Soluções ultrassônicas para melhorar a produção de vacinas

• A sonicação é usada em várias etapas da preparação de vacinas: para lise celular, para homogeneizar suspensões celulares, para estimular o crescimento celular, para encapsulamento, para ligação a proteínas adjuvantes, etc.
• Os sonicadores Hielscher são usados na produção, encapsulamento e formulação de antígenos, bem como na etapa de desgaseificação antes de encher a vacina em frascos ou seringas.
• A Hielscher Ultrasonics é o seu parceiro experiente para sistemas ultrassônicos confiáveis na indústria farmacêutica. Descubra durante quais etapas do processo de fabricação de vacinas podem melhorar sua produção!

Produção de vacinas

A ultrassonografia pode ser benéfica durante vários estágios da produção da vacina. Para produzir uma vacina, o primeiro passo é preparar o próprio antígeno. Dependendo do tipo de patógeno, o método de geração de antígenos difere: enquanto os vírus são cultivados em células primárias, como ovos de galinha (por exemplo, para influenza) ou em linhas celulares contínuas, como células humanas cultivadas (por exemplo, para hepatite A), as bactérias são cultivadas em biorreatores (por exemplo, Haemophilus influenzae tipo b). Proteínas recombinantes, que foram derivadas de vírus ou bactérias, também podem ser cultivadas em leveduras, bactérias ou culturas de células. Quando o antígeno é produzido, ele deve ser liberado das células nas quais foi cultivado.
Um vírus pode precisar ser inativado, possivelmente sem necessidade de purificação adicional. As proteínas recombinantes precisam de muitas operações envolvendo ultrafiltração e cromatografia em coluna. Dependendo da formulação da vacina, um adjuvante, agentes estabilizantes e conservantes são adicionados. Os adjuvantes aumentam a resposta imune do antígeno, os estabilizantes e conservantes aumentam a vida útil.
Durante a fabricação da vacina, a sonicação pode ser aplicada em vários estágios. Como um método de processamento não térmico, a degradação térmica de material valioso é evitada. Veja abaixo as aplicações mais comuns em que o ultrassom melhora a produção de vacinas:

Dispersão de antígenos

Antígenos, como fragmentos de células ou antígenos proteicos, devem ser homogeneamente dispersos em uma suspensão, polímero ou encapsulamento lipossomal para obter uma formulação de vacina estável. A sonicação é comprovada a longo prazo para preparar dispersões finas na fabricação de produtos farmacêuticos e, portanto, é uma técnica estabelecida na produção moderna de vacinas.
Os adjuvantes à base de alumínio, compostos por partículas primárias muito pequenas, são um tipo de adjuvante comumente usado, que pode ser facilmente agregado em uma unidade funcional em formulações de vacinas. Para combinar adjuvantes com antígenos, é necessária uma distribuição uniforme do antígeno em toda a vacina contendo alumínio. A dispersão ultrassônica prepara dispersões homogêneas de antígenos e adjuvantes (por exemplo, alhidrogel™).

lise celular & Extração

Os antígenos produzidos a partir de microrganismos devem ser liberados da célula microbiana. A sonicação é uma tecnologia comprovada de lise e extração celular. Pelo ajuste dos parâmetros de sonicação, as células podem ser perfuradas ou interrompidas para que os antígenos-alvo se tornem disponíveis e possam ser isolados.

Inativação de patógenos

O ultrassom de potência é aplicado para interromper e matar microorganismos, como bactérias e vírus. Por exemplo, a desativação ultrassônica de E. coli seguida de irradiação demonstrou ser a técnica mais potente para a preparação de uma vacina eficaz contra colibacilose. [Melamed et al. 1991]
As técnicas comumente usadas para inativação microbiana são a pasteurização térmica e a esterilização, que se baseiam na longa exposição a altas temperaturas e muitas vezes levam à deterioração das propriedades funcionais induzida termicamente. Um tratamento combinado de sonicação e calor (termo-sonicação) pode acelerar a taxa de esterilização; Uma vez que a intensidade e a duração térmicas são significativamente reduzidas, degradação térmica de compostos sensíveis ao calor (por exemplo, proteínas, antigénios). A esterilização e pasteurização ultrassônica é econômica, economiza energia e é ecologicamente correta.

Emulsões & Suspensões

As formulações de vacinas podem consistir em misturas de água e lipídios. Como as formulações de lipídios em água são imiscíveis, uma emulsão de tamanho fino deve ser preparada superando as gotículas’ tensão superficial ou usando um surfactante. A emulsificação ultrassônica é uma técnica bem estabelecida para formular nano-emulsões / mini-emulsões, emulsões duplas e Emulsões de Pickering. Por exemplo, lipopeptídeos insolúveis em água podem ser suspensos por ultrassom com antígeno na proporção de 1:1 (p/p) em uma solução aquosa.
Além disso, a sonicação é aplicada para reduzir os agregados celulares e distribuir a célula dispersa uniformemente na suspensão.

Adjuvantes e conservantes

As vacinas geralmente contêm um ou mais adjuvantes, usados para aumentar a resposta imunológica. Por ultrassom, as microfibras adjuvantes são desembaraçadas e homogeneamente dispersas para que a ligação às proteínas na superfície seja melhorada. Os sistemas adjuvantes baseados em emulsão são amplamente utilizados no desenvolvimento e formulação de vacinas. Esses sistemas adjuvantes à base de emulsão podem ser formulados usando vários tipos de emulsão, como óleo em água (o/a), água em óleo (a/o), água em óleo em água (a/o/a) ou emulsões estabilizadas com proteínas.
Além disso, conservantes são adicionados para evitar a contaminação da vacina com bactérias ou fungos. Os conservantes podem ser usados em vários estágios de produção de vacinas.
O uso de homogeneizadores ultrassônicos promove uma mistura e dispersão mais uniforme e fina e, portanto, é uma ferramenta confiável para uma produção de vacinas mais eficiente.

formulação & Encapsulamento lipossomal

As vacinas encapsuladas em lipossomas podem ser administradas por via oral, intranasal, intramuscular, subcutânea e são um método vantajoso de administração de vacinas e adjuvante, o que pode melhorar a entrega direcionada e reduzir a toxicidade dos antígenos aprisionados. A sonicação é uma técnica confiável para encapsular compostos ativos em formulações lipossomais. Leia aqui mais sobre a formulação ultrassônica de lipossomas!
Por exemplo, a fim de formular uma vacina veterinária contra a doença de Newcastle, Zhao et al. (2011) prepararam uma fosfatidilcolina / colesterol pequenas vesículas unilammelares (SUV) sob sonicação. A vacina encapsulada por ultrassom mostrou uma resposta imune aprimorada, títulos de anticorpos IgG e IgM mais altos, bem como proliferação de células T e células B.

Desgaseificação de Suspensões Farmacêuticas

Durante a produção de vacinas e produtos farmacêuticos e antes da embalagem, vacinas e líquidos como suspensões, soluções, emulsões e formulações finais devem ser desgaseificados. Durante a etapa de desagasagem / desaeração, as bolhas de gás (por exemplo, oxigênio, dióxido de carbono, que ficam presas no líquido, são removidas. As ondas ultrassônicas promovem a coalescência de bolhas de gás aprisionadas em líquidos. As bolhas coalescentes têm uma flutuabilidade mais alta e sobem para a superfície do líquido. A remoção de bolhas de gás pode ser aprimorada quando um leve vácuo é aplicado ao vaso de sonicação. A desgaseificação assistida por ultrassom é uma técnica de desaeração fácil e rápida de suspensões aquosas.

Crescimento celular intensificado

A agitação ultrassônica durante a inoculação (o processo de introdução de microrganismos em um meio de cultura) pode aumentar o crescimento das culturas de células. A intensidade de sonicação, temperatura e tempo de retenção nos biorreatores ultrassônicos Hielscher podem ser regulados com precisão em relação ao tipo de célula e seus requisitos.
Por exemplo, a sonicação leve pode ser aplicada para aumentar a captação de glicose das células e promover, assim, o crescimento de culturas e suspensões de células. O ultrassom é conhecido por aumentar a permeabilidade celular, o que, por sua vez, pode aumentar a troca de nutrientes / resíduos, levando a uma maior produção de vacinas. Assim, o tempo de produção da vacina pode ser reduzido e/ou o rendimento das proteínas usadas como vacinas pode ser aumentado.

Reatores farmacêuticos ultrassônicos Hielscher

A Hielscher Ultrasonics é especializada na produção de sistemas ultrassônicos de alta potência e sono-biorreatores para a implementação em R&D e produção industrial de produtos farmacêuticos (p. ex. Vacinas, Apis).
A sonicação pode ser aplicada a vasos abertos, reatores fechados e reatores de fluxo contínuo. Todas as partes dos sistemas ultrassônicos, que entram em contato com o meio líquido, são feitas de aço inoxidável, titânio ou vidro. Peças autoclaváveis e acessórios sanitários garantem a produção de de grau farmacêutico Produtos.
O software inteligente registra os parâmetros do processo de sonicação automaticamente no cartão de memória SD integrado. O controle preciso de todos os parâmetros de sonicação garante a reprodutibilidade e a confiabilidade do resultado do processo.

Padronização da Produção.
Os processadores ultrassônicos industriais Hielscher Ultrasonics são altamente confiáveis e podem ser controlados com precisão. Todos os ultrassônicos industriais podem ser ajustados para fornecer toda a faixa de amplitudes mais baixas a muito altas. Amplitudes de até 200 μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24 horas por dia, 7 dias por semana. Para amplitudes ainda maiores, estão disponíveis sonotrodos ultrassônicos personalizados. A robustez dos sonicadores Hielscher permite operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, em ambientes pesados e exigentes.