[发明专利]使用超声波技术开发疫苗的装置和方法

说明书

发明背景

技术领域

本发明涉及疫苗的开发。特别地，本发明涉及使用超声波技术开发疫苗的装置和方法。

相关技术描述

疫苗研究和开发已经历了水平增长的活动，特别是随着近来生物防御计划的进展。重组基因工程过程已经提供了制造新的及改进的用于治疗疾病的疫苗的潜在的新方法。迄今，此类方法由于各种原因取得有限的成功，且因此许多疫苗仍然经传统方法被生产。

大多数经典疫苗通过制造灭活(杀死的)或减毒(活的)疫苗产品的两种方法中的一种被生成。

灭活疫苗(流感、霍乱、甲型肝炎)通过杀死导致疾病的微生物而被生成。可使用许多不同的灭活方法，包括化学品、辐射或加热。这些疫苗被认为是稳定的且相对安全，因为它们不能转化为有毒(导致疾病的)形式。产品通常不需要冷冻，该性质使它们对于家庭健康护理人士及那些发展中国家中的人士来说可实现且为预期的，因为它们实用于接种在偏远位置或涉及高度移动性活动的人们(如武装部队的成员)。然而，大多数灭活疫苗产生相对弱的免疫应答且必须被不止一次给药。需要多剂量(强化剂)的疫苗可能应用受限，特别是在人们的定期健康护理途径受限的地域。

产生疫苗的第二种经典方法是减毒或活疫苗(麻疹、腮腺炎、风疹)。导致疾病的生物体在特殊的实验室条件下生长，所述实验室条件导致它减弱(loose)它的毒性或导致疾病的特性。用这种方法制备的产品为了保持它们的效力要求特殊的处理和贮存。这些产品产生抗体介导和细胞介导的免疫性，且通常它们仅要求一个强化剂剂量。

虽然活疫苗有一定较高的免疫应答优势，但这种生产方法有一个大的缺点。因为生物体仍然是活的，改变或突变是它们的本性，导致这些产品具有生物体可转化为有毒形式及潜在地可导致疾病的微弱可能性；因此，感染可能作为在处理/加工疫苗时暴露的结果发生或在施用疫苗之后发生。所以，这些疫苗必须被仔细测试并监控。具有受损的免疫系统的患者不能经常被施用活疫苗。

这两种开发和生产疫苗的经典方法不但构成了当今在使用的大部分疫苗，且这些方法继续被用在当今疫苗开发项目中，包括HIV/AIDS疫苗的开发、新近鉴定的肝炎变异株等。

Alliger先前在美国专利第5,582,829号(Alliger)和第6,303,129号(Alliger)中讨论了使用超生波技术制造疫苗。为了制造能够诱导免疫原性应答和/或治疗应答的可利用抗原，Alliger用超声波充分处理了活的细胞、细菌或病毒(即那些完整的且能起作用的)。特殊地，用超声波处理细胞和病毒是为了使潜在的有害细胞和病毒失活并也为了在不进一步处理的情况下使存在的抗原分散以用作疫苗。

Alliger建议，该过程在室温下进行同时将含有开发的疫苗所对抗的微生物(microbe)的样品的温度保持在0到5摄氏度之间。热量被最小化以防止抗原变性。使这些抗原变性会限制它们产生特异性免疫应答的能力，从而减少疫苗潜在的免疫原性作用。Alliger的方法是以特定频率、强度和持续时间传输超声波以通过空化作用(cavitation)破裂及破坏样品中的病毒和细菌、分散可利用的抗原及在不将病毒或细菌的温度升高到会使抗原变性的水平的情况下做到如此。

Alliger进一步声明，时间必须足以使病毒或细胞破裂以致于没有有毒细胞结构残留；为了做到这点，Alliger声明1克培养的细胞通常可要求约3分钟的超声处理。

至于超声处理病毒和细胞，Alliger以约20kHz到约40kHz的频率通过液体介质将超声波传输到微生物样品中。他声明在此频率范围以上，甚至在高输入功率下，空化强度被显著减少，以致于细胞或病毒可能不会被完全分解。Alliger特别声明声波的最小强度应为约1瓦特/平方厘米，且在约20kHz下优选的强度水平为50-175瓦特/平方厘米。

Alliger没有提到为了实现超声波疫苗开发中最高效的结果，使用不同的超声波参数和其他因素所产生的作用，所述其它因素如含有微生物的样品/溶液的体积和将使用的超声波端头(tip)及小瓶/容器的几何形状。因为经典方法和Alliger的方法的不足，仍然存在对装置和方法的需求，所述装置和方法可生成可以产生较强免疫应答的灭活疫苗，且可生成用于疫苗开发的不能转化回有毒株的减毒微生物。

发明概述