Rozwiązania ultradźwiękowe dla lepszej produkcji szczepionek

• Sonikacja jest stosowana na różnych etapach przygotowywania szczepionek: do lizy komórek, do homogenizacji zawiesin komórkowych, do stymulacji wzrostu komórek, do enkapsulacji, do wiązania białek adiuwantów itp.
• Sonikatory Hielscher są stosowane w produkcji antygenów, enkapsulacji i formulacji, a także na etapie odgazowywania przed napełnieniem szczepionki do fiolek lub strzykawek.
• Firma Hielscher Ultrasonics jest doświadczonym partnerem w zakresie niezawodnych systemów ultradźwiękowych w przemyśle farmaceutycznym. Dowiedz się, podczas których etapów procesu produkcji szczepionek możesz poprawić swoją produkcję!

Produkcja szczepionek

Ultradźwięki mogą być korzystne 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 są hodowane na komórkach pierwotnych, takich jak jaja kurze (np. w przypadku grypy) lub na ciągłych liniach komórkowych, takich jak hodowane komórki ludzkie (np. w przypadku wirusowego zapalenia wątroby typu A), bakterie są hodowane w bioreaktorach (np. Haemophilus influenzae typu b). Rekombinowane białka, które pochodzą z wirusów lub bakterii, mogą być również hodowane w drożdżach, bakteriach lub kulturach komórkowych. Gdy antygen zostanie wyprodukowany, musi zostać uwolniony z komórek, w których został wyhodowany.
Wirus może wymagać inaktywacji, co może nie wymagać dalszego oczyszczania. Rekombinowane białka wymagają wielu operacji obejmujących ultrafiltrację i chromatografię kolumnową. W zależności od składu szczepionki dodawany jest adiuwant, środki stabilizujące i konserwanty. Adiuwanty wzmacniają odpowiedź immunologiczną antygenu, a stabilizatory i konserwanty wydłużają okres przechowywania.
Podczas produkcji szczepionek sonikacja może być stosowana na różnych etapach. Jako nietermiczna metoda przetwarzania, unika się degradacji cieplnej cennego materiału. Poniżej znajdują się najczęstsze zastosowania, w których ultradźwięki poprawiają produkcję szczepionek:

Dyspersja antygenów

Antygeny, takie jak fragmenty komórek lub antygeny białkowe, muszą być jednorodnie zdyspergowane w zawiesinie, polimerze lub kapsułce liposomalnej w celu uzyskania stabilnej formuły szczepionki. Sonikacja od dawna sprawdza się w przygotowywaniu 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 rodzajem adiuwantów, które można łatwo agregować w funkcjonalną jednostkę w preparatach szczepionkowych. W celu połączenia adiuwantów z antygenami wymagany jest równomierny rozkład antygenu w całej szczepionce zawierającej aluminium. Dyspersja ultradźwiękowa przygotowuje jednorodne dyspersje antygenów i adiuwantów (np. Alhydrogel™).

liza komórek & ekstracji

Antygeny wytwarzane przez mikroorganizmy muszą zostać uwolnione z komórek drobnoustrojów. Sonikacja jest sprawdzoną technologią lizy i ekstrakcji komórek. Poprzez dostosowanie parametrów sonikacji, komórki mogą być perforowane lub rozbijane tak, że docelowe antygeny stają się dostępne i mogą być izolowane.

Inaktywacja patogenów

Ultradźwięki są stosowane do niszczenia i zabijania mikroorganizmów, takich jak bakterie i wirusy. Na przykład, ultradźwiękowa dezaktywacja E. coli, po której następuje napromieniowanie, okazała się najsilniejszą techniką przygotowania skutecznej szczepionki przeciwko kolibakteriozie. [Melamed et al. 1991].
Powszechnie stosowanymi technikami inaktywacji drobnoustrojów są pasteryzacja termiczna i sterylizacja, które opierają się na długiej ekspozycji na wysokie temperatury i często prowadzą do termicznego pogorszenia właściwości funkcjonalnych. Połączona obróbka sonikacji i ciepła (termosonikacja) może przyspieszyć tempo sterylizacji; ponieważ intensywność termiczna i czas trwania są znacznie zmniejszone, degradacja termiczna związków wrażliwych na ciepło (np. białek, antygenów). Sterylizacja i pasteryzacja ultradźwiękowa jest opłacalna, energooszczędna i przyjazna dla środowiska.

emulsje & zawieszenia

Preparaty szczepionkowe mogą składać się z mieszanin wodno-lipidowych. Ponieważ preparaty wodno-lipidowe są niemieszalne, emulsja o drobnych rozmiarach musi zostać przygotowana poprzez pokonanie kropelek.’ napięcia powierzchniowego lub przy użyciu środka powierzchniowo czynnego. Emulsyfikacja ultradźwiękowa jest dobrze ugruntowaną techniką formułowania nanoemulsje? mini-emulsje, podwójne emulsje i Emulsje Pickeringa. Na przykład nierozpuszczalne w wodzie lipopeptydy mogą być zawieszone ultradźwiękowo z antygenem w stosunku 1:1 (w/w) w roztworze wodnym.
Ponadto stosuje się sonikację w celu zmniejszenia agregacji komórek i równomiernego rozprowadzenia pojedynczych zdyspergowanych komórek w zawiesinie.

Adiuwanty i środki konserwujące

Szczepionki zazwyczaj zawierają jeden lub więcej adiuwantów, stosowanych w celu wzmocnienia odpowiedzi immunologicznej. Dzięki ultradźwiękom mikrowłókna adiuwantu są rozplątywane i jednorodnie rozpraszane, dzięki czemu poprawia się wiązanie białka na powierzchni. Systemy adiuwantów na bazie emulsji są szeroko stosowane w opracowywaniu i formułowaniu szczepionek. Takie emulsyjne systemy adiuwantów mogą być formułowane przy użyciu różnych typów emulsji, takich jak olej w wodzie (o/w), woda w oleju (w/o), woda w oleju w wodzie (w/o/w) lub emulsje stabilizowane białkami.
Ponadto środki konserwujące są dodawane, aby zapobiec zanieczyszczeniu szczepionki bakteriami lub grzybami. Konserwanty mogą być stosowane na różnych etapach produkcji szczepionek.
Zastosowanie homogenizatorów ultradźwiękowych sprzyja bardziej równomiernemu i dokładnemu mieszaniu i dyspergowaniu, a tym samym jest niezawodnym narzędziem do bardziej wydajnej produkcji szczepionek.

formuła & Enkapsulacja liposomalna

Szczepionki otoczone liposomami mogą być podawane doustnie, donosowo, domięśniowo, podskórnie i są korzystną metodą dostarczania szczepionek i adiuwantem, który może poprawić ukierunkowane dostarczanie i zmniejszyć toksyczność uwięzionych antygenów. Sonikacja jest niezawodną techniką enkapsulacji związków aktywnych w preparatach liposomalnych. Przeczytaj tutaj więcej o ultradźwiękowej formule liposomów!
Na przykład, w celu sformułowania szczepionki weterynaryjnej przeciwko rzekomemu pomorowi drobiu, Zhao i wsp. (2011) przygotowali małe pęcherzyki fosfatydylocholiny/cholesterolu (SUV) pod wpływem sonikacji. Ultradźwiękowo kapsułkowana szczepionka wykazała wzmocnioną odpowiedź immunologiczną, wyższe miana przeciwciał IgG i IgM, a także proliferację komórek T i B.

Odgazowywanie zawiesin farmaceutycznych

Podczas produkcji szczepionek i farmaceutyków oraz przed pakowaniem, szczepionki i płyny, takie jak zawiesiny, roztwory, emulsje i preparaty końcowe, muszą zostać odgazowane. Podczas etapu odgazowywania? odgazowywania pęcherzyki gazu (np. tlen, dwutlenek węgla, które są uwięzione w cieczy, są usuwane. Fale ultradźwiękowe sprzyjają koalescencji pęcherzyków gazu uwięzionych w cieczach. Połączone pęcherzyki mają większą wyporność i wznoszą się na powierzchnię cieczy. Usuwanie pęcherzyków gazu można zwiększyć, gdy do naczynia sonikacyjnego zostanie zastosowana niewielka próżnia. Odgazowanie wspomagane ultradźwiękami jest łatwą i szybką techniką odpowietrzania wodnych zawiesin.

Zintensyfikowany wzrost komórek

Mieszanie ultradźwiękowe podczas inokulacji (proces wprowadzania mikroorganizmów do pożywki hodowlanej) może zwiększyć wzrost kultur komórkowych. Intensywność sonikacji, temperatura i czas retencji w bioreaktorach ultradźwiękowych Hielscher mogą być dokładnie regulowane w odniesieniu do typu komórki i jej wymagań.
Na przykład, łagodna sonikacja może być stosowana w celu zwiększenia wychwytu glukozy przez komórki, a tym samym promowania wzrostu kultur komórkowych i zawiesin. Wiadomo, że ultradźwięki zwiększają przepuszczalność komórek, co z kolei może poprawić wymianę składników odżywczych? odpadów, prowadząc w ten sposób do zwiększonej produkcji szczepionek. W ten sposób można skrócić czas produkcji szczepionek i/lub zwiększyć wydajność białek stosowanych jako szczepionki.

Hielscher Ultrasonics Pharma-Reactors

Hielscher Ultrasonics specjalizuje się w produkcji systemów ultradźwiękowych o dużej mocy i sono-bioreaktorów do wdrażania w R&D i przemysłowej produkcji farmaceutyków (np. szczepionki, Interfejsy API).
Sonikacja może być stosowana do otwartych zbiorników, zamkniętych reaktorów i ciągłych reaktorów przepływowych. Wszystkie części systemów ultradźwiękowych, które wchodzą w kontakt z ciekłym medium, są wykonane ze stali nierdzewnej, tytanu lub szkła. Części autoklawowalne i armatura sanitarna zapewniają produkcję Klasa farmaceutyczna produkty.
Inteligentne oprogramowanie automatycznie rejestruje parametry procesu sonikacji na zintegrowanej karcie pamięci SD. Precyzyjna kontrola wszystkich parametrów sonikacji zapewnia powtarzalność i niezawodność wyniku procesu.

Standaryzacja produkcji.
Przemysłowe procesory ultradźwiękowe Hielscher Ultrasonics są wysoce niezawodne i mogą być precyzyjnie kontrolowane. Wszystkie ultradźwięki przemysłowe można regulować w celu zapewnienia pełnego zakresu od niższych do bardzo wysokich amplitud. Amplitudy do 200 µm mogą być łatwo stale uruchamiane w trybie 24/7. Dla jeszcze wyższych amplitud dostępne są niestandardowe sonotrody ultradźwiękowe. Wytrzymałość sonikatorów Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 pod dużym obciążeniem i w wymagających środowiskach.