Ultraljudslösningar för förbättrad vaccinproduktion

• Ultraljudsbehandling används i olika steg av vacciner beredning: för celllys, för att homogenisera cellsuspensioner, för att stimulera celltillväxt, för inkapsling, för adjuvant proteinbindning etc.
• Hielscher sonikatorer används i antigen produktion, inkapsling och formulering samt i avgasningssteget innan vaccinet fylls i flaskor eller sprutor.
• Hielscher Ultrasonics är din långvariga partner för pålitliga ultraljudssystem inom läkemedelsindustrin. Ta reda på under vilka processteg inom vaccintillverkning som kan förbättra din produktion!

Produktion av vacciner

Ultraljud kan vara fördelaktigt under olika stadier av vaccinproduktion. För att framställa ett vaccin är det första steget att framställa själva antigenet. Beroende på vilken typ av patogen det rör sig om skiljer sig metoden för antigengenerering åt: Medan virus odlas antingen på primära celler som kycklingägg (t.ex. för influensa) eller på kontinuerliga cellinjer som odlade mänskliga celler (t.ex. för hepatit A), odlas bakterier i bioreaktorer (t.ex. Haemophilus influenzae typ b). Rekombinanta proteiner, som har härletts från virus eller bakterier, kan också odlas i jäst, bakterier eller cellkulturer. När antigenet produceras måste det frigöras från de celler som det har odlats i.
Ett virus kan behöva inaktiveras, eventuellt utan att ytterligare rening krävs. Rekombinanta proteiner kräver många operationer som involverar ultrafiltrering och kolonnkromatografi. Beroende på vaccinformuleringen tillsätts ett adjuvans, stabiliseringsmedel och konserveringsmedel. Adjuvans förbättrar immunsvaret hos antigenet, stabilisatorer och konserveringsmedel ökar hållbarheten.
Under vaccintillverkning kan ultraljudsbehandling tillämpas i olika skeden. Som en icke-termisk bearbetningsmetod undviks värmenedbrytning av värdefullt material. Nedan hittar du de vanligaste tillämpningarna där ultraljud förbättrar produktionen av vacciner:

Spridning av antigener

Antigener såsom cellfragment eller proteinantigener måste homogent dispergeras i en suspension, polymer eller liposomal inkapsling för att erhålla en stabil vaccinformulering. Ultraljudsbehandling är långsiktigt visat sig förbereda fina dispersioner vid tillverkning av farmaceutiska produkter och är därför en etablerad teknik i den moderna vaccinproduktionen.
Aluminiumbaserade adjuvans, som består av mycket små primära partiklar, är en vanlig typ av adjuvans, som lätt kan aggregeras till en fungerande enhet i vaccinformuleringar. För att kombinera adjuvans med antigener krävs en jämn fördelning av antigen i hela det aluminiuminnehållande vaccinet. Ultraljudsdispersion förbereder homogena dispersioner av antigener och adjuvans (t.ex. alhydrogel™).

Cellulär lys & Extraktion

De antigener som produceras från mikroorganismer måste frisättas från den mikrobiella cellen. Ultraljudsbehandling är en beprövad teknik för celllys och extraktion. Genom justering av ultraljudsbehandling parametrar, celler kan perforeras eller störas så att de riktade antigenerna blir tillgängliga och kan isoleras.

Inaktivering av patogener

Power ultraljud används för att störa och döda mikroorganismer som bakterier och virus. Till exempel har ultraljudsdeaktivering av E. coli följt av bestrålning visat sig vara den mest potenta tekniken för att framställa ett effektivt kolibacillosvaccin. [Melamed et al. 1991]
Vanligt använda tekniker för mikrobiell inaktivering är termisk pastörisering och sterilisering, som är baserade på lång exponering för höga temperaturer och ofta leder till termiskt inducerad försämring av funktionella egenskaper. En kombinerad behandling av ultraljudsbehandling och värme (termo-ultraljudsbehandling) kan påskynda steriliseringstakten; Eftersom den termiska intensiteten och varaktigheten minskar avsevärt, kan termisk nedbrytning av värmekänsliga föreningar (t.ex. proteiner, antigener). Ultraljudssterilisering och pastörisering är kostnadseffektivt, energibesparande och miljövänligt.

Emulsioner & Suspensioner

Vaccinformuleringar kan bestå av blandningar av vatten och lipider. Eftersom vatten-lipidformuleringar är oblandbara, måste en finstor emulsion framställas genom att antingen övervinna dropparna’ ytspänning eller med hjälp av ett ytaktivt ämne. Ultraljudsemulgering är en väletablerad teknik för att formulera nano-emulsioner / miniemulsioner, dubbla emulsioner och Emulsioner för betning. Till exempel kan vattenolösliga lipopeptider suspenderas ultraljudssuspenderat med antigen i förhållandet 1:1 (vikt/vikt) i en vattenlösning.
Vidare, ultraljudsbehandling tillämpas för att minska cellaggregat och för att fördela den enda dispergerade cellen jämnt i suspensionen.

Adjuvans och konserveringsmedel

Vacciner innehåller vanligtvis ett eller flera adjuvans som används för att förstärka immunsvaret. Genom ultraljud reds adjuvansmikrofibrer ut och sprids homogent så att proteinbindningen på ytan förbättras. Emulsionsbaserade adjuvanssystem används i stor utsträckning vid utveckling och formulering av vacciner. Sådana emulsionsbaserade adjuvanssystem kan formuleras med hjälp av olika emulsionstyper såsom olja-i-vatten (o/w), vatten-i-olja (w/o), vatten-i-olja-i-vatten (w/o/w) eller proteinstabiliserade emulsioner.
Dessutom tillsätts konserveringsmedel för att förhindra att vaccinet kontamineras med bakterier eller svampar. Konserveringsmedel kan användas i olika stadier av framställningen av vacciner.
Användningen av ultraljudshomogenisatorer främjar en jämnare och finare blandning och dispergering och är därmed ett tillförlitligt verktyg för en effektivare vaccinproduktion.

formulering & Liposomal inkapsling

Liposominkapslade vacciner kan administreras oralt, intranasalt, intramuskulärt, subkutant och är en fördelaktig metod och adjuvans för vaccintillförsel, som kan förbättra riktad tillförsel och minska toxiciteten hos de instängda antigenerna. Ultraljudsbehandling är en pålitlig teknik för att kapsla in aktiva föreningar i liposomala formuleringar. Här kan du läsa mer om ultraljudsformuleringen av liposomer!
Till exempel, för att formulera ett veterinärt vaccin mot Newcastlesjukan, förberedde Zhao et al. (2011) en fosfatidylkolin/kolesterol små unilammelar vesiklar (SUV) under ultraljudsbehandling. Det ultraljudsinkapslade vaccinet visade ett förbättrat immunsvar, högre IgG- och IgM-antikroppstitrar samt T-cells- och B-cellsproliferation.

Avgasning av farmaceutiska suspensioner

Under produktionen av vacciner och läkemedel och före förpackning måste vacciner och vätskor såsom suspensioner, lösningar, emulsioner och slutliga formuleringar avgasas. Under deagassing-/avluftningssteget avlägsnas gasbubblor (t.ex. syre, koldioxid, som är instängda i vätskan. Ultraljudsvågor främjar sammansmältningen av gasbubblor som är instängda i vätskor. De sammansmälta bubblorna har en högre flytkraft och stiger till vätskeytan. Avlägsnandet av gasbubblor kan förbättras när ett litet vakuum appliceras på ultraljudsbehandlingskärlet. Ultraljudsassisterad avgasning är en enkel och snabb avluftningsteknik av vattenhaltiga suspensioner.

Intensifierad celltillväxt

Ultraljudsomrörning under inokulering (processen att införa mikroorganismer i ett odlingsmedium) kan öka tillväxten av cellkulturer. Intensiteten av ultraljudsbehandling, temperatur och retentionstid i Hielscher ultraljud bioreaktorer kan regleras exakt när det gäller celltypen och dess krav.
Till exempel kan mild ultraljudsbehandling tillämpas för att öka glukosupptaget av celler och därigenom främja tillväxten av cellkulturer och suspensioner. Ultraljud är känt för att öka cellpermeabiliteten, vilket i sin tur kan förbättra utbytet av näringsämnen och avfall, vilket leder till ökad vaccinproduktion. På så sätt kan produktionstiden för vaccin förkortas och/eller utbytet av proteiner som används som vaccin ökas.

Hielscher Ultraljud Pharma-reaktorer

Hielscher Ultrasonics är specialiserat på produktion av högeffekts ultraljudssystem och sono-bioreaktorer för implementering i R&D och industriell produktion av läkemedel (t.ex. Vacciner, Api).
Ultraljudsbehandling kan tillämpas på öppna kärl, slutna reaktorer och kontinuerliga genomströmningsreaktorer. Alla delar av ultraljudssystemen, som kommer i kontakt med det flytande mediet, är gjorda av rostfritt stål, titan eller glas. Autoklaverbara delar och sanitetsarmaturer säkerställer produktionen av farmaceutisk kvalitet Produkter.
Intelligent programvara registrerar parametrarna för ultraljudsbehandling processen automatiskt på det integrerade SD-minneskortet. Den exakta kontrollen av alla ultraljudsbehandling parametrar säkerställer reproducerbarhet och tillförlitlighet i processens resultat.

Standardisering av produktionen.
Hielscher Ultrasonics industriella ultraljudsprocessorer är mycket tillförlitliga och kan styras exakt. Alla industriella ultraljudsapparater kan justeras för att leverera hela intervallet från lägre till mycket höga amplituder. Amplituder på upp till 200 μm kan enkelt köras kontinuerligt i 24/7 drift. För ännu högre amplituder finns anpassade ultraljudssonotroder tillgängliga. Robustheten hos Hielscher sonikatorer möjliggör 24/7 drift under tung belastning och i krävande miljöer.