PRODUÇÃO DE VACINAS FARMÁCIA E BIOQUÍMICA – 10ºSEMESTRE

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1 PRODUÇÃO DE VACINAS FARMÁCIA E BIOQUÍMICA – 10ºSEMESTRE
ENZIMOLOGIA E TÉCNICAS DE FERMENTAÇÃO PROFª ENILENE GRUPO ADRIANA VIOLA CLAUDIA DOMINGUES GUSTAVO GERALDI MARCO BOTACINI NANCI RIBEIRO VANDERLEI PRADO APRESENTAÇÃO MARCO BOTACINI NANCI RIBEIRO VANDERLEI PRADO

2 I. INTRODUÇÃO II. OBJETIVO
A vacinação tornou-se ao longo do tempo uma maneira eficaz de combater várias doenças e mediante a este quadro, implicou a necessidade da produção industrial e no desenvolvimento de tecnologias adequadas para atender a demanda. II. OBJETIVO Este trabalho mostra a produção em larga escala de algumas vacinas bacterianas por processo fermentativo e informações gerais sobre imunidade e vacinas virais.

3 III. PRINCIPAIS TIPOS DE IMUNIDADES IV. VACINAS BACTERIANAS
Imunidade Passiva é a transferência de anticorpo produzidos por um indivíduo a outro e este terá proteção imediata. Existe duas formas de aquisição: Natural e Artificial. III.I Imunidade Passiva Natural: É a transferência de anticorpos maternos pela placenta. III.II Imunidade Passiva Artificial: Os anticorpos são injetados no organismo, proporcionando a proteção imediata contra o patógeno. IV. VACINAS BACTERIANAS As vacinas bacterianas podem ser produzidas a partir de microorganismos atenuados ou mortos, toxinas neutralizadas, ou simplesmente utilizando componentes de cápsula, membrana ou parede bacterianas. Vejamos alguns exemplos: O BCG é produzida a partir do Mycobacterium bovis atenuado. A vacina contra a cólera é produzida a partir de bactérias mortas. Existem vacinas conjugadas que são na verdade moléculas, em geral polissacarídeos conjugados com toxóides tetânico, diftérico, proteínas de membranas externas ou membranas capsulares. A conjugação tem por objetivo aumentar a capacidade imunogênica da vacina.

4 V. ALGUNS TIPOS DE VACINAS BACTERIANAS PARA HUMANOS
PROTEÇÃO CONTRA MICRORGANISMO EMPREGADO NO PREPARO COMPOSIÇÃO BÁSICA DA VACINA Tétano Clostridium tetani Exotoxina inativada (toxóide) Meningite meningocócia C Neisseria meningitidis (sorogrupo C) Polissacarídeos capsulares Peste Yersinia pestis Bactéria inativada Tuberculose Câncer da bexiga Mycobacterium bovis Microrganismo atenuado Cólera Vibrio cholerae Microrganismo inativado ou atenuado Coqueluche (pertussis) Bordetella pertussis Microrganismo inativado Difteria Corynebacterium diphteriae Febre tifóide Salmonella typhi Pneumonia lobar, broncopneumonia, otite e mastoidite Diplococcus pneumoniae

5 VI. TIPOS MAIS COMUNS DE VACINAS VIRAIS PARA USO HUMANO
PROTEÇÃO CONTRA MICRORGANISMO EMPREGADO NO PREPARO COMPOSIÇÃO BÁSICA DA VACINA Poliomelite Poliovirus Vírus inativado e vírus atenuado Varíola Poxvirus Vírus atenuado Raiva Lyssavirus Vírus Inativado Rubéola Rubivirus Caxumba Paramyxovirus Influenza Influenzavirus Vírus vivo ou inativado Sarampo Morbillivirus As vacinas produzidas contra os vírus podem ser de dois tipos: Atenuada e Inativada A vacina atenuada é aquela em que o vírus encontra-se vivo porém, sem capacidade de produzir a doença. (caxumba, febre amarela, poliomielite, rubéola, sarampo, tríplice viral, varicela e varíola). A vacina inativada contém o vírus inativado por agentes químicos ou físicos, ou subunidades e fragmentos obtidos por engenharia genética.

6 VII. PROCESSO FERMENTATIVO NA PRODUÇÃO DE VACINAS
VII a) Alguns fatores são importantes na produção específica de algumas vacinas: Volume de cultivo necessário para a produção de uma dose humana total de vacina; Condução dos processos fermentativos correspondentes (ex: pH, temperatura) Concentração de microrganismos ou antígenos obtidos; Vias de aplicações das vacinas (tifo e cólera – via parenteal e oral), pois possuem valores distintos de volume de cultivo. Etapas de purificação do antígeno posterior à fermentação: quanto maior o número requerido para uma pureza especificada, tanto maior será o volume de cultivo destinado à uma dose humana total. IMAGENS RETIRADAS DO INSTITUTO BUTANTÃ – PRODUÇÃOD DE VACINAS

7 dose humana total (dht) de algumas vacinas bacterianas e virais.
VII b) Tabela com valores aproximados de volumes de cultura para o preparo de uma dose humana total (dht) de algumas vacinas bacterianas e virais. Tipo de vacina Inoculações por dht mL de cultura por dht Pertussis 3 1,0 Difteria 0,3 Tifo (via oral) 2 2,0 Tifo (via parenteral) 0,02 B.C.G. 1 0,02 a 0,1 Tétano Varíola 0,03 Cólera (via parenteral) 0,2 Cólera (via oral) Sarampo (atenuada) 0,003 Sarampo (inativada)

8 VIII. PRODUÇÃO EM GRANDE ESCALA – POSSÍVEIS OBSTÁCULOS
No início a produção de vacinas era realizadas em escala laboratorial, o que permite pequenas quantidades. Muitas vezes o processo laboratorial fica com custo elevado quando a demanda é grande e ainda, em muitos processos, não é possível realizar uma produção em grande escala pelos seguintes motivos: A maior parte do desenvolvimento são feitos em organizações sem fins lucrativos ou com apoio governamental; Requer profissional capacitado com conhecimentos em produções de grande escala e isto custa caro; Enquanto o volume de cultivo em outros processos fermentativos (antibióticos), compreendem várias dezenas de milhares de litros em uma só batelada, na produção de vacinas requer apenas o emprego de fermentadores das dimensões de um piloto, o que aumenta o tempo e o custo da produção. Portanto, torna-se inviável; Vacinas virais preparadas rotineiramente com matéria-prima (pele de bezerro e ovos de galinha), tornam-se problemáticas quando preparadas em grande escala; Condições complexas de cultivo de bactérias patogênicas e vírus; A produção de vacinas necessita estar paralelamente ligada à ciência; Automação industrial é um fator que ajudaria a ampliação destes processos.

9 IX. PROCESSO UNITÁRIO DA PRODUÇÃO DE VACINAS
Operações Unitárias (tratamento posterior à fermentação) tanto para produção de vacinas bacterianas como virais acometem: Meios de cultura com composição complexa; Os volumes de meio de cultivo utilizados na produção industrial de vacinas (25 a L) são pequenos em relação a outros processos; Temperatura de cultivo: para bactérias e células de tecidos se situam ao redor de 37ºC; pH ótimo das fermentações (geralmente 7,5); Temperatura favorável à proliferação dos microrganismos; Assepsia na condução do processo; Patogenicidade dos microrganismos envolvidos no preparo de vacinas; Proteção especial do operador para evitar infecções acidentais; Efeitos colaterais decorrentes da aplicação da vacina devem ser minimizados, pois vacina é medicamento preventivo; Os primeiros efeitos são observados em animais de laboratórios, portanto é impossível avaliar a potência da vacina durante o processo de cultivo; Curva de crescimento do microrganismo de interesse (obtidas pelas leituras de densidade óptica);

10 CLASSIFICAÇÃO E PROCESSOS DE PRODUÇÃO VACINAS PARTICULADAS:
X. VACINAS BACTERIANAS CLASSIFICAÇÃO E PROCESSOS DE PRODUÇÃO Classificação: É dada de acordo com a localização do antígeno como: PARTICULADA NÃO-PARTICULADA Processos: Durante a produção da vacina, os tratamentos finais da cultura do microrganismo correspondente diferem, de acordo com o grupo ao qual pertence o imunobiológico. Vejamos abaixo a classificação das vacinas bacterianas quanto à localização do antígeno, com alguns exemplos: VACINAS PARTICULADAS: Pertussis (coqueluche) Cólera Febre tifóide B.C.G. VACINAS NÃO-PARTICULADAS: Toxóides Diftérico Tetânico Estafilocócico Pertussis (celular)

11 XI. ESQUEMA DA PRODUÇÃO DA VACINA BACTERIANA PERTUSSIS
Bortella pertussis é o microrganismo causador da coqueluche; Bacilo gram-negativo; Meio cultivo semi-sólido complexo contendo sangue de carneiro; Este meio é usado durante os estágios iniciais de preparo do inóculo seguido do cultivo em suspensão ou profundidade; O processo de produção da vacina pertussis celular compreende as etapas citadas abaixo:

12 XII. PROCESSO FERMENTATIVO DA VACINA PERTUSSIS
XII a) INÓCULO Inicialmente preparado pela ressuspensão do microrganismo liofilizado em soro fisiológico, seguido de um espalhamento da suspensão resultante sobre o meio contendo sangue de carneiro (Bordet-Gengou); A incubação é realizada a 35ºC durante 96 horas; As colônias formadas são novamente suspensas com o soro citado e um novo cultivo é realizado em outros tubos contendo o meio de Bordet-Gengou durante 48 horas a 35ºC; Existe ainda para o preparo do inóculo duas etapas de cultivo de bactéria em erlenmeyers agitados com meio que não contém sangue ( Stainer-Scholte) durante 24horas a 35ºC; A relação entre o volume de meio e a capacidade do frasco sempre está entre 0,2 e 0, %, dependendo do fermentador ou do pré-fermentador. Pode acontecer a proliferação de bactérias e fungos que poderão contaminar de várias formas. Adiciona-se os meios tioglicolato (detecta contaminantes anaeróbios) ou Brewer e caseína de soja (detecta possíveis fungos); Amostras do fermentador e da vacina final (0,5 mL) são colhidas após cada etapa de preparo do inóculo. São adicionados meios citados e se não apresentar turvações após incubação 35ºC = ausência contaminantes e são chamados: TESTES DE ESTERILIDADE; A Bortella pertussis não prolifera nestes meios citados; Provas importantes para liberar a vacina são: Toxidez e Potência (ratos).

13 XII b) FERMENTAÇÃO O cultivo submerso da Bordetella pertussis em fermentador apresenta um problema, pois as bactérias tendem a se adsorver nas superfícies das bolhas de ar e com isso o microrganismo é arratado para a superfície livre do meio e para de se reproduzir; Não é recomendada a utilização de antiespumante na produção da vacina pertussis, pois aumenta a toxidez no produto final; pH do meio apresenta um aumento constante entre 7,0 e 7,5, até 8,0 a 8,6. Esta é a fase estacionária de crescimento. Remover as chicanas ou defletores da parede da dorna (fig. A). Trata-se de um sistema que evita a flotação de bactérias, pois a aeração é reduzida eficientemente; Deve-se evitar a turbulência do meio (fig. B); Dispensa antiespumante; Boa homogeneidade. LEGENDA DA FIGURA Sistema de agitação e aeração para o cultivo submerso de Bordetella pertussis (A) e para cultivos com anti-espumante (B). e = entrada s = saída de ar esterilizado respectivamente

14 XII c) FILTRAÇÃO E DESTOXIFICAÇÃO
A etapa de filtração tangencial, no processo de produção, visa separar as bactérias do meio de cultura. Estas estão ressuspensas em soro fisiológico e destoxificadas com formaldeído;

15 XIII. IMAGENS DE ALGUNS SISTEMAS DE AGITAÇÃO E BIORREATORES USADOS NO CULTIVO DE CÉLULAS ANIMAIS
Sistemas de agitação para biorreatores de cultivo de células animais: a = vibromixer, b= agitador tipo palheta, c= agitador com hélice marítima, d= agitador tipo cela, e= agitador de cesto com fibras ocas, f= tubo de aspiração. Biorreator com dorna de vidro e sistema de agitação “Cell-Lift” (capacidade total de 5 litros).

16 XIV. CONCLUSÃO Concluímos que a produção de vacinas, seja ela de origem bacteriana ou viral, possui rigorosos procedimentos que devem ser cumpridos pelos laboratórios. Estes, necessitam de recursos financeiros do governo e profissionais com sólidos conhecimentos, tanto para a produção quanto para o desenvolvimento de novas tecnologias conforme os surtos patogênicos, endêmicos e pandêmicos que a população apresentar. Porém, nem sempre esta necessidade é suprida devido ao baixo investimento nesta área e a produção em grande escala fica a desejar, principalmente nos países em desenvolvimento.

17 LEVEM AS CRIANÇAS PARA SEREM VACINADAS EM TODAS AS CAMPANHAS E PERMITA QUE ELAS VIVAM O AMANHÃ DE MANEIRA SAUDÁVEL E SEM SEQUELAS.

18 XV. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BIER, O. Microbiologia e Imunologia. 24. ed. São Paulo. Melhoramentos COHEN, S.M.; WHEELER, M. Pertussis Vaccine Prepared with Phase-I Cultures Grow in Fluid Medium. American Journal of Public Health. V.36, p , 1946. CHISTI, Y.; MOO-YOUNG,M. Aeration and Mixing in Vortex Fermenters. J. Chem. Tech. Biotechnol., vol.58, p , 1993. LIMA ALMEIDA, U.; AQUARONE, E.; BORZANI, W.; SCHMIDELL, W. Biotecnologia Industrial – Processos Fermentativos e Enzimáticos, Editora EDGARD BLUCHER LTDA. vol. 3, cap. 13, p , 2001.