Ultrazvočne rešitve za izboljšano proizvodnjo cepiv

• Sonikacija se uporablja v različnih korakih priprave cepiv: za lizo celic, homogenizacijo celičnih suspenzij, spodbujanje rasti celic, enkapsulacijo, vezavo beljakovin na adjuvanse itd.
• Sonikatorji Hielscher se uporabljajo pri proizvodnji antigenov, enkapsulaciji in formuliranju ter v koraku razplinjevanja pred polnjenjem cepiva v viale ali brizge.
• Hielscher Ultrasonics je vaš partner z dolgoletnimi izkušnjami na področju zanesljivih ultrazvočnih sistemov v farmacevtski industriji. Spoznajte, v katerih procesnih korakih izdelave cepiv lahko ultrazvok izboljša vašo proizvodnjo!

Proizvodnja cepiv

Ultrazvočna obdelava je lahko koristna v različnih fazah proizvodnje cepiv. Pri proizvodnji cepiva je prvi korak priprava samega antigena. Metoda pridobivanja antigena se razlikuje glede na vrsto patogena: viruse gojijo bodisi na primarnih celicah, kot so kokošja jajca (npr. za gripo), bodisi na kontinuiranih celičnih linijah, kot so gojene človeške celice (npr. za hepatitis A), bakterije pa gojijo v bioreaktorjih (npr. Haemophilus influenzae tipa b). Rekombinantne beljakovine, pridobljene iz virusov ali bakterij, lahko gojijo tudi v kvasovkah, bakterijah ali celičnih kulturah. Ko je antigen proizveden, ga je treba sprostiti iz celic, v katerih je bil gojen.
Virus bo morda treba inaktivirati, pri čemer nadaljnje čiščenje morda ne bo potrebno. Rekombinantne beljakovine zahtevajo številne operacije, ki vključujejo ultrafiltracijo in kolonsko kromatografijo. Glede na formulacijo cepiva dodajo adjuvans, stabilizatorje in konzervanse. Adjuvansi okrepijo imunski odziv na antigen, stabilizatorji in konzervansi pa podaljšajo rok uporabnosti.
Med izdelavo cepiv se sonikacija lahko uporablja v različnih fazah. Ker gre za netermično metodo obdelave, se prepreči toplotna razgradnja dragocenega materiala. V nadaljevanju so navedene najpogostejše uporabe, pri katerih ultrazvok izboljšuje proizvodnjo cepiv:

Dispergiranje antigenov

Antigene, kot so antigeni celičnih fragmentov ali beljakovinski antigeni, je treba homogeno dispergirati v suspenziji, polimeru ali liposomski enkapsulaciji, da se pridobi stabilna formulacija cepiva. Sonikacija je že dolgo preizkušena metoda za pripravo finih disperzij pri izdelavi farmacevtskih izdelkov in je zato uveljavljena tehnika v sodobni proizvodnji cepiv.
Adjuvansi na osnovi aluminija, sestavljeni iz zelo majhnih primarnih delcev, so pogosto uporabljena vrsta adjuvansov, ki jih je mogoče zlahka agregirati v funkcionalno enoto v formulacijah cepiv. Za združevanje adjuvansov z antigeni je potrebna enakomerna porazdelitev antigena po celotnem cepivu, ki vsebuje aluminij. Z ultrazvočnim dispergiranjem se pripravijo homogene disperzije antigenov in adjuvansov (npr. Alhydrogel™).

Liza celic in ekstrakcija

Antigene, proizvedene iz mikroorganizmov, je treba sprostiti iz mikrobne celice. Sonikacija je preizkušena tehnologija za lizo celic in ekstrakcijo. S prilagajanjem parametrov sonikacije je mogoče celice perforirati ali razgraditi, tako da ciljni antigeni postanejo dostopni in jih je mogoče izolirati.
Odkrijte, kako sonikacija olajša sproščanje virusa pri virusnih cepivih na osnovi celičnih kultur!

Inaktivacija patogenov

Visokointenzivni ultrazvok se uporablja za razgradnjo in uničevanje mikroorganizmov, kot so bakterije in virusi. Dokazano je bilo na primer, da je ultrazvočna inaktivacija E. coli, ki ji sledi obsevanje, najmočnejša tehnika za pripravo učinkovitega cepiva proti kolibacilozi. [Melamed et al. 1991]
Pogosto uporabljeni tehniki za inaktivacijo mikroorganizmov sta toplotna pasterizacija in sterilizacija, ki temeljita na dolgotrajni izpostavljenosti visokim temperaturam in pogosto povzročita toplotno poslabšanje funkcionalnih lastnosti. Kombinirana obdelava s sonikacijo in toploto (termosonikacija) lahko poveča hitrost sterilizacije; ker sta intenzivnost in trajanje toplotne obdelave znatno zmanjšana, toplotna razgradnja toplotno občutljivih spojin (npr. beljakovin, antigenov). Ultrazvočna sterilizacija in pasterizacija sta stroškovno učinkoviti, varčujeta z energijo in sta okolju prijazni.

Emulzije in suspenzije

Formulacije cepiv lahko sestavljajo mešanice vode in lipidov. Ker se voda in lipidi v teh formulacijah ne mešajo, je treba pripraviti emulzijo z drobnimi kapljicami, bodisi s premagovanjem površinske napetosti kapljic bodisi z uporabo površinsko aktivne snovi. Ultrazvočno emulgiranje je dobro uveljavljena tehnika za pripravo nanoemulzij / miniemulzij, dvojnih emulzij in Pickeringovih emulzij. Na primer, v vodi netopne lipopeptide je mogoče z ultrazvokom suspendirati skupaj z antigenom v razmerju 1:1 (w/w) v vodni raztopini.
Poleg tega se sonikacija uporablja za zmanjševanje celičnih agregatov in enakomerno porazdelitev posamično dispergiranih celic v suspenziji.

Adjuvansi in konzervansi

Cepiva običajno vsebujejo enega ali več adjuvansov, ki se uporabljajo za okrepitev imunskega odziva. Z ultrazvočno obdelavo se mikrovlakna adjuvansov razpletejo in homogeno dispergirajo, kar izboljša vezavo beljakovin na površino. Adjuvantni sistemi na osnovi emulzij se pogosto uporabljajo pri razvoju in formuliranju cepiv. Takšne adjuvantne sisteme na osnovi emulzij je mogoče formulirati z uporabo različnih vrst emulzij, kot so olje v vodi (o/w), voda v olju (w/o), voda v olju v vodi (w/o/w) ali emulzije, stabilizirane z beljakovinami.
Poleg tega se dodajajo konzervansi za preprečevanje kontaminacije cepiv z bakterijami ali glivami. Konzervansi se lahko uporabljajo v različnih fazah proizvodnje cepiv.
Uporaba ultrazvočnih homogenizatorjev spodbuja enakomernejše in finejše mešanje ter dispergiranje in je zato zanesljivo sredstvo za učinkovitejšo proizvodnjo cepiv.

Formuliranje in liposomska enkapsulacija

Cepiva, enkapsulirana v liposome, se lahko aplicirajo peroralno, intranazalno, intramuskularno in subkutano ter predstavljajo ugodno metodo dostave cepiv in adjuvans, ki bi lahko izboljšala ciljno dostavo in zmanjšala toksičnost ujetih antigenov. Sonikacija je zanesljiva tehnika za enkapsulacijo aktivnih spojin v liposomske formulacije. Tukaj preberite več o ultrazvočnem formuliranju liposomov!
Na primer, za formuliranje veterinarskega cepiva proti atipični kokošji kugi so Zhao et al. (2011) s sonikacijo pripravili majhne unilamelarne vezikle (SUV) iz fosfatidilholina/holesterola. Ultrazvočno enkapsulirano cepivo je pokazalo okrepljen imunski odziv, višje titre protiteles IgG in IgM ter proliferacijo celic T in celic B.

Razplinjevanje farmacevtskih suspenzij

Med proizvodnjo cepiv in farmacevtskih izdelkov ter pred pakiranjem je treba cepiva in tekočine, kot so suspenzije, raztopine, emulzije in končne formulacije, razpliniti. Med korakom razplinjevanja / odzračevanja se odstranijo plinski mehurčki (npr. kisika, ogljikovega dioksida), ki so ujeti v tekočini. Ultrazvočni valovi spodbujajo zlivanje plinskih mehurčkov, ujetih v tekočinah. Združeni mehurčki imajo večji vzgon in se dvignejo na površino tekočine. Odstranjevanje plinskih mehurčkov je mogoče izboljšati z rahlim podtlakom v posodi za sonikacijo. Ultrazvočno podprto razplinjevanje je preprosta in hitra tehnika odzračevanja vodnih suspenzij.

Intenzivnejša rast celic

Ultrazvočno mešanje med inokulacijo (procesom vnosa mikroorganizmov v gojišče) lahko poveča rast celičnih kultur. Intenzivnost sonikacije, temperaturo in zadrževalni čas v ultrazvočnih bioreaktorjih Hielscher je mogoče natančno uravnavati glede na vrsto celic in njihove zahteve.
Na primer, blaga sonikacija se lahko uporablja za povečanje privzema glukoze v celice in s tem za spodbujanje rasti celičnih kultur in suspenzij. Znano je, da ultrazvok poveča prepustnost celic, kar lahko izboljša izmenjavo hranil / odpadnih snovi in s tem poveča proizvodnjo cepiv. Tako je mogoče skrajšati čas proizvodnje cepiv in/ali povečati izkoristek beljakovin, ki se uporabljajo kot cepiva.

Farmacevtski reaktorji Hielscher Ultrasonics

Hielscher Ultrasonics je specializiran za proizvodnjo visokozmogljivih ultrazvočnih sistemov in ultrazvočnih bioreaktorjev za uporabo v raziskavah in razvoju ter industrijski proizvodnji farmacevtskih izdelkov (npr. cepiv, farmacevtskih učinkovin).
Sonikacija se lahko uporablja v odprtih posodah, zaprtih reaktorjih in reaktorjih z neprekinjenim pretokom. Vsi deli ultrazvočnih sistemov, ki pridejo v stik s tekočim medijem, so izdelani iz nerjavnega jekla, titana ali stekla. Deli, primerni za avtoklaviranje, in sanitarni priključki zagotavljajo proizvodnjo izdelkov farmacevtske kakovosti .
Inteligentna programska oprema samodejno beleži parametre procesa sonikacije na vgrajeno pomnilniško kartico SD. Natančen nadzor vseh parametrov sonikacije zagotavlja ponovljivost in zanesljivost rezultatov procesa.

Standardizacija proizvodnje.
Industrijski ultrazvočni procesorji Hielscher Ultrasonics so zelo zanesljivi in omogočajo natančen nadzor. Vse industrijske ultrazvočne naprave je mogoče nastaviti tako, da zagotavljajo celoten razpon od nižjih do zelo visokih amplitud. Amplitude do 200µm je mogoče zlahka neprekinjeno vzdrževati pri obratovanju 24/7. Za še višje amplitude so na voljo prilagojene ultrazvočne sonotrode. Robustnost sonikatorjev Hielscher omogoča obratovanje 24/7 pri velikih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.