Ultradźwięki w produkcji szczepionek

Ultradźwięki są sprawdzoną metodą niszczenia lub inaktywacji wirusów, bakterii i drożdży. Ponadto sonikatory niezawodnie umożliwiają lizę komórek, np. komórek wirusowych lub bakteryjnych, oraz uwalnianie substancji wewnątrzkomórkowych, np. białek, DNA/RNA, enzymów i substancji bioaktywnych. Dlatego sonikatory Hielscher są często stosowane podczas wytwarzania szczepionek jako niezawodne narzędzia do obróbki komórek i wirusów. Następnie homogenizacja ultradźwiękowa jest wykorzystywana do formułowania nanonośników ze stałych lipidów lub liposomów, natomiast dyspersja ultradźwiękowa i deaglomeracja są stosowane na różnych etapach produkcji szczepionek w celu uzyskania jednorodnej zawiesiny.

Ultradźwiękowa produkcja szczepionek

Przy przygotowywaniu szczepionek, w tym szczepionek inaktywowanych, atenuowanych, podjednostkowych białkowych lub skoniugowanych, komórki muszą zostać inaktywowane, poddane lizie lub zabite. Przy odpowiedniej dawce i intensywności sonikacji komórki i drobnoustroje można poddawać obróbce zgodnie z celem procesu.

Zastosuj fale ultradźwiękowe, aby:

• rozbijać komórki i poddawać je lizie
• inaktywować komórki wirusowe i bakteryjne
• uwalniać materiał wewnątrzkomórkowy, np. białka i antygeny
• stymulować aktywność bakterii
• przygotowywać nanonośniki leków
• aktywować/ inaktywować enzymy
• przygotowywać nanoemulsje i emulsje podwójne

Dalsze zastosowania sonikatorów w produkcji szczepionek

W produkcji szczepionek sonikatory Hielscher odgrywają kluczową rolę na różnych etapach, w tym podczas produkcji antygenów, enkapsulacji, formułowania preparatów oraz niezbędnego etapu odgazowania przed napełnianiem fiolek lub strzykawek szczepionkami.
 
Dyspersja antygenów:
Aby uzyskać stabilny preparat szczepionkowy, konieczne jest równomierne rozproszenie antygenów, takich jak fragmenty komórek lub antygeny białkowe, w zawiesinach, polimerach lub układach enkapsulacji liposomalnej. Sonikacja jest sprawdzoną techniką od dawna stosowaną w wytwarzaniu produktów farmaceutycznych. Jej skuteczność w przygotowywaniu drobnych dyspersji sprawia, że jest uznanym narzędziem w nowoczesnej produkcji szczepionek.
 
Adiuwanty:
Sonikacja umożliwia niezawodne i wydajne mieszanie oraz homogenizację adiuwantów w preparatach szczepionkowych. Jednym z powszechnych rodzajów adiuwantów stosowanych w preparatach szczepionkowych są adiuwanty na bazie glinu, złożone z drobnych cząstek pierwotnych, które mogą łatwo agregować w jednostkę funkcjonalną. Aby skutecznie połączyć je z antygenami, konieczne jest równomierne rozmieszczenie antygenów w całej szczepionce zawierającej glin. Dyspersja ultradźwiękowa służy temu celowi, umożliwiając przygotowanie jednorodnych dyspersji antygenów i adiuwantów, takich jak Alhydrogel™.
 
Inaktywacja patogenów:
Ponadto ultradźwięki dużej mocy znajdują zastosowanie w inaktywacji patogenów, takich jak bakterie i wirusy. W przypadku przygotowywania skutecznej szczepionki przeciw kolibakteriozie wykazano, że ultradźwiękowa dezaktywacja E. coli, po której następuje napromienianie, jest najskuteczniejszą techniką.
 
Inaktywacja i stabilizacja drobnoustrojów:
Tradycyjnie inaktywację drobnoustrojów uzyskuje się przez pasteryzację termiczną i sterylizację, które obejmują długotrwałe działanie wysokich temperatur, często prowadzące do pogorszenia właściwości funkcjonalnych pod wpływem ciepła. Jednak połączenie sonikacji i ciepła, znane jako termosonikacja, zapewnia szybszą sterylizację przy znacznie mniejszej intensywności i krótszym czasie oddziaływania cieplnego. Jest to szczególnie korzystne dla zachowania związków wrażliwych na ciepło, takich jak białka i antygeny. Proces ultradźwiękowej sterylizacji i pasteryzacji jest nie tylko efektywny kosztowo, ale także energooszczędny i przyjazny dla środowiska.
 
Liposomy i nanonośniki:
Sonikatory Hielscher są wykorzystywane do formułowania leków i szczepionek w liposomach oraz nanostrukturalnych nośnikach leków, takich jak nanocząstki ze stałych lipidów. Sonikacja jest skuteczną i niezawodną techniką enkapsulacji substancji czynnych w liposomach i nanocząstkach. Podczas enkapsulacji ultradźwiękowej możliwa jest precyzyjna kontrola wielkości liposomów i nanonośników, co pozwala uzyskać bardziej powtarzalny i jednorodny system dostarczania leków. Jednocześnie sonikatory sondowe umożliwiają zwiększenie zawartości leku w nośnikach: siły mechaniczne generowane podczas sonikacji pomagają poprawić wydajność enkapsulacji leku, zapewniając włączenie większej ilości leku do nośników. Enkapsulacja ultradźwiękowa zapewnia również lepszą stabilność, ponieważ sonikacja sprzyja tworzeniu stabilnych liposomów i nanonośników, które są niezbędne do ich skutecznego zastosowania w dostarczaniu szczepionek.
 

 

Zapoznaj się ze szczegółowymi informacjami i badaniami naukowymi dotyczącymi konkretnych zastosowań sonikacji w przygotowywaniu szczepionek:

• Rozwiązania ultradźwiękowe usprawniające produkcję szczepionek
• Donosowe szczepionki poddane nanoenkapsulacji
• Ultradźwiękowa liza komórek zmodyfikowanych metodami bioinżynierii
• Enkapsulacja leków w nanocząstkach lipidowych
• Ultradźwiękowa obróbka nanocząstek do zastosowań farmaceutycznych
• Sonikatory do lizy E. coli

Ultradźwiękowe przygotowywanie szczepionek w skali laboratoryjnej i przemysłowej

Hielscher Ultrasonics oferuje szeroką gamę urządzeń ultradźwiękowych, od sonikatorów laboratoryjnych po w pełni przemysłowe homogenizatory ultradźwiękowe do produkcji komercyjnej. Zaspokajamy potrzeby użytkowników, od małych sonikatorów dla działów badawczych aż po przetwarzanie całego strumienia produktów farmaceutycznych wytwarzanych komercyjnie.

Niezawodne i dostosowywane do potrzeb danego zastosowania

Dostosowując parametry obróbki ultradźwiękowej, można precyzyjnie kontrolować efekty sonikacji. Oznacza to, że niska amplituda i krótka sonikacja wywołują bardzo łagodne efekty, podczas gdy wysokie amplitudy, podwyższone ciśnienie i dłuższy czas sonikacji skutkują intensywną obróbką.
Hielscher dostarcza urządzenia ultradźwiękowe dużej mocy, którymi można precyzyjnie sterować zgodnie z wymaganiami procesu. Ofertę uzupełniają różnorodne sonotrody i akcesoria.

Bezpieczne i czyste

Sonikatory Hielscher można łatwo instalować w laboratoriach i zakładach produkcyjnych z pomieszczeniami czystymi. Obudowy naszych urządzeń są wykonane z antybakteryjnego tworzywa sztucznego lub stali nierdzewnej. Wszystkie części mające kontakt z przetwarzanym medium, takie jak nasze sonotrody i komory przepływowe, są wykonane z tytanu lub stali nierdzewnej i mogą być sterylizowane w autoklawie.
Hielscher Ultrasonics oferuje różnorodne standardowe sonikatory sondowe i akcesoria, a także urządzenia dostosowane do indywidualnych potrzeb.

Zalety

precyzyjne dostosowanie do procesu

czysta i higieniczna obróbka

wysoka powtarzalność

liniowe zwiększanie skali

łatwa i bezpieczna obsługa

niezawodne i wytrzymałe urządzenia

wysoka sprawność

 

Film przedstawia ultradźwiękowy system przygotowania próbek UIP400MTP, który umożliwia niezawodne przygotowanie próbek w dowolnych standardowych płytkach wielodołkowych za pomocą ultradźwięków o wysokim natężeniu. Typowe zastosowania UIP400MTP obejmują lizę komórek, fragmentację DNA, RNA i chromatyny oraz ekstrakcję białek.

 

---

Literatura/Źródła

• Poinern, Gérrard Eddy Jai; Le, Xuan Thi; Shan, Songhua; Ellis, Trevor; Fenwick, Stan; Edwards, John; Fawcett, Derek (2011): Ultrasonic synthetic technique to manufacture a pHEMA nanopolymeric-based vaccine against the H6N2 avian influenza virus: a preliminary investigation. International Journal of Nanomedicine 6, 2011. 2167–2174
• Nico Böhmer, Andreas Dautel, Thomas Eisele, Lutz Fischer (2012): Recombinant expression, purification and characterisation of the native glutamate racemase from Lactobacillus plantarum NC8. Protein Expr Purif. 2013 Mar;88(1):54-60.
• Brandy Verhalen, Stefan Ernst, Michael Börsch, Stephan Wilkens (2012): Dynamic Ligand-induced Conformational Rearrangements in P-glycoprotein as Probed by Fluorescence Resonance Energy Transfer Spectroscopy. J Biol Chem. 2012 Jan 6;287(2): 1112-27.
• Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
• Han N.S., Basri M., Abd Rahman M.B. Abd Rahman R.N., Salleh A.B., Ismail Z. (2012): Preparation of emulsions by rotor-stator homogenizer and ultrasonic cavitation for the cosmeceutical industry. Journal of Cosmetic Science Sep-Oct; 63(5), 2012. 333-44.
• Raquel Martínez-González, Joan Estelrich, Maria Antònia Busquets (2016): Liposomes Loaded with Hydrophobic Iron Oxide Nanoparticles: Suitable T2 Contrast Agents for MRI. International Journal of Molecular Science 2016.
• Shah Purvin, Parameswara Rao Vuddanda, Sanjay Kumar Singh, Achint Jain, Sanjay Singh (2014): Pharmacokinetic and Tissue Distribution Study of Solid Lipid Nanoparticles of Zidov in Rats. Journal of Nanotechnology, Volume 2014.
• Harshita Krishnatreyya, Sanjay Dey, Paulami Pal, Pranab Jyoti Das, Vipin Kumar Sharma, Bhaskar Mazumder (2019): Piroxicam Loaded Solid Lipid Nanoparticles (SLNs): Potential for Topical Delivery. Indian Journal of Pharmaceutical Education and Research Vol 53, Issue 2, 2019. 82-92.