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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

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I. INTRODUÇÃOA 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.

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III. PRINCIPAIS TIPOS DE IMUNIDADESImunidade 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 BACTERIANASAs 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.

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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

TuberculoseCâncer da bexiga

Mycobacterium bovis Microrganismo atenuado

Cólera Vibrio cholerae Microrganismo inativado ou atenuado

Coqueluche (pertussis) Bordetella pertussis Microrganismo inativado

Difteria Corynebacterium diphteriae Exotoxina inativada (toxóide)

Febre tifóide Salmonella typhi Microrganismo inativado

Pneumonia lobar, broncopneumonia, otite e mastoidite

Diplococcus pneumoniae Polissacarídeos capsulares

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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 Vírus atenuado

Caxumba Paramyxovirus Vírus atenuado

Influenza Influenzavirus Vírus vivo ou inativado

Sarampo Morbillivirus Vírus atenuado

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.

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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

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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 3 0,3

Tifo (via oral) 2 2,0

Tifo (via parenteral) 2 0,02

B.C.G. 1 0,02 a 0,1

Tétano 3 0,3

Varíola 1 0,03

Cólera (via parenteral) 2 0,2

Cólera (via oral) 2 2,0

Sarampo (atenuada) 1 0,003

Sarampo (inativada) 3 1,0

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VIII. PRODUÇÃO EM GRANDE ESCALA – POSSÍVEIS OBSTÁCULOSNo 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.

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IX. PROCESSO UNITÁRIO DA PRODUÇÃO DE VACINASOperações 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 3.500 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);

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X. VACINAS BACTERIANAS

CLASSIFICAÇÃO E PROCESSOS DE PRODUÇÃOClassificação: 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 tifóideB.C.G.

VACINAS NÃO-PARTICULADAS:

ToxóidesDiftéricoTetânico

EstafilocócicoPertussis (celular)

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XI. ESQUEMA DA PRODUÇÃO DA VACINA BACTERIANA PERTUSSIS

ETAPAS DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DA

VACINA

PREPARO DO INÓCULO FERMENTAÇÃO FILTRAÇÃO E

DESTOXIFICAÇÃO

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:

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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 0,25 5%, 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).

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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

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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;

www.netzsch.com.br/filtros/imagens/fotomaq2a.jpg

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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).

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XIV. CONCLUSÃOConcluímos 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.

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

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XV. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. BIER, O. Microbiologia e Imunologia. 24. ed. São Paulo. Melhoramentos. 1985.

2. COHEN, S.M.; WHEELER, M. Pertussis Vaccine Prepared with Phase-I Cultures Grow in Fluid Medium. American Journal of Public Health. V.36, p. 371-376, 1946.

3. CHISTI, Y.; MOO-YOUNG,M. Aeration and Mixing in Vortex Fermenters. J. Chem. Tech. Biotechnol., vol.58, p.331-336, 1993.

4. LIMA ALMEIDA, U.; AQUARONE, E.; BORZANI, W.; SCHMIDELL, W. Biotecnologia Industrial – Processos Fermentativos e Enzimáticos, Editora EDGARD BLUCHER LTDA. vol. 3, cap. 13, p. 307-345, 2001.

5. www.butantan.gov.br

6. www.netzsch.com.br

7. www.unimedjp.com.br

8. www.vacinas.org.br