Ультразвукові рішення для вдосконалення виробництва вакцин

• Ультразвукова обробка використовується на різних етапах підготовки вакцин: для лізису клітин, для гомогенізації клітинних суспензій, для стимулювання росту клітин, для інкапсуляції, для зв’язування ад’ювантних білків тощо.
• Ультразвукові обробники Hielscher використовуються при виробництві антигенів, інкапсуляції та формулюванні, а також на етапі дегазації перед розливанням вакцини у флакони або шприци.
• Hielscher Ultrasonics – ваш досвідчений партнер у сфері надійних ультразвукових систем для фармацевтичної промисловості. Дізнайтеся, на яких етапах виробництва вакцин ультразвук може покращити ваше виробництво!

Виробництво вакцин

Ультразвукова обробка може бути корисною на різних етапах виробництва вакцин. Для виробництва вакцини першим кроком є підготовка самого антигену. Залежно від типу збудника, метод генерації антигену відрізняється: віруси вирощують або на первинних клітинах, таких як курячі яйця (наприклад, для грипу), або на безперервних клітинних лініях, таких як культивовані клітини людини (наприклад, для гепатиту А), а бактерії вирощують у біореакторах (наприклад, Haemophilus influenzae типу b). Рекомбінантні білки, отримані з вірусів або бактерій, також можуть вирощуватися в дріжджах, бактеріях або клітинних культурах. Коли антиген вироблений, він повинен бути вивільнений з клітин, у яких він вирощувався.
Вірус може потребувати інактивації, можливо, без подальшої очистки. Рекомбінантні білки потребують багатьох операцій, що включають ультрафільтрацію та колоночну хроматографію. Залежно від формулювання вакцини, додаються ад’юванти, стабілізатори та консерванти. Ад’юванти посилюють імунну відповідь на антиген, стабілізатори та консерванти збільшують термін придатності.
Під час виробництва вакцин ультразвукова обробка може застосовуватися на різних етапах. Як нетермічний метод обробки, він дозволяє уникнути теплової деградації цінних матеріалів. Нижче наведено найпоширеніші застосування, де ультразвук покращує виробництво вакцин:

Диспергування антигенів

Антигени, такі як фрагменти клітин або білкові антигени, повинні бути однорідно дисперговані в суспензію, полімер або ліпосомну інкапсуляцію, щоб отримати стабільну формулювання вакцини. Ультразвукова обробка довгостроково доведена для підготовки дрібних дисперсій у виробництві фармацевтичних продуктів і тому є визнаною технікою у сучасному виробництві вакцин.
Ад’юванти на основі алюмінію, що складаються з дуже малих первинних частинок, є поширеним типом ад’ювантів, які можуть легко агрегуватися у функціональну одиницю у формулюваннях вакцин. Для поєднання ад’ювантів з антигенами необхідна однорідна розподіл антигену по всій вакцині, що містить алюміній. Ультразвукове диспергування готує однорідні дисперсії антигенів та ад’ювантів (наприклад, Alhydrogel™).

Лізис клітин та екстракція

Антигени, вироблені з мікроорганізмів, повинні бути вивільнені з мікробної клітини. Ультразвукова обробка є доведеною технологією лізису клітин та екстракції. Коригуючи параметри ультразвукової обробки, клітини можна перфорувати або руйнувати так, щоб цільові антигени стали доступними і могли бути ізольовані.
Дізнайтеся, як ультразвукова обробка полегшує вивільнення вірусу у вакцинах на основі клітинних культур!

Інактивація патогенів

Потужний ультразвук застосовується для руйнування та знищення мікроорганізмів, таких як бактерії та віруси. Наприклад, було показано, що ультразвукова деактивація E. coli з подальшим опроміненням є найпотужнішою технікою для підготовки ефективної вакцини проти колібацильозу. [Melamed et al. 1991]
Звичайними техніками для інактивації мікробів є термічна пастеризація та стерилізація, які базуються на тривалому впливі високих температур і часто призводять до термічно індукованої деградації функціональних властивостей. Комбінована обробка ультразвуком та теплом (термосонікація) може прискорити швидкість стерилізації; оскільки інтенсивність та тривалість теплового впливу значно зменшуються, термічна деградація термочутливих сполук (наприклад, білків, антигенів). Ультразвукова стерилізація та пастеризація є економічно ефективними, енергозберігаючими та екологічно безпечними.

Емульсії та суспензії

Вакцинні формули можуть складатися з сумішей води та ліпідів. Оскільки водно-ліпідні формули є незмішуваними, дрібнодисперсну емульсію необхідно отримати, або переборюючи поверхневий натяг крапель, або використовуючи поверхнево-активну речовину. Ультразвукова емульсифікація є добре встановленою технікою для формулювання нано-емульсій / міні-емульсій, подвійних емульсій та емульсій Пікерінга. Наприклад, водонерозчинні ліпопептиди можна ультразвуково суспендувати з антигеном у співвідношенні 1:1 (м/м) у водному розчині.
Крім того, ультразвукову обробку застосовують для зменшення агрегації клітин та рівномірного розподілу окремо диспергованих клітин у суспензії.

Ад’юванти та консерванти

Вакцини зазвичай містять один або кілька ад’ювантів, які використовуються для посилення імунної відповіді. За допомогою ультразвукової обробки мікроволокна ад’ювантів розплутуються та гомогенно диспергуються, так що зв’язування білків на поверхні покращується. Емульсійні системи ад’ювантів широко використовуються в розробці та формулюванні вакцин. Такі емульсійні системи ад’ювантів можна формулювати, використовуючи різні типи емульсій, такі як емульсії «олія у воді» (о/в), «вода в олії» (в/о), «вода в олії у воді» (в/о/в) або білково-стабілізовані емульсії.
Крім того, консерванти додаються для запобігання забрудненню вакцин бактеріями або грибами. Консерванти можуть використовуватися на різних етапах виробництва вакцин.
Використання ультразвукових гомогенізаторів сприяє більш рівномірному та дрібному змішуванню та диспергуванню і, таким чином, є надійним інструментом для більш ефективного виробництва вакцин.

Формулювання та ліпосомальне інкапсулювання

Вакцини, інкапсульовані в ліпосоми, можна вводити перорально, інтраназально, внутрішньом’язово, підшкірно, і вони є вигідним методом доставки вакцини та ад’ювантом, який може покращити цільову доставку та зменшити токсичність інкапсульованих антигенів. Ультразвукова обробка є надійною технікою для інкапсулювання активних сполук у ліпосомальні формули. Читайте тут більше про ультразвукове формулювання ліпосом!
Наприклад, щоб сформулювати ветеринарну вакцину проти хвороби Ньюкасла, Чжао та ін. (2011) підготували малі одношарові везикули (SUV) з фосфатидилхоліну/холестерину за допомогою ультразвукової обробки. Ультразвуково інкапсульована вакцина показала посилений імунний відповідь, вищі титри антитіл IgG та IgM, а також проліферацію Т-клітин та В-клітин.

Дегазування фармацевтичних суспензій

Під час виробництва вакцин та фармацевтичних препаратів і перед пакуванням вакцини та рідини, такі як суспензії, розчини, емульсії та кінцеві формули, необхідно дегазувати. Під час етапу дегазування / деаерації видалення бульбашок газу (наприклад, кисню, діоксиду вуглецю, які захоплені в рідині, відбувається. Ультразвукові хвилі сприяють коалесценції бульбашок газу, захоплених у рідинах. Коалесковані бульбашки мають вищу плавучість і піднімаються до поверхні рідини. Видалення бульбашок газу можна посилити, якщо до судна для ультразвукової обробки прикласти невеликий вакуум. Ультразвукове допоміжне дегазування є легкою та швидкою технікою деаерації водних суспензій.

Інтенсифікація росту клітин

Ультразвукове перемішування під час інокуляції (процесу введення мікроорганізмів у середовище культури) може збільшити ріст клітинних культур. Інтенсивність ультразвукової обробки, температура та час утримання в ультразвукових біореакторах Hielscher можуть бути точно регульовані відповідно до типу клітин та їхніх вимог.
Наприклад, м’яку ультразвукову обробку можна застосовувати для збільшення поглинання глюкози клітинами та, таким чином, стимулювання росту клітинних культур та суспензій. Відомо, що ультразвук підвищує проникність клітин, що, у свою чергу, може посилити обмін поживних речовин / відходів, що призводить до посиленого виробництва вакцин. Таким чином, час виробництва вакцини можна скоротити та/або збільшити вихід білків, що використовуються як вакцини.

Фармацевтичні реактори Hielscher Ultrasonics

Hielscher Ultrasonics спеціалізується на виробництві високопотужних ультразвукових систем і сонобіореакторів для впровадження в НДДКР та промислове виробництво фармацевтичних препаратів (наприклад, вакцин, АФІ).
Ультразвукову обробку можна застосовувати до відкритих посудин, закритих реакторів і безперервних проточних реакторів. Усі частини ультразвукових систем, які контактують із рідким середовищем, виготовлені з нержавіючої сталі, титану або скла. Автоклавувані частини та санітарні з’єднання забезпечують виробництво фармацевтичного класу продуктів.
Інтелектуальне програмне забезпечення автоматично записує параметри процесу ультразвукової обробки на інтегровану SD-карту пам’яті. Точне керування всіма параметрами ультразвукової обробки забезпечує відтворюваність і надійність результату процесу.

Стандартизація виробництва.
Промислові ультразвукові процесори Hielscher Ultrasonics є надзвичайно надійними та можуть точно контролюватися. Усі промислові ультразвукові апарати можна налаштувати для забезпечення повного діапазону від нижніх до дуже високих амплітуд. Амплітуди до 200µm можна легко підтримувати в режимі безперервної роботи 24/7. Для ще вищих амплітуд доступні індивідуальні ультразвукові сонотроди. Надійність ультразвукових апаратів Hielscher дозволяє працювати 24/7 у важких умовах експлуатації та в складних середовищах.