1:1 (w/w) in een waterige oplossing worden gesuspendeerd.
Verder wordt sonicatie toegepast om celaggregaten te verkleinen en de afzonderlijk gedispergeerde cellen gelijkmatig in de suspensie te verdelen.

Adjuvantia en conserveermiddelen

Vaccins bevatten doorgaans een of meer adjuvantia die worden gebruikt om de immuunrespons te versterken. Door sonicatie worden microvezels van adjuvantia ontward en homogeen gedispergeerd, zodat de eiwitbinding aan het oppervlak wordt verbeterd. Adjuvanssystemen op basis van emulsies worden veel gebruikt bij de ontwikkeling en formulering van vaccins. Dergelijke adjuvanssystemen op basis van emulsies kunnen worden geformuleerd met verschillende emulsietypen, zoals olie-in-water (o/w), water-in-olie (w/o), water-in-olie-in-water (w/o/w) of met eiwitten gestabiliseerde emulsies.
Daarnaast worden conserveermiddelen toegevoegd om besmetting van het vaccin met bacteriën of schimmels te voorkomen. Conserveermiddelen kunnen in verschillende fasen van de vaccinproductie worden gebruikt.
Het gebruik van ultrasone homogenisatoren bevordert een gelijkmatiger en fijner meng- en dispersieresultaat en is daarmee een betrouwbaar hulpmiddel voor een efficiëntere vaccinproductie.

Formulering en liposomale inkapseling

In liposomen ingekapselde vaccins kunnen oraal, intranasaal, intramusculair en subcutaan worden toegediend en vormen een gunstige methode voor vaccintoediening en een adjuvans, waarmee de gerichte afgifte zou kunnen worden verbeterd en de toxiciteit van de ingekapselde antigenen zou kunnen worden verminderd. Sonicatie is een betrouwbare techniek om actieve verbindingen in liposomale formuleringen in te kapselen. Lees hier meer over de ultrasone formulering van liposomen!
Om bijvoorbeeld een diergeneeskundig vaccin tegen de ziekte van Newcastle te formuleren, bereidden Zhao et al. (2011) met behulp van sonicatie kleine unilamellaire vesikels (SUV) van fosfatidylcholine/cholesterol. Het ultrasoon ingekapselde vaccin vertoonde een versterkte immuunrespons, hogere IgG- en IgM-antilichaamtiters en proliferatie van T-cellen en B-cellen.

Ontgassing van farmaceutische suspensies

Tijdens de productie van vaccins en farmaceutische producten en vóór het verpakken moeten vaccins en vloeistoffen zoals suspensies, oplossingen, emulsies en uiteindelijke formuleringen worden ontgast. Tijdens de ontgassings- / ontluchtingsstap worden gasbellen (bijv. zuurstof, koolstofdioxide) die in de vloeistof zijn ingesloten, verwijderd. Ultrasone golven bevorderen het samenvloeien van gasbellen die in vloeistoffen zijn ingesloten. De samengevloeide bellen hebben een groter drijfvermogen en stijgen naar het vloeistofoppervlak. Het verwijderen van gasbellen kan worden bevorderd door een licht vacuüm aan te leggen in het sonicatievat. Ultrasoon ondersteunde ontgassing is een eenvoudige en snelle techniek voor de ontluchting van waterige suspensies.

Intensievere celgroei

Ultrasone agitatie tijdens inoculatie (het proces waarbij micro-organismen in een kweekmedium worden ingebracht) kan de groei van celculturen verhogen. De sonicatie-intensiteit, temperatuur en verblijftijd in ultrasone bioreactoren van Hielscher kunnen nauwkeurig worden geregeld op basis van het celtype en de bijbehorende vereisten.
Zo kan milde sonicatie worden toegepast om de glucoseopname van cellen te verhogen en daardoor de groei van celculturen en suspensies te bevorderen. Het is bekend dat ultrageluid de celpermeabiliteit verhoogt, wat op zijn beurt de uitwisseling van voedingsstoffen / afvalstoffen kan verbeteren en zo tot een verbeterde vaccinproductie kan leiden. Daardoor kan de productietijd van vaccins worden verkort en/of de opbrengst van eiwitten die als vaccins worden gebruikt, worden verhoogd.

Farmaceutische reactoren van Hielscher Ultrasonics

Hielscher Ultrasonics is gespecialiseerd in de productie van ultrasone systemen met hoog vermogen en sono-bioreactoren voor toepassing in R&D en de industriële productie van farmaceutische producten (bijv. vaccins, API’s).
Sonicatie kan worden toegepast in open vaten, gesloten reactoren en reactoren met continue doorstroming. Alle onderdelen van de ultrasone systemen die in contact komen met het vloeibare medium, zijn gemaakt van roestvast staal, titanium of glas. Autoclaveerbare onderdelen en sanitaire koppelingen waarborgen de productie van farmaceutisch hoogwaardige producten.
Intelligente software registreert de parameters van het sonicatieproces automatisch op de geïntegreerde SD-geheugenkaart. De nauwkeurige regeling van alle sonicatieparameters waarborgt de reproduceerbaarheid en betrouwbaarheid van het procesresultaat.

Standaardisering van de productie.
De industriële ultrasone processoren van Hielscher Ultrasonics zijn zeer betrouwbaar en kunnen nauwkeurig worden geregeld. Alle industriële sonicatoren kunnen worden ingesteld om het volledige bereik van lagere tot zeer hoge amplitudes te leveren. Amplitudes tot 200µm kunnen eenvoudig continu worden toegepast bij 24/7-bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn ultrasone sonotroden op maat beschikbaar. Dankzij hun robuustheid kunnen sonicatoren van Hielscher 24/7 worden gebruikt onder zware belasting en in veeleisende omgevingen.