Ultrazvuk pri výrobe vakcín

Ultrazvuk je osvedčená metóda na ničenie alebo inaktiváciu vírusov, baktérií a kvasiniek. Sonikátory sú navyše spoľahlivé pri lýze buniek, napr. vírusových alebo bakteriálnych buniek, a pri uvoľňovaní vnútrobunkového materiálu, napr. proteínov, DNA/RNA, enzýmov a bioaktívnych látok. Preto sa sonikátory Hielscher pri výrobe vakcín často používajú ako spoľahlivé technológie na spracovanie buniek a vírusov. Následne sa ultrazvuková homogenizácia používa na prípravu nanonosičov z tuhých lipidov alebo lipozómov, zatiaľ čo ultrazvuková dispergácia a deaglomerácia sa uplatňujú v rôznych krokoch výroby vakcín na získanie homogénnej suspenzie.

Ultrazvuková výroba vakcín

Pri príprave vakcín vrátane inaktivovaných, atenuovaných, proteínových podjednotkových alebo konjugovaných vakcín sa bunky musia buď inaktivovať, lyzovať, alebo usmrtiť. Pri vhodnej dávke a intenzite sonikácie možno bunky a mikroorganizmy spracovať v súlade s cieľom procesu.

Ultrazvukové vlny používajte na:

• rozrušenie a lýzu buniek
• inaktiváciu vírusových a bakteriálnych buniek
• uvoľňovanie vnútrobunkového materiálu, napr. proteínov a antigénov
• stimuláciu bakteriálnej aktivity
• prípravu nanonosičov liečiv
• aktiváciu/ inaktiváciu enzýmov
• prípravu nanoemulzií a dvojitých emulzií

Ďalšie využitie sonikátorov pri výrobe vakcín

Pri výrobe vakcín zohrávajú sonikátory Hielscher kľúčovú úlohu v rôznych fázach vrátane výroby antigénov, enkapsulácie, prípravy formulácií a nevyhnutného kroku odplynenia pred plnením vakcín do injekčných liekoviek alebo striekačiek.
 
Dispergácia antigénov:
Na dosiahnutie stabilnej formulácie vakcíny je nevyhnutné, aby boli antigény, napríklad bunkové fragmenty alebo proteínové antigény, rovnomerne dispergované v suspenziách, polyméroch alebo lipozomálnych enkapsulátoch. Sonikácia je osvedčená a dlhodobo používaná technika pri výrobe farmaceutických produktov, ktorá preukázala svoju účinnosť pri príprave jemných disperzií, vďaka čomu je zavedeným nástrojom modernej výroby vakcín.
 
Adjuvans:
Primiešavanie a homogenizácia adjuvans vo formuláciách vakcín sa spoľahlivo a účinne dosahujú sonikáciou. Jedným z bežných typov adjuvans používaných vo formuláciách vakcín sú adjuvans na báze hliníka, zložené z drobných primárnych častíc, ktoré sa môžu ľahko agregovať do funkčnej jednotky. Na úspešné začlenenie antigénov je potrebné ich rovnomerné rozloženie v celom objeme vakcíny obsahujúcej hliník. Ultrazvuková dispergácia slúži na tento účel prípravou homogénnych disperzií antigénov a adjuvans, ako je Alhydrogel™.
 
Inaktivácia patogénov:
Výkonový ultrazvuk nachádza uplatnenie aj pri inaktivácii patogénov, ako sú baktérie a vírusy. Pri príprave účinnej vakcíny proti kolibacilóze sa ultrazvuková deaktivácia E. coli s následným ožiarením preukázala ako najúčinnejšia technika.
 
Inaktivácia mikroorganizmov a stabilizácia:
Inaktivácia mikroorganizmov sa bežne dosahuje tepelnou pasterizáciou a sterilizáciou, ktoré zahŕňajú dlhodobé vystavenie vysokým teplotám, čo často vedie k tepelne vyvolanému zhoršeniu funkčných vlastností. Kombinácia sonikácie a tepla, známa ako termosonikácia, však ponúka rýchlejšiu sterilizáciu s výrazne zníženou intenzitou a dĺžkou tepelného pôsobenia. To je obzvlášť výhodné na zachovanie zlúčenín citlivých na teplo, ako sú proteíny a antigény. Proces ultrazvukovej sterilizácie a pasterizácie je nielen nákladovo efektívny, ale aj energeticky úsporný a šetrný k životnému prostrediu.
 
Lipozómy a nanonosiče:
Sonikátory Hielscher sa používajú na prípravu liečiv a vakcín vo forme lipozómov a nanoštruktúrovaných nosičov liečiv, ako sú nanočastice z tuhých lipidov. Sonikácia je účinná a spoľahlivá technika na enkapsuláciu účinných látok do lipozómov a nanočastíc. Pri ultrazvukovej enkapsulácii je možné presne regulovať veľkosť lipozómov a nanonosičov, čo vedie ku konzistentnejšiemu a rovnomernejšiemu systému podávania liečiv. Sonikátory so sondou zároveň umožňujú zvýšiť obsah liečiva v nosičoch: mechanické sily vznikajúce pri sonikácii pomáhajú zlepšovať účinnosť enkapsulácie liečiva, čím zabezpečujú začlenenie väčšieho množstva liečiva do nosičov. Ultrazvuková enkapsulácia prináša aj zlepšenú stabilitu, pretože sonikácia podporuje tvorbu stabilných lipozómov a nanonosičov, ktoré sú nevyhnutné na ich úspešné využitie pri podávaní vakcín.
 

 

Nájdite podrobné informácie a vedecké štúdie o konkrétnych aplikáciách sonikácie pri príprave vakcín:

• Ultrazvukové riešenia na zlepšenie výroby vakcín
• Nanoenkapsulované intranazálne vakcíny
• Ultrazvuková lýza bioinžiniersky upravených buniek
• Enkapsulácia liečiv do lipidových nanočastíc
• Ultrazvukové spracovanie nanočastíc na farmaceutické účely
• Sonikátory na lýzu E. coli

Ultrazvuková príprava vakcín v laboratórnom a priemyselnom meradle

Hielscher Ultrasonics ponúka široký sortiment ultrazvukových zariadení od laboratórnych sonikátorov až po plne priemyselné ultrazvukové homogenizátory na komerčnú výrobu. Pokrývame vaše potreby od malých ultrazvukových zariadení pre vaše výskumné oddelenie až po spracovanie celého výrobného toku vašich komerčne vyrábaných farmaceutických produktov.

Spoľahlivé a prispôsobiteľné potrebám vašej aplikácie

Úpravou parametrov ultrazvukového spracovania možno presne regulovať účinky sonikácie. To znamená, že nízka amplitúda a krátka sonikácia majú veľmi mierne účinky, zatiaľ čo vysoké amplitúdy, zvýšený tlak a dlhšie trvanie sonikácie vedú k intenzívnemu spracovaniu.
Hielscher dodáva výkonné ultrazvukové zariadenia, ktoré možno presne regulovať podľa požiadaviek procesu. Ponuku dopĺňajú rozmanité sonotródy a príslušenstvo.

Bezpečné a čisté

Ultrazvukové zariadenia Hielscher možno jednoducho inštalovať v laboratóriách s čistými priestormi a vo výrobných prevádzkach. Kryty našich zariadení sú vyrobené z antibakteriálneho plastu alebo nehrdzavejúcej ocele. Všetky časti prichádzajúce do kontaktu so spracovávaným médiom, ako sú naše sonotródy a prietokové cely, sú vyrobené z titánu alebo nehrdzavejúcej ocele a možno ich sterilizovať v autokláve.
Hielscher Ultrasonics ponúka rozmanitý sortiment štandardných sonikátorov so sondou a príslušenstva, ako aj zariadenia vyrobené na mieru.

Výhody

presné prispôsobenie procesu

čisté a hygienické spracovanie

vysoká reprodukovateľnosť

lineárne zväčšovanie výrobného meradla

jednoduchá a bezpečná obsluha

spoľahlivé a robustné zariadenia

vysoká účinnosť

 

Video predstavuje ultrazvukový systém na prípravu vzoriek UIP400MTP, ktorý umožňuje spoľahlivú prípravu vzoriek vo všetkých štandardných viacjamkových platničkách pomocou ultrazvuku s vysokou intenzitou. Medzi typické aplikácie zariadenia UIP400MTP patrí lýza buniek, fragmentácia DNA, RNA a chromatínu, ako aj extrakcia proteínov.

 

---

Literatúra/Referencie

• 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.