Ултразвучна решења за унапређену производњу вакцина

• Соникација се користи у различитим корацима припреме вакцина: за лизу ћелија, хомогенизацију ћелијских суспензија, подстицање раста ћелија, инкапсулацију, везивање протеина за адјувансе итд.
• Соникатори Hielscher користе се у производњи антигена, инкапсулацији и формулацији, као и у кораку дегазације пре пуњења вакцине у бочице или шприцеве.
• Hielscher Ultrasonics је ваш партнер са дугогодишњим искуством у области поузданих ултразвучних система за фармацеутску индустрију. Сазнајте у којим процесним корацима производње вакцина ултразвук може унапредити вашу производњу!

Производња вакцина

Ултразвучна обрада може бити корисна у различитим фазама производње вакцина. Први корак у производњи вакцине јесте припрема самог антигена. Метода добијања антигена разликује се у зависности од врсте патогена: док се вируси узгајају или на примарним ћелијама, као што су кокошја јаја (нпр. за грип), или на континуираним ћелијским линијама, као што су култивисане људске ћелије (нпр. за хепатитис А), бактерије се узгајају у биореакторима (нпр. Haemophilus influenzae типа b). Рекомбинантни протеини пореклом од вируса или бактерија могу се такође производити у квасцима, бактеријама или ћелијским културама. Када се антиген произведе, мора се ослободити из ћелија у којима је узгајан.
Вирус ће можда морати да се инактивира, при чему даље пречишћавање можда неће бити потребно. Рекомбинантни протеини захтевају бројне операције које обухватају ултрафилтрацију и колонску хроматографију. У зависности од формулације вакцине, додају се адјуванс, средства за стабилизацију и конзерванси. Адјуванси појачавају имунски одговор на антиген, а стабилизатори и конзерванси продужавају рок трајања.
Током производње вакцина соникација се може применити у различитим фазама. Као нетермичка метода обраде, омогућава избегавање топлотне разградње драгоценог материјала. У наставку су наведене најчешће примене у којима ултразвук унапређује производњу вакцина:

Дисперговање антигена

Антигени, као што су ћелијски фрагменти или протеински антигени, морају бити хомогено дисперговани у суспензији, полимеру или липозомском систему за инкапсулацију како би се добила стабилна формулација вакцине. Соникација је одавно доказана метода за припрему финих дисперзија у производњи фармацеутских производа и стога је устаљена техника у савременој производњи вакцина.
Адјуванси на бази алуминијума, састављени од веома ситних примарних честица, често су коришћена врста адјуванса који се у формулацијама вакцина лако могу агрегирати у функционалну целину. Да би се адјуванси комбиновали са антигенима, неопходна је равномерна расподела антигена у целој вакцини која садржи алуминијум. Ултразвучним дисперговањем припремају се хомогене дисперзије антигена и адјуванса (нпр. Alhydrogel™).

Лиза ћелија и екстракција

Антигени произведени из микроорганизама морају се ослободити из микробне ћелије. Соникација је доказана технологија за лизу ћелија и екстракцију. Подешавањем параметара соникације ћелије се могу перфорирати или разорити, тако да циљани антигени постану доступни и да се могу изоловати.
Сазнајте како соникација олакшава ослобађање вируса код вакцина заснованих на ћелијским културама!

Инактивација патогена

Ултразвук велике снаге примењује се за разарање и уништавање микроорганизама као што су бактерије и вируси. На пример, показано је да је ултразвучна инактивација E. coli праћена зрачењем најделотворнија техника за припрему ефикасне вакцине против колибацилозе. [Melamed et al. 1991]
Уобичајене технике за инактивацију микроорганизама су термичка пастеризација и стерилизација, које се заснивају на дуготрајном излагању високим температурама и често доводе до термички изазваног погоршања функционалних својстава. Комбиновани третман соникацијом и топлотом (термосоникација) може убрзати стерилизацију; пошто су интензитет и трајање термичког третмана значајно смањени, термичка разградња једињења осетљивих на топлоту (нпр. протеина, антигена). Ултразвучна стерилизација и пастеризација су исплативе, штеде енергију и еколошки су прихватљиве.

Емулзије и суспензије

Формулације вакцина могу се састојати од смеша воде и липида. Пошто се вода и липиди у овим формулацијама међусобно не мешају, мора се припремити емулзија са ситним капљицама, било савладавањем површинског напона капљица било употребом површински активне материје. Ултразвучно емулговање је добро утврђена техника за формулисање наноемулзија / миниемулзија, двоструких емулзија и Пикерингових емулзија. На пример, липопептиди нерастворљиви у води могу се ултразвучно суспендовати са антигеном у односу 1:1 (w/w) у воденом раствору.
Поред тога, соникација се примењује ради смањења ћелијских агрегата и равномерног распоређивања појединачно диспергованих ћелија у суспензији.

Адјуванси и конзерванси

Вакцине обично садрже један или више адјуванса који се користе за појачавање имунског одговора. Ултразвучном обрадом микровлакна адјуванса се размрсују и хомогено диспергују, чиме се побољшава везивање протеина на површини. Адјувантни системи на бази емулзија широко се користе у развоју и формулисању вакцина. Такви адјувантни системи на бази емулзија могу се формулисати употребом различитих типова емулзија, као што су уље у води (o/w), вода у уљу (w/o), вода у уљу у води (w/o/w) или емулзије стабилизоване протеинима.
Поред тога, конзерванси се додају ради спречавања контаминације вакцина бактеријама или гљивицама. Конзерванси се могу користити у различитим фазама производње вакцина.
Употреба ултразвучних хомогенизатора омогућава равномерније и финије мешање и дисперговање, па представља поуздано средство за ефикаснију производњу вакцина.

Формулисање и липозомска инкапсулација

Вакцине инкапсулиране у липозоме могу се примењивати орално, интраназално, интрамускуларно и супкутано и представљају повољан начин испоруке вакцине и адјуванс, што би могло побољшати циљану испоруку и смањити токсичност инкапсулираних антигена. Соникација је поуздана техника за инкапсулацију активних једињења у липозомске формулације. Овде прочитајте више о ултразвучном формулисању липозома!
На пример, ради формулисања ветеринарске вакцине против Њукаслске болести, Zhao и сарадници (2011) припремили су мале једноламеларне везикуле (SUV) од фосфатидилхолина/холестерола применом соникације. Ултразвучно инкапсулирана вакцина показала је појачан имунски одговор, више титре антитела IgG и IgM, као и пролиферацију Т-ћелија и Б-ћелија.

Дегазација фармацеутских суспензија

Током производње вакцина и фармацеутских производа и пре паковања, вакцине и течности као што су суспензије, раствори, емулзије и коначне формулације морају се дегазирати. Током фазе дегазације / деаерације уклањају се мехурићи гаса (нпр. кисеоника, угљен-диоксида) заробљени у течности. Ултразвучни таласи подстичу коалесценцију мехурића гаса заробљених у течностима. Спојени мехурићи имају већу пловност и издижу се до површине течности. Уклањање мехурића гаса може се побољшати применом благог вакуума у посуди за соникацију. Дегазација потпомогнута ултразвуком је једноставна и брза техника деаерације водених суспензија.

Интензивирани раст ћелија

Ултразвучно мешање током инокулације (поступка уношења микроорганизама у хранљиву подлогу) може повећати раст ћелијских култура. Интензитет соникације, температура и време задржавања у ултразвучним биореакторима Hielscher могу се прецизно регулисати у складу са типом ћелија и њиховим захтевима.
На пример, блага соникација може се применити ради повећања уноса глукозе у ћелије и тиме подстаћи раст ћелијских култура и суспензија. Познато је да ултразвук повећава пропустљивост ћелија, што заузврат може побољшати размену хранљивих материја / отпадних материја и тиме довести до повећане производње вакцина. Тако се време производње вакцине може скратити и/или се принос протеина који се користе као вакцине може повећати.

Фармацеутски реактори Hielscher Ultrasonics

Hielscher Ultrasonics је специјализован за производњу ултразвучних система велике снаге и соно-биореактора за примену у истраживању и развоју и индустријској производњи фармацеутских производа (нпр. вакцина, активних фармацеутских супстанци).
Соникација се може применити у отвореним посудама, затвореним реакторима и реакторима са континуалним протоком. Сви делови ултразвучних система који долазе у контакт са течним медијумом израђени су од нерђајућег челика, титанијума или стакла. Делови који се могу стерилисати у аутоклаву и санитарни прикључци обезбеђују производњу производа фармацеутског квалитета .
Интелигентни софтвер аутоматски бележи параметре процеса соникације на уграђеној SD меморијској картици. Прецизна контрола свих параметара соникације обезбеђује поновљивост и поузданост резултата процеса.

Стандардизација производње.
Индустријски ултразвучни процесори компаније Hielscher Ultrasonics веома су поуздани и могу се прецизно контролисати. Сви индустријски ултразвучни уређаји могу се подесити да обезбеде цео опсег амплитуда, од нижих до веома високих. Амплитуде до 200µm могу се лако одржавати непрекидно у режиму рада 24/7. За још веће амплитуде доступне су ултразвучне сонотроде израђене по мери. Робусност Hielscher соникатора омогућава рад 24/7 под великим оптерећењем и у захтевним окружењима.