Rozwiązania ultradźwiękowe dla ulepszonej produkcji szczepionek

• Sonizacja jest stosowana w różnych etapach przygotowywania szczepionek: do lizy komórkowej, homogenizacji zawiesin komórkowych, stymulacji wzrostu komórek, do enkapsulacji, wiązania białek adiuwantowych itp.
• Ultradźwięki firmy Hielscher są stosowane w produkcji antygenów, enkapsulacji i formulacji, a także na etapie odgazowywania przed napełnieniem szczepionki fiolkami lub strzykawkami.
• Hielscher Ultrasonics to Twój długoletni partner w dziedzinie niezawodnych systemów ultradźwiękowych w przemyśle farmaceutycznym. Dowiedz się, w którym etapie procesu produkcji szczepionek możesz usprawnić swoją produkcję!

Produkcja szczepionek

Ultrasonizacja może być korzystna na różnych etapach produkcji szczepionek. Aby wyprodukować szczepionkę, pierwszym krokiem jest przygotowanie samego antygenu. W zależności od rodzaju patogenu, metoda wytwarzania antygenu jest różna: Podczas gdy wirusy hodowane są albo na komórkach pierwotnych, takich jak jaja kurzych (np. w przypadku grypy), albo na liniach ciągłych, takich jak hodowane komórki ludzkie (np. w przypadku zapalenia wątroby typu A), bakterie hodowane są w bioreaktorach (np. Haemophilus influenzae typ b). Białka rekombinowane, które zostały uzyskane z wirusów lub bakterii, mogą być uprawiane również w kulturach drożdży, bakterii lub komórek. Kiedy antygen jest produkowany, musi zostać uwolniony z komórek, w których był uprawiany.
Wirus może wymagać inaktywacji, w miarę możliwości bez konieczności dalszego oczyszczania. Białka rekombinowane wymagają wielu operacji obejmujących ultrafiltrację i chromatografię kolumnową. W zależności od składu szczepionki dodawany jest adiuwant, środki stabilizujące i konserwujące. Adiuwanty poprawiają odpowiedź immunologiczną antygenu, stabilizatory i konserwanty wydłużają okres trwałości.
Podczas produkcji szczepionek sonizacja może być stosowana na różnych etapach. Jako nietermiczna metoda przetwarzania, unika się degradacji cieplnej cennego materiału. Poniżej znajdują się najczęściej spotykane zastosowania, w których ultradźwięki poprawiają produkcję szczepionek:

Rozproszenie antygenów

Antygeny, takie jak fragment komórki lub antygeny białkowe, muszą być jednolicie rozproszone w zawiesinie, polimerze lub enkapsulacji liposomalnej w celu uzyskania stabilnego składu szczepionki. Dowiedziono, że sonizacja jest metodą długoterminowego przygotowywania drobnych dyspersji w produkcji produktów farmaceutycznych i dlatego jest uznaną techniką w nowoczesnej produkcji szczepionek.
Adiuwanty na bazie aluminium, składające się z bardzo małych cząstek pierwotnych, są powszechnie stosowanym typem adiuwantu, który może być łatwo agregowany w funkcjonującą jednostkę w formułach szczepionek. W celu połączenia adiuwantów z antygenami wymagane jest jednolite rozmieszczenie antygenu w całej szczepionce zawierającej glin. Dyspersja ultradźwiękowa przygotowuje jednorodne dyspersje antygenów i adiuwantów (np. Alhydrogel™).

Rozpad komórek & ekstracji

Antygeny wytwarzane z mikroorganizmów muszą być uwalniane z komórki drobnoustrojów. Sonizacja jest sprawdzoną technologią lizy komórkowej i ekstrakcji. Dzięki dostosowaniu parametrów sonikowania, komórki mogą być perforowane lub zakłócone, tak aby docelowe antygeny stały się dostępne i mogły być izolowane.

Dezaktywacja patogenów

Ultradźwięk Power jest stosowany do zakłócania i zabijania mikroorganizmów takich jak bakterie i wirusy. Na przykład dezaktywacja ultradźwiękowa E. coli, po której następuje napromieniowanie, okazała się najskuteczniejszą techniką przygotowania skutecznej szczepionki przeciwko kolibakliozie. [Melamed et al. 1991]
Powszechnie stosowanymi technikami inaktywacji drobnoustrojów są pasteryzacja termiczna i sterylizacja, które opierają się na długotrwałym wystawieniu na działanie wysokich temperatur i często prowadzą do termicznie wywołanego pogorszenia właściwości użytkowych. Łączna obróbka dźwięków i ciepła (termo-sonizacja) może przyspieszyć tempo sterylizacji, a ponieważ intensywność cieplna i czas trwania jest znacznie skrócony, termiczna degradacja związków wrażliwych na ciepło (np. białka, antygeny). Sterylizacja ultradźwiękowa i pasteryzacja jest opłacalna, energooszczędna i przyjazna dla środowiska.

emulsje & zawiesiny

Preparaty szczepionkowe mogą składać się z mieszanin wodno-lipidowych. Ponieważ formuły wodno-lipidowe są nierozpuszczalne, emulsja o małych rozmiarach musi być przygotowana przez pokonanie kropel.’ napięcie powierzchniowe lub zastosowanie środka powierzchniowo czynnego. Emulsyfikacja ultradźwiękowa jest dobrze ugruntowaną techniką formułowania Nano-emulsje / mini-emulsje, podwójne emulsje, i Pickering Emulsji. Na przykład nierozpuszczalne w wodzie lipopeptydy mogą być zawieszone ultradźwiękowo z użyciem antygenu w stosunku 1:1 (w/w) w roztworze wodnym.
Ponadto stosuje się sonikację w celu zmniejszenia ilości agregatów komórkowych i równomiernego rozprowadzenia pojedynczych rozproszonych komórek w zawiesinie.

Adiuwanty i środki konserwujące

Szczepionki zawierają zazwyczaj jeden lub więcej adiuwantów, które wzmacniają odpowiedź immunologiczną. Dzięki ultrasonizacji mikrofibry adiuwantowe są detanglowane i równomiernie rozproszone, dzięki czemu poprawia się wiązanie białek na powierzchni. Systemy adiuwantów na bazie emulsji są szeroko stosowane w opracowywaniu i przygotowywaniu szczepionek. Takie systemy adiuwantów na bazie emulsji mogą być formułowane przy użyciu różnych rodzajów emulsji, takich jak olej w wodzie (o/w), woda w oleju (w/o), woda w oleju w wodzie (w/o/w) lub emulsje stabilizowane białkowo.
Ponadto dodaje się środki konserwujące, aby zapobiec skażeniu szczepionki bakteriami lub grzybami. Środki konserwujące mogą być stosowane na różnych etapach produkcji szczepionek.
Zastosowanie homogenizatorów ultradźwiękowych sprzyja bardziej równomiernemu i drobnoziarnistemu mieszaniu i dyspergowaniu, a tym samym jest niezawodnym narzędziem do bardziej wydajnej produkcji szczepionek.

Formuła & liposomalna hermetyzacja

Szczepionki w kapsułkach z liposomem mogą być podawane doustnie, wewnętrznie, domięśniowo, podskórnie i są korzystną metodą podawania szczepionek oraz adiuwantu, co może poprawić ukierunkowane dostarczanie i zmniejszyć toksyczność uwięzionych antygenów. Sonizacja jest niezawodną techniką enkapsulacji związków aktywnych w preparaty liposomalne. Przeczytaj tutaj więcej o ultradźwiękowej formule liposomów!
Dor instance, w celu opracowania szczepionki weterynaryjnej przeciwko rzekomemu pomorowi drobiu, Zhao i wsp. (2011) przygotowali fosfatydylocholinę/cholesterolowe małe pęcherzyki unilammelarne (SUV) pod kontrolą sonikowania. Szczepionka zamknięta w kapsułkach ultradźwiękowych wykazała zwiększoną odpowiedź immunologiczną, wyższe miana przeciwciał IgG i IgM oraz proliferację komórek T i B.

odgazowanie

Podczas produkcji szczepionek i leków oraz przed pakowaniem szczepionki i płyny, takie jak zawiesiny, roztwory, emulsje i preparaty końcowe, muszą być odgazowane. Podczas odgazowywania/odpowietrzania usuwane są pęcherzyki gazu (np. tlen, dwutlenek węgla uwięzione w cieczy). Fale ultradźwiękowe sprzyjają koalescencji pęcherzyków gazu uwięzionych w cieczach. Pęcherzyki koalescencyjne mają większą pływalność i wznoszą się do powierzchni cieczy. Usuwanie pęcherzyków gazu może zostać wzmocnione, gdy do naczynia sonizacyjnego zostanie zastosowana niewielka próżnia. Odgazowywanie ultradźwiękowe jest łatwą i szybką techniką odgazowywania zawiesin wodnych.

Wzrost komórek

Wzbudzenie ultradźwiękowe podczas inokulacji (proces wprowadzania mikroorganizmów do podłoża hodowlanego) może zwiększyć wzrost kultur komórkowych. Natężenie dźwięku, temperatura i czas retencji w bioreaktorach ultradźwiękowych Hielschera mogą być dokładnie regulowane w zależności od rodzaju komórki i jej wymagań.
Na przykład, łagodny dźwięk może być zastosowany w celu zwiększenia poboru glukozy przez komórki i promowania w ten sposób wzrostu kultur komórkowych i zawiesin. Wiadomo, że ultradźwięki zwiększają przepuszczalność komórek, co z kolei może poprawić wymianę składników odżywczych/odpadów, prowadząc tym samym do zwiększenia produkcji szczepionek. W ten sposób można skrócić czas produkcji szczepionek i/lub zwiększyć wydajność białka wykorzystywanego jako szczepionki.

Hielscher Ultrasonics’ Reaktory farmaceutyczne

Hielscher Ultrasonics specjalizuje się w produkcji wysokowydajnych systemów ultradźwiękowych i sono-bioreaktorów do wdrożenia w R&D i produkcja przemysłowa środków farmaceutycznych (np. szczepionki, API)
Dźwięk może być zastosowany do otwartych naczyń krwionośnych, zamknięte reaktory i reaktory przepływowe. Wszystkie części systemów ultradźwiękowych, które mają kontakt z medium płynnym, wykonane są ze stali nierdzewnej, tytanu lub szkła. Autoklawowalne części i armatura sanitarna zapewniają produkcję farmacja produkty.
Inteligentne oprogramowanie automatycznie zapisuje parametry procesu dźwiękowego na zintegrowanej karcie pamięci SD. Precyzyjna kontrola wszystkich parametrów procesu zapewnia, że powtarzalność i standaryzacja produkcji.
Hielscher Ultrasonics’ Ultradźwiękowy Procesor przemysłowychsą wysoce niezawodne i mogą być precyzyjnie kontrolowane. Wszystkie ultradźwięki przemysłowe mogą być regulowane w celu zapewnienia pełnego zakresu od niższych do bardzo wysokich amplitud. Amplitudy do 200 µm mogą być z łatwością wykorzystywane w trybie ciągłym w trybie 24/7. Dla jeszcze większych amplitud, dostępne są sonotrody ultradźwiękowe dostosowane do potrzeb klienta. Wytrzymałość systemów ultradźwiękowych firmy Hielscher pozwala na pracę 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, przy dużych obciążeniach i w wymagających środowiskach.