โซลูชันอัลตราโซนิกเพื่อปรับปรุงการผลิตวัคซีน

• มีการใช้การให้คลื่นอัลตราโซนิกในขั้นตอนต่าง ๆ ของการเตรียมวัคซีน ได้แก่ การสลายเซลล์ การทำให้สารแขวนลอยของเซลล์เป็นเนื้อเดียวกัน การกระตุ้นการเจริญเติบโตของเซลล์ การห่อหุ้ม การจับโปรตีนกับสารเสริมฤทธิ์ภูมิคุ้มกัน เป็นต้น
• เครื่องให้คลื่นอัลตราโซนิกของ Hielscher ใช้ในการผลิตแอนติเจน การห่อหุ้ม และการจัดทำสูตร รวมถึงขั้นตอนการไล่ก๊าซก่อนบรรจุวัคซีนลงในขวดหรือกระบอกฉีดยา
• Hielscher Ultrasonics คือพันธมิตรของคุณที่มีประสบการณ์มายาวนานด้านระบบอัลตราโซนิกที่เชื่อถือได้สำหรับอุตสาหกรรมเภสัชกรรม เรียนรู้ว่าการใช้คลื่นอัลตราโซนิกในขั้นตอนใดของกระบวนการผลิตวัคซีนสามารถปรับปรุงการผลิตของคุณได้!

การผลิตวัคซีน

การให้คลื่นอัลตราโซนิกอาจเป็นประโยชน์ในขั้นตอนต่าง ๆ ของการผลิตวัคซีน ในการผลิตวัคซีน ขั้นตอนแรกคือการเตรียมแอนติเจนเอง วิธีการสร้างแอนติเจนแตกต่างกันตามชนิดของเชื้อก่อโรค โดยไวรัสจะถูกเพาะเลี้ยงในเซลล์ปฐมภูมิ เช่น ไข่ไก่ (เช่น สำหรับไข้หวัดใหญ่) หรือในสายเซลล์ต่อเนื่อง เช่น เซลล์มนุษย์ที่เพาะเลี้ยง (เช่น สำหรับโรคตับอักเสบเอ) ส่วนแบคทีเรียจะถูกเพาะเลี้ยงในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ (เช่น Haemophilus influenzae ชนิด b) โปรตีนรีคอมบิแนนท์ที่ได้จากไวรัสหรือแบคทีเรียยังสามารถเพาะเลี้ยงในยีสต์ แบคทีเรีย หรือเซลล์เพาะเลี้ยงได้เช่นกัน เมื่อผลิตแอนติเจนแล้ว ต้องปลดปล่อยแอนติเจนออกจากเซลล์ที่ใช้เพาะเลี้ยงแอนติเจนนั้น
ไวรัสอาจต้องผ่านการทำให้หมดฤทธิ์ และอาจไม่จำเป็นต้องทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติม โปรตีนรีคอมบิแนนท์ต้องผ่านกระบวนการหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับการกรองแบบอัลตราฟิลเตรชันและโครมาโทกราฟีแบบคอลัมน์ มีการเติมสารเสริมฤทธิ์ภูมิคุ้มกัน สารคงสภาพ และสารกันเสียตามสูตรวัคซีน สารเสริมฤทธิ์ภูมิคุ้มกันช่วยเพิ่มการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันต่อแอนติเจน ส่วนสารคงสภาพและสารกันเสียช่วยยืดอายุการเก็บรักษา
ระหว่างการผลิตวัคซีน สามารถใช้การให้คลื่นอัลตราโซนิกได้ในหลายขั้นตอน เนื่องจากเป็นวิธีการแปรรูปที่ไม่ใช้ความร้อน จึงหลีกเลี่ยงการเสื่อมสลายของสารที่มีคุณค่าจากความร้อนได้ ด้านล่างนี้คือการประยุกต์ใช้ที่พบบ่อยที่สุดซึ่งคลื่นอัลตราโซนิกช่วยปรับปรุงการผลิตวัคซีน:

การกระจายตัวของแอนติเจน

แอนติเจน เช่น ชิ้นส่วนเซลล์หรือแอนติเจนที่เป็นโปรตีน ต้องกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในสารแขวนลอย พอลิเมอร์ หรือการห่อหุ้มด้วยไลโปโซม เพื่อให้ได้สูตรวัคซีนที่มีเสถียรภาพ การให้คลื่นอัลตราโซนิกได้รับการพิสูจน์มาเป็นเวลานานว่าสามารถเตรียมระบบกระจายตัวที่ละเอียดในการผลิตผลิตภัณฑ์เภสัชกรรม จึงเป็นเทคนิคที่ได้รับการยอมรับในการผลิตวัคซีนสมัยใหม่
สารเสริมฤทธิ์ภูมิคุ้มกันที่มีอะลูมิเนียมเป็นองค์ประกอบ ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคปฐมภูมิขนาดเล็กมาก เป็นสารเสริมฤทธิ์ภูมิคุ้มกันชนิดที่ใช้กันทั่วไป และสามารถรวมตัวเป็นหน่วยที่ทำหน้าที่ในสูตรวัคซีนได้อย่างง่ายดาย การรวมสารเสริมฤทธิ์ภูมิคุ้มกันเข้ากับแอนติเจนจำเป็นต้องทำให้แอนติเจนกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอทั่ววัคซีนที่มีอะลูมิเนียม การกระจายตัวด้วยคลื่นอัลตราโซนิกช่วยเตรียมระบบกระจายตัวที่สม่ำเสมอของแอนติเจนและสารเสริมฤทธิ์ภูมิคุ้มกัน (เช่น Alhydrogel™)

การสลายเซลล์และการสกัด

แอนติเจนที่ผลิตจากจุลินทรีย์ต้องถูกปลดปล่อยออกจากเซลล์จุลินทรีย์ การให้คลื่นอัลตราโซนิกเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับการพิสูจน์แล้วสำหรับการสลายเซลล์และการสกัด การปรับพารามิเตอร์การให้คลื่นอัลตราโซนิกสามารถทำให้เซลล์เกิดรูพรุนหรือแตกออก เพื่อให้แอนติเจนเป้าหมายถูกปลดปล่อยออกมาและสามารถแยกได้
ค้นพบว่าการให้คลื่นอัลตราโซนิกช่วยปลดปล่อยไวรัสสำหรับวัคซีนไวรัสจากการเพาะเลี้ยงเซลล์ได้อย่างไร!

การทำให้เชื้อก่อโรคหมดฤทธิ์

มีการใช้คลื่นอัลตราโซนิกกำลังสูงเพื่อทำให้จุลินทรีย์ เช่น แบคทีเรียและไวรัส แตกออกและตาย ตัวอย่างเช่น มีการแสดงให้เห็นว่าการทำให้ E. coli หมดฤทธิ์ด้วยคลื่นอัลตราโซนิกตามด้วยการฉายรังสีเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิผลสูงที่สุดในการเตรียมวัคซีนป้องกันโรคโคลิบาซิลโลซิสที่มีประสิทธิผล [Melamed et al. 1991]
เทคนิคที่ใช้กันทั่วไปในการทำให้จุลินทรีย์หมดฤทธิ์ ได้แก่ การพาสเจอไรซ์และการทำให้ปราศจากเชื้อด้วยความร้อน ซึ่งอาศัยการสัมผัสอุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน และมักทำให้สมบัติด้านการทำหน้าที่เสื่อมลงเนื่องจากความร้อน การใช้การให้คลื่นอัลตราโซนิกร่วมกับความร้อน (เทอร์โมโซนิเคชัน) สามารถเร่งอัตราการทำให้ปราศจากเชื้อได้ เนื่องจากความเข้มและระยะเวลาของการให้ความร้อนลดลงอย่างมีนัยสำคัญ การเสื่อมสลายด้วยความร้อนของสารประกอบที่ไวต่อความร้อน (เช่น โปรตีน แอนติเจน) การทำให้ปราศจากเชื้อและการพาสเจอไรซ์ด้วยคลื่นอัลตราโซนิกมีความคุ้มค่าด้านต้นทุน ประหยัดพลังงาน และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

อิมัลชันและสารแขวนลอย

สูตรวัคซีนอาจประกอบด้วยส่วนผสมของน้ำและลิพิด เนื่องจากสูตรที่มีน้ำและลิพิดไม่สามารถผสมเป็นเนื้อเดียวกันได้ จึงต้องเตรียมอิมัลชันที่มีหยดขนาดเล็กโดยเอาชนะแรงตึงผิวของหยดหรือใช้สารลดแรงตึงผิว การทำอิมัลชันด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่ได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลายในการจัดทำสูตร นาโนอิมัลชัน / มินิอิมัลชัน อิมัลชันซ้อน และ พิกเคอริงอิมัลชัน ตัวอย่างเช่น สามารถใช้คลื่นอัลตราโซนิกทำให้ลิโพเพปไทด์ที่ไม่ละลายน้ำแขวนลอยร่วมกับแอนติเจนในอัตราส่วน 1:1 (w/w) ในสารละลายที่มีน้ำเป็นตัวทำละลายได้
นอกจากนี้ ยังใช้การให้คลื่นอัลตราโซนิกเพื่อลดกลุ่มเซลล์ที่เกาะรวมกัน และกระจายเซลล์เดี่ยวอย่างสม่ำเสมอในสารแขวนลอย

สารเสริมฤทธิ์ภูมิคุ้มกันและสารกันเสีย

โดยทั่วไป วัคซีนมีสารเสริมฤทธิ์ภูมิคุ้มกันหนึ่งชนิดหรือมากกว่าเพื่อเพิ่มการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน การให้คลื่นอัลตราโซนิกช่วยคลายเส้นใยขนาดไมโครของสารเสริมฤทธิ์ภูมิคุ้มกันที่พันกันและทำให้กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ จึงช่วยให้การจับโปรตีนบนพื้นผิวดีขึ้น ระบบสารเสริมฤทธิ์ภูมิคุ้มกันที่ใช้อิมัลชันเป็นฐานมีการใช้อย่างแพร่หลายในการพัฒนาและจัดทำสูตรวัคซีน ระบบสารเสริมฤทธิ์ภูมิคุ้มกันดังกล่าวสามารถจัดทำสูตรโดยใช้อิมัลชันประเภทต่าง ๆ เช่น น้ำมันในน้ำ (o/w) น้ำในน้ำมัน (w/o) น้ำในน้ำมันในน้ำ (w/o/w) หรืออิมัลชันที่ทำให้คงตัวด้วยโปรตีน
นอกจากนี้ มีการเติมสารกันเสียเพื่อป้องกันการปนเปื้อนของแบคทีเรียหรือเชื้อราในวัคซีน สารกันเสียอาจใช้ในขั้นตอนต่าง ๆ ของการผลิตวัคซีน
การใช้เครื่องทำให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยคลื่นอัลตราโซนิกช่วยให้การผสมและการกระจายตัวสม่ำเสมอและละเอียดมากขึ้น จึงเป็นเครื่องมือที่เชื่อถือได้สำหรับการผลิตวัคซีนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

การจัดทำสูตรและการห่อหุ้มด้วยไลโปโซม

วัคซีนที่ห่อหุ้มด้วยไลโปโซมสามารถให้ทางปาก ทางจมูก ทางกล้ามเนื้อ และทางใต้ผิวหนัง และเป็นวิธีนำส่งวัคซีนและสารเสริมฤทธิ์ภูมิคุ้มกันที่มีข้อดี ซึ่งอาจช่วยปรับปรุงการนำส่งไปยังเป้าหมายและลดความเป็นพิษของแอนติเจนที่ถูกกักเก็บไว้ การให้คลื่นอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่เชื่อถือได้ในการห่อหุ้มสารออกฤทธิ์ไว้ในสูตรไลโปโซม อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการจัดทำสูตรไลโปโซมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกได้ที่นี่!
ตัวอย่างเช่น เพื่อจัดทำสูตรวัคซีนสำหรับสัตว์เพื่อป้องกันโรคนิวคาสเซิล Zhao และคณะ (2011) ได้เตรียมเวสิเคิลขนาดเล็กที่มีเยื่อหุ้มชั้นเดียว (SUV) จาก phosphatidylcholine/cholesterol โดยให้คลื่นอัลตราโซนิก วัคซีนที่ห่อหุ้มด้วยคลื่นอัลตราโซนิกแสดงให้เห็นถึงการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่เพิ่มขึ้น ไตเตอร์ของแอนติบอดี IgG และ IgM ที่สูงขึ้น รวมถึงการเพิ่มจำนวนของทีเซลล์และบีเซลล์

การไล่ก๊าซออกจากสารแขวนลอยทางเภสัชกรรม

ระหว่างการผลิตวัคซีนและผลิตภัณฑ์เภสัชกรรม และก่อนการบรรจุ ต้องไล่ก๊าซออกจากวัคซีนและของเหลว เช่น สารแขวนลอย สารละลาย อิมัลชัน และสูตรผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ในขั้นตอนการไล่ก๊าซ / การไล่อากาศ ฟองก๊าซ (เช่น ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์) ที่กักอยู่ในของเหลวจะถูกกำจัดออก คลื่นอัลตราโซนิกส่งเสริมการรวมตัวของฟองก๊าซที่กักอยู่ในของเหลว ฟองที่รวมตัวกันมีแรงลอยตัวสูงขึ้นและลอยขึ้นสู่ผิวของเหลว การกำจัดฟองก๊าซสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้โดยใช้สุญญากาศเล็กน้อยกับภาชนะที่ให้คลื่นอัลตราโซนิก การไล่ก๊าซโดยใช้คลื่นอัลตราโซนิกช่วยเป็นเทคนิคการไล่อากาศออกจากสารแขวนลอยในน้ำที่ง่ายและรวดเร็ว

การเพิ่มการเจริญเติบโตของเซลล์

การกวนด้วยคลื่นอัลตราโซนิกระหว่างการใส่เชื้อ (กระบวนการนำจุลินทรีย์เข้าสู่อาหารเลี้ยงเชื้อ) สามารถเพิ่มการเจริญเติบโตของเซลล์เพาะเลี้ยงได้ ความเข้มของการให้คลื่นอัลตราโซนิก อุณหภูมิ และเวลาพำนักในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพอัลตราโซนิกของ Hielscher สามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำตามชนิดของเซลล์และความต้องการของเซลล์นั้น
ตัวอย่างเช่น สามารถใช้การให้คลื่นอัลตราโซนิกอย่างอ่อนเพื่อเพิ่มการดูดซึมกลูโคสของเซลล์ และส่งเสริมการเจริญเติบโตของเซลล์เพาะเลี้ยงและเซลล์ในสารแขวนลอย เป็นที่ทราบว่าคลื่นอัลตราโซนิกเพิ่มความสามารถในการซึมผ่านของเซลล์ ซึ่งอาจช่วยเพิ่มการแลกเปลี่ยนสารอาหาร / ของเสีย และนำไปสู่การผลิตวัคซีนที่ดีขึ้น ด้วยเหตุนี้ จึงอาจลดระยะเวลาการผลิตวัคซีน และ/หรือเพิ่มผลได้ของโปรตีนที่ใช้เป็นวัคซีน

เครื่องปฏิกรณ์สำหรับเภสัชกรรมของ Hielscher Ultrasonics

Hielscher Ultrasonics เชี่ยวชาญในการผลิตระบบอัลตราโซนิกกำลังสูงและเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพอัลตราโซนิกสำหรับใช้ในการวิจัยและพัฒนา และการผลิตผลิตภัณฑ์เภสัชกรรมในระดับอุตสาหกรรม (เช่น วัคซีน, สารออกฤทธิ์ทางเภสัชกรรม).
สามารถใช้การให้คลื่นอัลตราโซนิกกับภาชนะเปิด เครื่องปฏิกรณ์ปิด และเครื่องปฏิกรณ์แบบไหลผ่านต่อเนื่องได้ ชิ้นส่วนทั้งหมดของระบบอัลตราโซนิกที่สัมผัสกับตัวกลางของเหลวทำจากเหล็กกล้าไร้สนิม ไทเทเนียม หรือแก้ว ชิ้นส่วนที่สามารถนึ่งฆ่าเชื้อด้วยหม้อนึ่งความดันและข้อต่อสุขอนามัยช่วยให้มั่นใจได้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ เกรดเภสัชกรรม.
ซอฟต์แวร์อัจฉริยะบันทึกพารามิเตอร์ของกระบวนการให้คลื่นอัลตราโซนิกลงในการ์ดหน่วยความจำ SD ที่ติดตั้งในเครื่องโดยอัตโนมัติ การควบคุมพารามิเตอร์การให้คลื่นอัลตราโซนิกทั้งหมดอย่างแม่นยำช่วยให้มั่นใจว่าผลลัพธ์ของกระบวนการสามารถทำซ้ำได้และเชื่อถือได้

การกำหนดมาตรฐานการผลิต.
เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกสำหรับอุตสาหกรรมของ Hielscher Ultrasonics มีความน่าเชื่อถือสูงและสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำ เครื่องให้คลื่นอัลตราโซนิกสำหรับอุตสาหกรรมทุกรุ่นสามารถปรับให้ทำงานได้ตลอดช่วงแอมพลิจูดตั้งแต่ระดับต่ำไปจนถึงระดับสูงมาก สามารถเดินเครื่องอย่างต่อเนื่องที่แอมพลิจูดสูงถึง 200µm ได้อย่างง่ายดายในการทำงาน 24/7 สำหรับแอมพลิจูดที่สูงกว่านี้ มีโซโนโทรดอัลตราโซนิกที่ผลิตตามข้อกำหนดเฉพาะให้เลือกใช้ ความทนทานของเครื่องให้คลื่นอัลตราโซนิกของ Hielscher ช่วยให้ทำงานได้ 24/7 ภายใต้ภาระงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่มีข้อกำหนดการใช้งานสูง