Soluções ultra-sônicas para a produção melhorada da vacina

  • Sonication é usado em várias etapas de preparação de vacinas: para lise celular, para homogeneizar suspensões celulares, para estimular o crescimento celular, para encapsulamento, para ligação de 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.
  • Hielscher ultrasonics é o seu parceiro de longa experiência para sistemas ultra-sônicos confiáveis na indústria farmacêutica. Descubra durante quais etapas do processo de fabricação de vacinas pode melhorar sua produção!

Produção de vacinas

Ultrasonication pode ser benéfico durante vários estágios de produção de vacinas. Para produzir uma vacina, o primeiro passo é preparar o próprio antígeno. Dependendo do Typ do patógeno, o Metod da geração do antígeno difere: enquanto os vírus são cultivados tanto em células primárias como ovos de frango (por exemplo, para a gripe) ou em linhas celulares contínuas, como células humanas cultivadas (por exemplo, para a hepatite A), as bactérias são cultivadas em bioreatores (por exemplo, Haemophilus influenzae tipo b). Proteínas recombinantes, que foram derivadas de vírus ou bactérias, podem ser cultivadas também em levedura, bactérias, ou culturas de células. Quando o antígeno é produzido, ele deve ser liberado das células em que foi cultivada.
Um vírus pode precisar de ser inactivated, possivelmente com nenhuma purificação mais adicional exigida. As proteínas recombinantes necessitam de muitas operações envolvendo ultrafiltração e cromatografia em coluna. Dependendo da formulação da vacina, um adjuvante, agentes estabilizadores e conservantes são adicionados. Os adjuvantes melhoram a resposta imune do antígeno, estabilizadores e conservantes aumentam a vida útil.
Durante a fabricação de vacinas sonication pode ser aplicado em vários estágios. Como um método de processamento não-térmico, a degradação do calor do material valioso é evitada. Encontre abaixo as aplicações as mais comuns onde o ultra-som melhora a produção de vacinas:

Dispersão de antígenos

A ultrassônica interrompe partículas sólidas através da cavitação acústica.Antígenos como fragmentos de células ou antígenos proteicos devem ser homogeneamente dispersos em um encapsulamento de suspensão, polímero ou lipossomal, a fim de obter uma formulação de vacina estável. Sonication é comprovada a longo prazo para preparar dispersões finas na fabricação de produtos farmacêuticos e é, portanto, uma técnica estabelecida na produção de vacinas moderna.
Adjuvantes à base de alumínio, compostos de partículas primárias muito pequenas, são um tipo comumente usado de adjuvante, que pode ser facilmente agregado em uma unidade funcional em formulações de vacinas. A fim combinar adjuvantes com antígenos, uma distribuição uniforme do antígeno durante todo a vacina decontenção é exigida. A dispersão ultra-sônica prepara dispersões homogêneas de antígenos e adjuvantes (por exemplo, Alhydrogel™).

Sonda ultra-sônica e célula de fluxo para aplicações farmacêuticas, como fabricação de vacinas

Sonda ultra-sônica e célula de fluxo

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Lise celular & Extração

Os antígenos produzidos a partir de microrganismos devem ser liberados da célula microbiana. Sonication é uma tecnologia comprovada de lise celular e extração. Pelo ajuste dos parâmetros do sonication, as pilhas podem ser perfuradas ou interrompidas de modo que os antígenos alvejados se tornem disponíveis e possam ser isolados.

Inativação de patógenos

bactéria Escherichia coli, a fiabilidade da lisadas utilizando homogeneizadores de ultra-sons do tecido.Ultra-som de energia é aplicado para interromper e matar microrganismos, tais como bactérias e vírus. Por exemplo, a desactivação ultra-sônica de E. coli seguida por irradiação demonstrou ser a técnica mais potente para a preparação de uma vacina eficaz contra a colibacilose. [Melamed et al. 1991]
As técnicas comumente usadas para a inativação microbiana são a pasteurização térmica e a esterilização, que são baseadas na longa exposição a altas temperaturas e muitas vezes levam à deterioração induzida termicamente das propriedades funcionais. Um tratamento combinado de sonication e calor (Thermo-sonication) pode acelerar a taxa de esterilização; uma vez que a intensidade térmica e a duração são significativamente reduzidas, a degradação térmica de compostos sensíveis ao calor (por exemplo, proteínas, antígenos). A esterilização ultra-sônica e a pasteurização são custo-eficientes, energia-economia e favorável ao meio ambiente.

emulsões & suspensões

Ultrasonication é um método bem sucedido para preparar emulsões de tamanho fino, como nano-emulsões / mini-emulsões, emulsões duplas e emulsões de decapagem. A Hielscher Ultrasonics fabrica processadores ultrassônicos de alta potência para a produção confiável de emulsões de laboratório a escala industrial.As formulações vacinais podem consistir em misturas água-lipídicas. Uma vez que as formulações lipídicas de água são immiscible, uma emulsão de tamanho fino deve ser preparada, quer superando as gotículas’ tensão superficial ou utilizando um surfactante. A emulsificação ultra-sônica é uma técnica bem estabelecida para formular Nano-Emulsões /miniemulsões, emulsões duplas e Pickering Emulsões. Por exemplo, os lipopeptídeos insolúveis em água podem ser suspensos ultrassonicamente com antígeno em uma proporção de 1:1 (w/w) em uma solução aquosa.
Além disso, sonication é aplicado a fim de reduzir as agregatas de células e distribuir a célula única dispersa uniformemente na suspensão.

Homogeneizador ultra-sônico industrial com reator de célula de fluxo

O MultiSonoReactor MSR-4 é um reator industrial em linha para a produção ultra-sônica de produtos farmacêuticos e vacinas

Adjuvantes e conservantes

As vacinas contêm tipicamente um ou mais adjuvantes, usados para impulsionar a resposta imune. Por ultrasonication, as microfibras adjuvantes são destacadas e homogeneamente dispersas de modo que a ligação da proteína na superfície seja melhorada. Os sistemas adjuvantes baseados em emulsão são amplamente utilizados no desenvolvimento e formulação de vacinas. Tais sistemas adjuvantes baseados em emulsão podem ser formulados usando vários tipos de emulsão, como óleo-em-água (o/w), água-em-óleo (w/o), água-em-óleo-em-água (w/o/w), ou emulsões estabilizados por proteínas.
Além disso, conservantes são adicionados para evitar a contaminação da vacina com bactérias ou fungos. Os conservantes podem ser utilizados em várias fases da produção de vacinas.
O uso de Homogeneizadores ultra-sônicos promover uma mistura mais even e multa e dispersão e é, portanto, uma ferramenta confiável para uma produção de vacinas mais eficiente.

Formulação & encapsulamento lipossomal

Vacinas encapsuladas com lipotoxicidade podem ser administradas por via oral, intranasalmente, intramuscularmente, subcutaneamente e são um método de entrega de vacinas vantajosa e adjuvante, o que pode melhorar a entrega direcionada e reduzir a toxicidade dos antígenos aprisionados. Sonication é uma técnica confiável para encapsular compostos ativos em formulações lipossomal. Leia aqui mais sobre a formulação ultra-sônica de lipossomas!
Instância de dor, a fim de formular uma vacina veterinária contra a doença de Newcastle, Zhao et al. (2011) preparou uma fosfatidilcolina/colesterol pequenas vesículas unilammelar (SUV) sonicação. A vacina ultrassonicamente encapsulada mostrou uma resposta imune aumentada, uns títulos mais elevados do anticorpo de IgG e de IgM assim como a proliferação da T-pilha e da B-pilha.

Desgaseificação de Suspensões Farmacêuticas

Durante a vacina e produção farmacêutica e antes da embalagem, vacinas e líquidos, tais como suspensões, soluções, emulsões e formulações finais devem ser desgaseificados. Durante a desmagneficação/de-aeração passo bolhas de gás (por exemplo, oxigênio, dióxido de carbono, que são aprisionados no líquido, são removidos. As ondas ultra-sônicas promovem a coalescência de bolhas de gás aprisionadas em líquidos. As bolhas coalesced têm uma flutuabilidade mais elevada e ascensão à superfície líquida. A remoção de bolhas de gás pode ser reforçada quando um ligeiro vácuo é aplicado ao navio sonication. A desgaseificação ultrassonicamente assistida é uma técnica de desaeração fácil e rápida de suspensões aquosas.

Crescimento celular intensificado

A agitação ultra-sônica durante a inoculação (o processo de introdução de microrganismos em um meio de cultura) pode aumentar o crescimento de culturas celulares. A intensidade de sonicação, temperatura e tempo de retenção em biorreatores ultrassônicos Hielscher podem ser regulados exatamente em relação ao tipo de célula e suas exigências.
Por exemplo, o sonication suave pode ser aplicado ao increse a captação da glicose das pilhas e promove desse modo o crescimento de culturas e de suspensões da pilha. O ultra-som é sabido para aumentar a permeabilidade da pilha, que, por sua vez, pode realçar a troca nutriente/waste que conduz assim à produção aumentada da vacina. Assim, o tempo de produção da vacina pode ser encurtado e/ou o rendimento das proteínas utilizadas como vacinas pode ser aumentado.

Hielscher Ultrasonics Reatores Farmacêuticos

Hielscher ultrasonics é especializada na produção de sistemas ultra-sônicos de alta potência e sono-biorreatores para a implementação em R&D e produção industrial de fármacos (por exemplo, vacinas, Apis).
Reator Pharma-batch fechadoA sonicação pode ser aplicada em 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 conexões sanitárias garantem a produção de Pharma-grau Produtos.
Software inteligente grava 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 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 ultrasonicators industriais podem ser ajustados para fornecer a gama completa de amplitudes mais baixas a muito altas. Amplitudes de até 200μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24 horas por dia, 7 dias por semana. Para amplitudes ainda maiores, sonotrodos ultrassônicos personalizados estão disponíveis. A robustez dos sonicators Hielscher permite a operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, em serviços pesados e em ambientes exigentes.

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Ultrasonicator tipo sonda UIP2000hdT (2000 watts) em um reator de aço inoxidável de grau farmacêutico.

Ultrassonicator tipo sonda UIP2000hdT (2000 watts) em um reator de aço inoxidável de grau farmacêutico.

Literatura / Referências



Fatos, vale a pena conhecer

Princípio de funcionamento do ultrassom de potência: cavitação acústica

O ultrassom de potência e a cavitação acústica desempenham papéis significativos no desenvolvimento e produção farmacêutica devido aos seus mecanismos versáteis e eficazes.
Os processos assistidos por ultrassom são inerentemente sustentáveis e ecologicamente corretos. Ao permitir taxas de reação mais rápidas, rendimentos mais altos e consumo de energia reduzido, o ultrassom contribui para a intensificação do processo e a eficiência de recursos. Além disso, o ultrassom pode operar sob condições amenas (por exemplo, temperatura ambiente e pressão atmosférica), minimizando a necessidade de produtos químicos agressivos e sistemas de aquecimento ou resfriamento com uso intensivo de energia. Isso se alinha aos princípios da química verde, promovendo práticas de fabricação farmacêutica mais seguras, limpas e sustentáveis.
 

Cavitação acústica ou ultrassônica: crescimento de bolhas e implosão

O processamento ultra-sônico é baseado na cavitação acústica e suas forças de cisalhamento hidrodinâmicas.

 
O princípio de funcionamento do ultrassom de potência e cavitação acústica oferece inúmeras vantagens para o desenvolvimento e produção farmacêutica, incluindo transferência de massa aprimorada, redução do tamanho das partículas, desgaseificação e desaeração, eficiência de extração e purificação e intensificação do processo. Devido a esses benefícios, as tecnologias de ultrassom contribuem para o avanço da ciência farmacêutica e para a produção de medicamentos inovadores e de alta qualidade.

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