L’importante ruolo delle pompe nello sviluppo e nella produzione dei vaccini

Gli esseri umani devono affrontare una miriade di minacce patogene, dall’influenza comune e stagionale agli agenti che causano malattie più aggressive, come la poliomielite, il morbillo e, più recentemente, il COVID-19. Gli agenti che portano a queste condizioni sono in genere virus o cellule batteriche e, a seconda della loro modalità di attacco, può essere difficile per l’organismo umano rispondere in modo sufficientemente rapido ed efficace per prevenire la malattia.

Per preparare e potenziare l’efficacia della risposta del sistema immunitario a questi agenti patogeni, una misura preventiva comune è la somministrazione di vaccini. I vaccini sono disponibili in diverse forme e ognuna di esse ha lo scopo di stimolare la risposta immunitaria del corpo umano alla presenza degli agenti patogeni, garantendo che la salute dell’ospite non venga messa a rischio durante il processo di vaccinazione. È questo risultato desiderato e necessario che porta a cicli di sviluppo dei vaccini di diversi mesi o addirittura di diversi anni. Con cicli di sviluppo così lunghi, è fondamentale prestare molta attenzione all’hardware utilizzato lungo l’intero percorso dei fluidi in ogni fase di sviluppo, per garantire che i batch di vaccino rimangano vitali e forniscano una resa elevata, riducendo al minimo il rischio di contaminazione.

Le fasi tipiche dello sviluppo di un vaccino

Lo sviluppo di un vaccino inizia tipicamente con l’identificazione dell’effettiva minaccia patogena. Una volta identificato l’agente patogeno, la ricerca può iniziare a determinare la forma più efficace di un vaccino, che comprende i seguenti aspetti:

• i vaccini vivi-attenuati sono costituiti da versioni indebolite dell’agente patogeno vero e proprio. A causa della somiglianza della versione attenuata dell’agente patogeno con l’agente patogeno vero e proprio, i vaccini vivi-attenuati sono in genere molto efficaci nello stimolare una risposta immunitaria duratura. Tuttavia, comportano dei rischi, soprattutto per i riceventi che potrebbero avere problemi di salute latenti che ostacolerebbero una risposta immunitaria sana.
• I vaccini inattivati sono in genere costituiti da agenti patogeni completamente inattivi. Pur essendo più sicuri per una base di riceventi più ampia, sono anche tipicamente meno efficaci nello stimolare una risposta immunitaria duratura e quindi richiedono spesso dei richiami per garantire che la risposta del sistema immunitario dei destinatari sia completamente preparata a rispondere alla presenza di agenti patogeni vivi.
• I vaccini a subunità, ricombinanti, polisaccaridici e coniugati sono sviluppati utilizzando frammenti specifici degli agenti patogeni. Questi frammenti sono solitamente associati ad aree o caratteristiche dell’agente patogeno che innescano la risposta immunitaria naturale dell’ospite. Per la loro natura, questi vaccini sono generalmente molto sicuri per il ricevente e molto efficaci nell’adescare il sistema immunitario dell’ospite affinché risponda in modo aggressivo quando avverte la presenza di questi frammenti.
• I vaccini tossoidi sono costruiti attorno alle versioni inattivate delle tossine rilasciate dagli agenti patogeni una volta entrati in contatto con il corpo umano. Servono a preparare il sistema immunitario umano a identificare più rapidamente la presenza delle tossine e a concentrare la risposta immunitaria nell’area in cui si trova la tossina. Questi tipi di vaccini possono talvolta avere un’efficacia limitata e richiedono quindi dei richiami per mantenere il livello di efficacia necessario per un’adeguata risposta immunitaria.

Una volta identificato il tipo di vaccino adatto, il vaccino deve entrare in un ciclo di produzione rigoroso e complesso. Le fasi di questo ciclo possono essere generalmente descritte come segue:

1. Coltivazione - durante questa fase, il batch di semi di agenti patogeni viene coltivato e fatto crescere per produrre batch molto più grandi dell’agente patogeno. In questa fase si devono considerare, monitorare e controllare fattori quali la temperatura, il pH, l’equilibrio dei nutrienti, ecc.
2. Chiarificazione/purificazione - una volta prodotta la quantità desiderata di agente patogeno, il batch viene sottoposto a un processo che rimuove tutte le tracce del terreno di supporto. In questo modo l’agente purificato è pronto per la fase successiva di sviluppo e, infine, per il confezionamento e la distribuzione.
3. Preparazione per il riempimento/confezionamento - durante questa fase, vengono adottate tutte le misure necessarie (per esempio, l’inattivazione) per preparare il contenuto del batch alle fasi finali della produzione e per garantire la sicurezza dell’ospite.
4. Riempimento/confezionamento - in questa fase il vaccino viene spesso riempito in siringhe e fiale per il consumo finale. Vengono adottate misure per garantire la stabilità e la vitalità del prodotto finito e si presta molta attenzione alla sicurezza degli ospiti.

Trasferimento del contenuto del vaccino durante il ciclo di produzione

Ogni fase del ciclo di produzione richiede un trasferimento accurato del fluido del batch. Data la natura della maggior parte dei vaccini, che spesso contengono agenti patogeni attivi o inattivi, e poiché è la presenza di questi agenti che causano la malattia a consentire l’efficacia dei vaccini, è fondamentale che le apparecchiature e l’hardware utilizzati lungo il percorso del fluido siano progettati per mantenere la vitalità degli agenti patogeni.

Poiché i vaccini tipici sono sensibili al livello di forze di taglio a cui sono esposti, le tecnologie di pompe come le nostre teste possono essere opzioni di pompe molto efficaci. Gli azionamenti sono dotati di custodie in acciaio inossidabile per una facile pulizia e le teste delle pompe Cytoflow sono teste peristaltiche dotate di un esclusivo design del rullo convesso e del letto del tubo concavo che riduce il taglio e ha dimostrato in studi indipendenti di migliorare la resa complessiva, riducendo al minimo i danni al contenuto cellulare o virale del vaccino. Quando queste unità e teste di pompaggio sono abbinate a tubi che hanno i requisiti normativi necessari e che offrono la durata necessaria per ogni fase di sviluppo del vaccino, è possibile ottenere rese elevate di prodotto finito.

Nelle applicazioni in cui potrebbero essere presenti pressioni più elevate, come per esempio durante una fase di filtrazione a flusso tangenziale (TFF) del processo di purificazione, il sistema di pompaggio consigliato prevede l’accoppiamento dell’azionamento della pompa di processo Masterflex L/S, precedentemente evidenziato, con l’innovativa testa della pompa Quattroflow™. Questa esclusiva testa di pompa a membrana a quattro camere supporta pressioni elevate, mantenendo le caratteristiche di basso taglio necessarie a garantire un’elevata resa di materiale vaccinale vitale per ogni batch trattato.

Per le applicazioni in cui vengono utilizzati solo frammenti di patogeni e in cui il mantenimento dell’integrità virale o batterica non è così importante, l’utilizzo di un azionamento di processo Masterflex L/S o I/P in acciaio inossidabile accoppiato a una più tradizionale testa della pompa Easy-Load ^® II vale la pena essere preso in considerazione. Questa opzione di azionamento e testa ben accettata offre prestazioni affidabili della pompa peristaltica a un prezzo più accessibile rispetto alle opzioni Cytoflow o Quattroflow precedentemente evidenziate. Grazie al suo design facile da usare, è spesso la prima scelta di molti clienti in tutto il mondo.

Vantaggiosamente, sia le soluzioni tradizionali di pompa peristaltica che utilizzano la testa della pompa Cytoflow e la testa della pompa Easy-Load II, sia l’opzione della testa della pompa Quattroflow a più alta pressione, si prestano bene alle applicazioni monouso, con conseguenti tempi di inattività ridotti al minimo e maggiori risparmi sui costi.

Sfruttare le tecnologie delle pompe per ottenere vantaggi reali nello sviluppo dei vaccini

Come già detto, lo sviluppo dei vaccini è un processo complesso che richiede molto tempo, e che deve garantire rese elevate con una contaminazione e tempi di inattività minimi. Scegliendo un sistema di pompe Masterflex idealmente adattato a queste applicazioni impegnative, chi è coinvolto nello sviluppo di vaccini può realizzare risparmi sui costi e sfruttare le caratteristiche intrinseche di facilità d’uso che molti nel settore industriale apprezzano. Insieme all’ampia scelta di tubi Masterflex, esiste sicuramente una soluzione Masterflex per ogni esigenza di trasferimento o erogazione di fluidi durante il ciclo di sviluppo del vaccino.

Immagine del vaccino: Angelo Esslinger presso Pixabay