Vaccinproductie mogelijk gemaakt door vacuüm 24 februari 2021

Het gebruik van vacuüm voor vriesdrogen in de farmaceutische industrie is bekend, maar er zijn verschillende stappen in de synthese waarbij vacuüm cruciaal is.

Zuivering binnen het productieproces is van cruciaal belang en een ultrahogesnelheidscentrifuge wordt gebruikt om deze stap te vergemakkelijken. De verschillende bezinkingscoëfficiënten of drijfvermogensdichtheden van de bestanddelen van het mengsel maken het zuiveringsproces mogelijk. Hoge toerentallen van meer dan 30.000 tpm zijn vereist om een volledige scheiding van de actieve soorten en ongewenste verontreinigingen te verkrijgen. Zulke hoge toerentallen veroorzaken luchtwrijving in het mengsel en leiden tot warmteontwikkeling, waardoor de actieve componenten beschadigd raken. Het gebruik van een hoogvacuümpompsysteem met een turbomoleculaire pomp (TMP) en idealiter een droge vacuümpomp maakt het mogelijk om warmte uit het mengsel te halen, zoals hieronder afgebeeld. 

De kritieke bestanddelen van vaccins zijn actieve micro-organismen en enzymen, die levend zijn en zo moeten blijven om effectief te zijn. 
 
Het afgewerkte levende vaccin wordt gemengd met een stabilisator op waterbasis om een suspensie te vormen, waarna het materiaal wordt bevroren. Vervolgens wordt met een beetje warmte een vacuüm toegepast, zodat het ijs verandert van vast in damp of sublimeert. Door de lage temperatuur van het sublimatieproces blijven de vaccincomponenten actief en onbeschadigd. 
 
Het onderstaande fasediagram voor water illustreert hoe het vaste ijs bij lage druk direct in een damp verandert, zonder tussentijdse vloeibare fase. 

Het gevriesdroogde vaccin kan worden afgesloten en onder vacuüm worden bewaard; dit biedt de voordelen van een lange houdbaarheid, snelle oplossing met verdunningsmiddel tijdens het gebruik en ongewijzigde hersteleigenschappen. Het is momenteel de meest gebruikte methode om levende vaccins te bewaren.

Vóór het transport en de dosering wordt het vaccin in glazen flacons gedoseerd. De juiste keuze van glas is cruciaal om de effectiviteit van het vaccin te behouden. Alleen glas met een laag borosilicaatgehalte heeft de hoge chemische stabiliteit die nodig is om de langetermijnstabiliteit van het vaccin te bereiken. Het heeft een uitstekende weerstand tegen thermische uitzetting en inkrimping, wat essentieel is voor langdurige opslag bij temperaturen onder de omgevingstemperatuur.

Vacuüm is vereist in twee fasen van de productie van borosilicaatflacons:

• Het smeltproces om lucht uit het glas te verwijderen, gewoonlijk bij een druk van ongeveer 50 mbar. Glasstof en hoge temperaturen moeten worden aangepakt, en traditioneel waren vloeistofringpompen de standaard. Maar om de bedrijfskosten te verlagen, worden steeds vaker zowel olieschotten- als schroefpompen gebruikt. Droge schroefpompen bieden een olievrij alternatief.

• Het gietproces vereist vacuümniveaus van ongeveer 100 mbar. Korte pompstilstandtijden en een continue werking zijn van cruciaal belang en ook hier worden steeds vaker olieschottenpompen, schroefpompen en droge schroefpompen gebruikt. 

Zoals gezegd moet het eerste goedgekeurde vaccin, Pfizer BioNtech, worden bewaard bij -60 °C. Het handhaven van deze temperatuur vormt een aanzienlijke uitdaging. Het gebruik van Vacuum Insulation Panel (VIP)-technologie biedt een methode om deze temperaturen op een energie-efficiënte manier te handhaven. VIP biedt een zeer lage thermische geleidbaarheid van 0.004 W (m.K), met een typische containerwanddikte van 25 – 60 mm. Ter vergelijking: conventionele minerale wol van 150 mm dikte zou een waarde hebben van 0,04 W (m.K).

Dit resulteert niet alleen in een hoger rendement, maar ook in meer opslagruimte in de koeleenheid.

Deze technologie heeft ook uitgebreidere toepassingen voor het isoleren van oudere gebouwen zonder aanzienlijk verlies van binnenruimte, terwijl de koolstofvoetafdruk aanzienlijk wordt verlaagd.

• De VIP-structuur bestaat uit drie delen: isolatiemateriaal, een gasadsorptiemateriaal (Getter) en een gesloten isolatiefolie (barrière). Deze veilige isolatiebarrière wordt voor het afdichten tot een hoog vacuümniveau gepompt en biedt daardoor uitzonderlijke isolatie-eigenschappen. 

Hieronder ziet u een typisch vacuümsysteem:

Het snelle voorvacuümpompsysteem minimaliseert de tijd voordat de diffusiepomp wordt ingeschakeld om de panelen snel te draaien.

• Het gebruik van een hoogvacuümpompsysteem in combinatie met een ultrahogesnelheidscentrifuge maakt vaccinzuivering mogelijk terwijl het schadelijke effect van warmte op het product tot een minimum wordt beperkt.
• Vacuümvriesdrogen biedt langdurige bulkopslag voordat het wordt overgebracht naar doseerflacons.
• De productie van flacons is afhankelijk van een vacuüm voor het verwijderen van lucht tijdens het smeltproces en bovendien is het vacuüm essentieel voor het uniform vormen van de flacons.
• Vacuümisolatiepaneeltechnologie zorgt voor betrouwbare en energiezuinige lage temperaturen, cruciaal voor de langetermijnstabiliteit van sommige vaccins.