Ultrazvukové roztoky na lepšiu výrobu vakcín

• Sonikácia sa používa v rôznych krokoch prípravy vakcín: na lýzu buniek, na homogenizáciu bunkových suspenzií, na stimuláciu rastu buniek, na zapuzdrenie, na adjuvantnú väzbu na proteíny atď.
• Hielscherove sonikátory sa používajú pri výrobe antigénu, zapuzdrovaní a formulácii, ako aj v kroku odplyňovania pred naplnením vakcíny do injekčných liekoviek alebo injekčných striekačiek.
• Spoločnosť Hielscher Ultrasonics je váš dlhoročný partner pre spoľahlivé ultrazvukové systémy vo farmaceutickom priemysle. Zistite, počas ktorých procesných krokov výroby vakcín môžu zlepšiť vašu výrobu!

Výroba vakcín

Ultrazvuk môže byť prospešný v rôznych fázach výroby vakcíny. Na výrobu vakcíny je prvým krokom príprava samotného antigénu. V závislosti od typu patogénu sa metóda tvorby antigénu líši: zatiaľ čo vírusy sa pestujú buď na primárnych bunkách, ako sú slepačie vajcia (napr. na chrípku), alebo na súvislých bunkových líniách, ako sú kultivované ľudské bunky (napr. na hepatitídu A), baktérie sa pestujú v bioreaktoroch (napr. Haemophilus influenzae typu b). Rekombinantné proteíny, ktoré boli odvodené od vírusov alebo baktérií, je možné pestovať aj v kvasinkách, baktériách alebo bunkových kultúrach. Keď sa antigén vytvorí, musí sa uvoľniť z buniek, v ktorých bol pestovaný.
Vírus môže byť potrebné inaktivovať, pravdepodobne bez potreby ďalšieho čistenia. Rekombinantné proteíny potrebujú veľa operácií zahŕňajúcich ultrafiltráciu a stĺpcovú chromatografiu. V závislosti od zloženia vakcíny sa pridáva adjuvans, stabilizačné činidlá a konzervačné látky. Adjuvanty zvyšujú imunitnú odpoveď antigénu, stabilizátory a konzervačné látky zvyšujú trvanlivosť.
Počas výroby vakcíny je možné ultrazvuk aplikovať v rôznych štádiách. Ako metóda netepelného spracovania sa zabráni tepelnej degradácii cenného materiálu. Nižšie nájdete najbežnejšie aplikácie, kde ultrazvuk zlepšuje výrobu vakcín:

Disperzia antigénov

Antigény, ako sú bunkové fragmenty alebo proteínové antigény, musia byť homogénne rozptýlené do suspenzie, polyméru alebo lipozomálneho zapuzdrenia, aby sa získala stabilná formulácia vakcíny. Je dlhodobo dokázané, že sonikácia pripravuje jemné disperzie pri výrobe farmaceutických výrobkov, a preto je zavedenou technikou v modernej výrobe vakcín.
Adjuvanty na báze hliníka, zložené z veľmi malých primárnych častíc, sú bežne používaným typom adjuvansu, ktorý sa dá ľahko agregovať do funkčnej jednotky vo formuláciách vakcín. Na kombináciu adjuvans s antigénmi je potrebná rovnomerná distribúcia antigénu vo vakcíne obsahujúcej hliník. Ultrazvuková disperzia pripravuje homogénne disperzie antigénov a adjuvans (napr. Alhydrogél™).

Lýza buniek & Extrakcia

Antigény produkované z mikroorganizmov sa musia uvoľniť z mikrobiálnej bunky. Sonikácia je osvedčená technológia lýzy a extrakcie buniek. Úpravou parametrov sonikácie môžu byť bunky perforované alebo narušené, aby sa cieľové antigény stali dostupnými a mohli byť izolované.

Inaktivácia patogénov

Výkonový ultrazvuk sa používa na narušenie a ničenie mikroorganizmov, ako sú baktérie a vírusy. Napríklad ultrazvuková deaktivácia E. coli s následným ožiarením sa ukázala ako najúčinnejšia technika na prípravu účinnej vakcíny proti kolibacilóze. [Melamed et al. 1991]
Bežne používanými technikami mikrobiálnej inaktivácie sú tepelná pasterizácia a sterilizácia, ktoré sú založené na dlhodobom vystavení vysokým teplotám a často vedú k tepelne vyvolanému zhoršeniu funkčných vlastností. Kombinovaná liečba sonikáciou a teplom (termosonikácia) môže urýchliť rýchlosť sterilizácie; Keďže tepelná intenzita a trvanie sú výrazne znížené, tepelná degradácia zlúčenín citlivých na teplo (napr. proteínov, antigénov). Ultrazvuková sterilizácia a pasterizácia je nákladovo efektívna, energeticky úsporná a šetrná k životnému prostrediu.

Emulzie & Pozastavenie

Formulácie vakcín môžu pozostávať zo zmesí vody a lipidov. Keďže prípravky vody a lipidov sú nemiešateľné, musí sa pripraviť jemná emulzia buď prekonaním kvapôčok’ povrchové napätie alebo použitie povrchovo aktívnej látky. Ultrazvuková emulgácia je osvedčená technika formulovania nanoemulzie / miniemulzie, dvojité emulzie a Naberacie emulzie. Napríklad vo vode nerozpustné lipopeptidy môžu byť ultrazvukovo suspendované s antigénom v pomere 1:1 (w/w) vo vodnom roztoku.
Ďalej sa aplikuje sonikácia s cieľom znížiť bunkové agregáty a rovnomerne distribuovať jednodispergovanú bunku v suspenzii.

Adjuvanty a konzervačné látky

Vakcíny zvyčajne obsahujú jeden alebo viac adjuvansov, ktoré sa používajú na posilnenie imunitnej odpovede. Ultrazvukom sa adjuvantné mikrovlákna rozmotávajú a homogénne rozptýlia, aby sa zlepšila väzba proteínov na povrchu. Adjuvantné systémy na báze emulzií sú široko používané pri vývoji a formulácii vakcín. Takéto adjuvantné systémy na báze emulzií môžu byť formulované pomocou rôznych typov emulzií, ako je olej vo vode (o/w), voda v oleji (w/o), voda v oleji vo vode (w/o/w) alebo emulzie stabilizované proteínmi.
Okrem toho sa pridávajú konzervačné látky, aby sa zabránilo kontaminácii vakcínou baktériami alebo plesňami. Konzervačné látky sa môžu používať v rôznych fázach výroby vakcín.
Použitie ultrazvukových homogenizátorov podporuje rovnomernejšie a jemnejšie miešanie a dispergovanie, a preto je spoľahlivým nástrojom pre efektívnejšiu výrobu vakcín.

formulácia & Lipozomálne zapuzdrenie

Vakcíny zapuzdrené lipozómami sa môžu podávať perorálne, intranazálne, intramuskulárne, subkutánne a sú výhodnou metódou podávania vakcíny a adjuvansom, ktorá by mohla zlepšiť cielené podávanie a znížiť toxicitu zachytených antigénov. Sonikácia je spoľahlivá technika na zapuzdrenie aktívnych zlúčenín do lipozomálnych formulácií. Prečítajte si viac o ultrazvukovej formulácii lipozómov!
Na príklad, s cieľom formulovať veterinárnu vakcínu proti pseudomoru hydiny, Zhao et al. (2011) pripravili fosfatidylcholín/cholesterol malé unilammelárne vezikuly (SUV) pod sonikáciou. Ultrazvukom zapuzdrená vakcína preukázala zvýšenú imunitnú odpoveď, vyššie titre protilátok IgG a IgM, ako aj proliferáciu T-buniek a B-buniek.

Odplyňovanie farmaceutických suspenzií

Počas výroby vakcín a farmaceutických výrobkov a pred balením sa musia odplyniť vakcíny a kvapaliny, ako sú suspenzie, roztoky, emulzie a konečné formulácie. Počas kroku odplyňovania / odvzdušňovania sa odstraňujú bubliny plynu (napr. kyslík, oxid uhličitý), ktoré sú zachytené v kvapaline. Ultrazvukové vlny podporujú zlučovanie plynových bublín zachytených v kvapalinách. Zlúčené bubliny majú vyšší vztlak a stúpajú na povrch kvapaliny. Odstránenie plynových bublín je možné zlepšiť, keď sa na sonikačnú nádobu aplikuje mierne vákuum. Ultrazvukom asistované odplyňovanie je jednoduchá a rýchla technika odvzdušňovania vodných suspenzií.

Zintenzívnený rast buniek

Ultrazvukové miešanie počas inokulácie (proces zavádzania mikroorganizmov do kultivačného média) môže zvýšiť rast bunkových kultúr. Intenzitu sonikácie, teplotu a retenčný čas v ultrazvukových bioreaktoroch Hielscher je možné presne regulovať podľa typu bunky a jej požiadaviek.
Napríklad mierna sonikácia sa môže použiť na zvýšenie absorpcie glukózy v bunkách a tým na podporu rastu bunkových kultúr a suspenzií. Je známe, že ultrazvuk zvyšuje priepustnosť buniek, čo zase môže zlepšiť výmenu živín / odpadu, čo vedie k zvýšenej produkcii vakcín. Tým sa môže skrátiť čas výroby vakcíny a/alebo zvýšiť výťažok bielkovín používaných ako vakcíny.

Hielscher Ultrasonics Pharma-Reactors

Spoločnosť Hielscher Ultrasonics sa špecializuje na výrobu vysokovýkonných ultrazvukových systémov a sono-bioreaktorov na implementáciu v R&D a priemyselná výroba liečiv (napr. vakcíny, Api).
Sonikáciu je možné aplikovať na otvorené nádoby, uzavreté reaktory a kontinuálne prietokové reaktory. Všetky časti ultrazvukových systémov, ktoré prichádzajú do styku s kvapalným médiom, sú vyrobené z nehrdzavejúcej ocele, titánu alebo skla. Autoklávovateľné diely a sanitárne armatúry zabezpečujú výrobu Farmaceutická kvalita výrobky.
Inteligentný softvér automaticky zaznamenáva parametre procesu sonikácie na integrovanú pamäťovú kartu SD. Presná kontrola všetkých parametrov sonikácie zaisťuje reprodukovateľnosť a spoľahlivosť výsledku procesu.

Štandardizácia výroby.
Priemyselné ultrazvukové procesory Hielscher Ultrasonics sú vysoko spoľahlivé a dajú sa presne ovládať. Všetky priemyselné ultrazvuky je možné nastaviť tak, aby poskytovali celý rozsah od nižších po veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až 200 μm je možné ľahko nepretržite prevádzkovať v prevádzke 24 hodín denne, 7 dní v týždni. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii prispôsobené ultrazvukové sonotródy. Robustnosť sonikátorov Hielscher umožňuje prevádzku 24 hodín denne, 7 dní v týždni v náročných podmienkach a v náročných prostrediach.