Soluții cu ultrasunete pentru o producție îmbunătățită de vaccinuri

• Sonicarea este utilizată în diverse etape ale preparării vaccinurilor: pentru liza celulară, pentru omogenizarea suspensiilor celulare, pentru stimularea creșterii celulare, pentru încapsulare, pentru legarea proteinelor de adjuvanți etc.
• Sonicatoarele Hielscher sunt utilizate în producția de antigene, în încapsulare și formulare, precum și în etapa de degazare înainte de umplerea vaccinului în flacoane sau seringi.
• Hielscher Ultrasonics este partenerul dumneavoastră cu experiență îndelungată pentru sisteme cu ultrasunete fiabile în industria farmaceutică. Aflați în ce etape ale procesului de fabricație a vaccinurilor ultrasunetele vă pot îmbunătăți producția!

Producția de vaccinuri

Ultrasonicarea poate fi benefică în diverse etape ale producției de vaccinuri. Pentru a produce un vaccin, primul pas este prepararea antigenului însuși. În funcție de tipul de agent patogen, metoda de generare a antigenului diferă: în timp ce virusurile sunt cultivate fie pe celule primare, cum ar fi ouăle de găină (de ex. pentru gripă), fie pe linii celulare continue, cum ar fi celulele umane cultivate (de ex. pentru hepatita A), bacteriile sunt cultivate în bioreactoare (de ex. Haemophilus influenzae tip b). Proteinele recombinante, care au fost derivate din virusuri sau bacterii, pot fi cultivate și în drojdii, bacterii sau culturi celulare. Când antigenul este produs, acesta trebuie eliberat din celulele în care a fost cultivat.
Este posibil ca un virus să trebuiască inactivat, eventual fără a fi necesară o purificare suplimentară. Proteinele recombinante necesită numeroase operații care implică ultrafiltrare și cromatografie pe coloană. În funcție de formularea vaccinului, se adaugă un adjuvant, agenți stabilizatori și conservanți. Adjuvanții amplifică răspunsul imun al antigenului, iar stabilizatorii și conservanții măresc termenul de valabilitate.
În timpul fabricării vaccinurilor, sonicarea poate fi aplicată în diverse etape. Fiind o metodă de procesare non-termică, se evită degradarea termică a materialelor valoroase. Mai jos găsiți cele mai frecvente aplicații în care ultrasunetele îmbunătățesc producția de vaccinuri:

Dispersia antigenelor

Antigenele, cum ar fi antigenele din fragmente celulare sau antigenele proteice, trebuie dispersate omogen într-o suspensie, un polimer sau o încapsulare lipozomală pentru a obține o formulare stabilă a vaccinului. Sonicarea este dovedită de mult timp pentru prepararea dispersiilor fine în fabricarea produselor farmaceutice și este, prin urmare, o tehnică consacrată în producția modernă de vaccinuri.
Adjuvanții pe bază de aluminiu, compuși din particule primare foarte mici, sunt un tip de adjuvant utilizat frecvent, care poate fi ușor agregat într-o unitate funcțională în formulările de vaccinuri. Pentru a combina adjuvanții cu antigenele, este necesară o distribuție uniformă a antigenului în întregul vaccin care conține aluminiu. Dispersia cu ultrasunete produce dispersii omogene de antigene și adjuvanți (de ex. Alhydrogel™).

Liza celulară și extracția

Antigenele produse de microorganisme trebuie eliberate din celula microbiană. Sonicarea este o tehnologie dovedită de liză celulară și extracție. Prin ajustarea parametrilor de sonicare, celulele pot fi perforate sau dezintegrate, astfel încât antigenele vizate să devină disponibile și să poată fi izolate.
Descoperiți cum facilitează sonicarea eliberarea virusului în cazul vaccinurilor virale pe bază de culturi celulare!

Inactivarea agenților patogeni

Ultrasunetele de putere sunt aplicate pentru a dezintegra și a ucide microorganisme precum bacteriile și virusurile. De exemplu, s-a demonstrat că dezactivarea cu ultrasunete a E. coli urmată de iradiere este cea mai puternică tehnică pentru prepararea unui vaccin eficient împotriva colibacilozei. [Melamed et al. 1991]
Tehnicile utilizate frecvent pentru inactivarea microbiană sunt pasteurizarea și sterilizarea termică, care se bazează pe expunerea îndelungată la temperaturi ridicate și duc adesea la deteriorarea indusă termic a proprietăților funcționale. Un tratament combinat de sonicare și căldură (termosonicare) poate accelera viteza de sterilizare; deoarece intensitatea și durata termică sunt reduse semnificativ, degradarea termică a compușilor sensibili la căldură (de ex. proteine, antigeni). Sterilizarea și pasteurizarea cu ultrasunete sunt rentabile, economisesc energie și sunt ecologice.

Emulsii și suspensii

Formulările de vaccinuri pot consta din amestecuri apă-lipide. Deoarece formulările apă-lipide sunt nemiscibile, trebuie preparată o emulsie fină, fie prin depășirea tensiunii superficiale a picăturilor, fie prin utilizarea unui surfactant. Emulsificarea cu ultrasunete este o tehnică bine consacrată pentru formularea de nanoemulsii / miniemulsii, emulsii duble și emulsii Pickering. De exemplu, lipopeptidele insolubile în apă pot fi suspendate cu ultrasunete împreună cu antigenul într-un raport de 1:1 (w/w) într-o soluție apoasă.
De asemenea, sonicarea se aplică pentru a reduce agregatele celulare și pentru a distribui uniform celulele dispersate individual în suspensie.

Adjuvanți și conservanți

Vaccinurile conțin de obicei unul sau mai mulți adjuvanți, utilizați pentru a amplifica răspunsul imun. Prin ultrasonicare, microfibrele de adjuvant sunt descâlcite și dispersate omogen, astfel încât legarea proteinelor pe suprafață este îmbunătățită. Sistemele de adjuvanți pe bază de emulsie sunt utilizate pe scară largă în dezvoltarea și formularea vaccinurilor. Astfel de sisteme de adjuvanți pe bază de emulsie pot fi formulate folosind diverse tipuri de emulsii, cum ar fi ulei-în-apă (o/w), apă-în-ulei (w/o), apă-în-ulei-în-apă (w/o/w) sau emulsii stabilizate cu proteine.
În plus, se adaugă conservanți pentru a preveni contaminarea vaccinului cu bacterii sau fungi. Conservanții pot fi utilizați în diverse etape ale producției de vaccinuri.
Utilizarea omogenizatoarelor cu ultrasunete favorizează o amestecare și o dispersare mai uniformă și mai fină și reprezintă astfel un instrument fiabil pentru o producție mai eficientă de vaccinuri.

Formulare și încapsulare lipozomală

Vaccinurile încapsulate în lipozomi pot fi administrate oral, intranazal, intramuscular, subcutanat și reprezintă o metodă avantajoasă de administrare a vaccinurilor și un adjuvant, care ar putea îmbunătăți administrarea țintită și reduce toxicitatea antigenelor încapsulate. Sonicarea este o tehnică fiabilă pentru încapsularea compușilor activi în formulări lipozomale. Citiți aici mai multe despre formularea lipozomilor cu ultrasunete!
De exemplu, pentru a formula un vaccin veterinar împotriva bolii de Newcastle, Zhao et al. (2011) au preparat vezicule unilamelare mici (SUV) de fosfatidilcolină/colesterol prin sonicare. Vaccinul încapsulat cu ultrasunete a prezentat un răspuns imun amplificat, titruri mai mari de anticorpi IgG și IgM, precum și proliferarea celulelor T și a celulelor B.

Degazarea suspensiilor farmaceutice

În timpul producției de vaccinuri și produse farmaceutice și înainte de ambalare, vaccinurile și lichidele precum suspensiile, soluțiile, emulsiile și formulările finale trebuie degazate. În etapa de degazare / dezaerare, bulele de gaz (de ex. oxigen, dioxid de carbon), care sunt prinse în lichid, sunt îndepărtate. Undele ultrasonice favorizează coalescența bulelor de gaz prinse în lichide. Bulele coalescente au o flotabilitate mai mare și se ridică la suprafața lichidului. Îndepărtarea bulelor de gaz poate fi intensificată atunci când se aplică un vid ușor în vasul de sonicare. Degazarea asistată de ultrasunete este o tehnică ușoară și rapidă de dezaerare a suspensiilor apoase.

Creșterea celulară intensificată

Agitarea cu ultrasunete în timpul inoculării (procesul de introducere a microorganismelor într-un mediu de cultură) poate crește dezvoltarea culturilor celulare. Intensitatea sonicării, temperatura și timpul de retenție în bioreactoarele cu ultrasunete Hielscher pot fi reglate exact în funcție de tipul de celule și de cerințele acestuia.
De exemplu, se poate aplica o sonicare blândă pentru a crește absorbția de glucoză a celulelor și a favoriza astfel creșterea culturilor și suspensiilor celulare. Se știe că ultrasunetele cresc permeabilitatea celulară, ceea ce, la rândul său, poate intensifica schimbul de nutrienți / deșeuri, conducând astfel la o producție sporită de vaccinuri. Astfel, timpul de producție a vaccinurilor poate fi scurtat și/sau randamentul proteinelor utilizate ca vaccinuri poate fi crescut.

Reactoare farmaceutice Hielscher Ultrasonics

Hielscher Ultrasonics este specializată în producția de sisteme cu ultrasunete de mare putere și sono-bioreactoare pentru implementarea în cercetare și dezvoltare și în producția industrială de produse farmaceutice (de ex. vaccinuri, API-uri).
Sonicarea poate fi aplicată în vase deschise, reactoare închise și reactoare cu flux continuu. Toate părțile sistemelor cu ultrasunete care intră în contact cu mediul lichid sunt fabricate din oțel inoxidabil, titan sau sticlă. Piesele autoclavabile și racordurile sanitare asigură o producție de calitate farmaceutică a produselor.
Un software inteligent înregistrează automat parametrii procesului de sonicare pe cardul de memorie SD integrat. Controlul precis al tuturor parametrilor de sonicare asigură reproductibilitatea și fiabilitatea rezultatului procesului.

Standardizarea producției.
Procesoarele industriale cu ultrasunete Hielscher Ultrasonics sunt extrem de fiabile și pot fi controlate cu precizie. Toate ultrasonicatoarele industriale pot fi reglate pentru a furniza întreaga gamă, de la amplitudini mai mici până la amplitudini foarte mari. Amplitudini de până la 200µm pot fi rulate cu ușurință în regim continuu, 24/7. Pentru amplitudini și mai mari, sunt disponibile sonotrode cu ultrasunete personalizate. Robustețea sonicatoarelor Hielscher permite funcționarea 24/7 în regim greu și în medii solicitante.