Solid-liquid and gas-liquid interfaces investigation

Lo sviluppo di bioprodotti, in particolare di vaccini, è diventato sempre più rilevante per garantire il benessere della salute pubblica. La produzione di vaccini comprende una serie di fasi ben definite, tra cui processi di upstream e downstream. Nel manufacturing di questi bioprodotti, la formazione di interfacce solido-liquido e gas-liquido riveste un'importanza significativa. Queste interfacce si presentano durante diverse fasi del processo, come lo stoccaggio, il trasporto e la liofilizzazione. Comprenderne l'impatto è cruciale per ottimizzare la formulazione ed evitare i rischi legati all’immunogenicità. Attraverso un’indagine sui fenomeni interfacciali, questa analisi mira a sottolineare i meccanismi controllanti il comportamento dei vaccini in questi contesti. Nel presente studio si è esaminato l'effetto di interfacce selezionate, testando tre tipologie di vaccini: un vaccino a base proteica (PBV), un vaccino a virus attenuato (LAV) e un vaccino a mRNA. I risultati sulle interfacce solido-liquido hanno rivelato importanti conclusioni circa le interazioni dovute alla presenza di silicone, nonché sugli effetti di particelle solide e interfacce ghiaccio-liquido. Inoltre, l'esplorazione sulle interfacce gas-liquido, nonché sui fenomeni di cavitazione, ha fornito esiti cruciali sulla degradazione dei bioprodotti. L'impatto dell’olio siliconico su LAV è risultato particolarmente evidente mentre il contatto statico impiegando dei tubi in silicone, non ha dimostrato una degradazione significativa per nessuno dei vaccini testati. Tuttavia, è emerso una tendenza che indica un aumento della degradazione con rapporti superficie-volume più elevati. Il contatto con biglie di vetro e in acciaio inox, non ha avuto un impatto considerevole sulla degradazione dei bioprodotti; pertanto, gli usuali processi di stoccaggio dove vengono impiegati questi materiali, non ne perturbano la stabilità. L'interfaccia ghiaccio-liquido ha mostrato diversi effetti, con un ruolo cruciale da parte delle velocità di congelamento e scongelamento. LAV non ha presentato degradazione, potenzialmente a causa dell'alta concentrazione di crioprotettori nella sua formulazione. PBV ha subito una notevole degradazione con la velocità di congelamento più rapida che è risultato essere la più dannosa. Il suo adiuvante ha dimostrato un aumento di dimensione a causa di processi di aggregazione in diverse condizioni di congelamento e scongelamento. È doveroso asserire che protocolli personalizzati di congelamento e scongelamento devono essere sviluppati per ciascun prodotto, tenendo in considerazione attentamente le sue caratteristiche peculiari. Le interfacce gas-liquido generate dall'esposizione all'aria e all'azoto gassoso hanno causato degradazione, con LAV che ha rivelato una maggiore degradazione dovuta alla presenza di bolle di aria compressa, probabilmente a causa di reazioni di ossidazione. PBV ha subito un'aggregazione significativa con entrambe le atmosfere. Sotto l'influenza delle interfacce gas-liquido, i vaccini a mRNA hanno mostrato un incapsulamento ridotto e successivamente una notevole degradazione. I fenomeni di cavitazione hanno causato degradazione solo nel vaccino a mRNA danneggiando la struttura degli LNPs. In aggiunta, sono necessarie ulteriori indagini riguardanti i protocolli di congelamento e scongelamento al fine di comprendere i meccanismi prodotto-dipendenti. Inoltre, è ancora fondamentale approfondire il perché differenti stress abbiano un impatto più dannoso su specifici prodotti rispetto ad altri.