Hvorfor skal vacciner nedkøles?

Vacciner skal opbevares under specifikke forhold for at undgå nedbrydning. Disse betingelser defineres normalt af producenten. På tværs af fremstillings-, distribution-, opbevarings- og i sidste ende administrationstrin skal disse betingelser overholdes, og denne proces er kendt som koldkæden.

Hvis kølekæden brydes på et hvilket som helst tidspunkt under transport eller opbevaring via eksponering for tempererede ekstremer, kan vaccinens styrke muligvis reduceres, eller vaccinen kan blive helt ineffektiv.

Langt størstedelen af ​​vacciner skal afkøles ved mellem 2-8 grader Celsius, med et foretrukket gennemsnit på 5 grader Celsius med minimale udsving. Specielt designet laboratoriekøleskabe bruges normalt til dette formål. Disse køleskabe forholdsvis minimale temperatursvingninger på tværs af dage og årstider, præsenterer ingen ekstreme temperaturer på nogen indvendig overflade og kan være forsynet med et eksternt temperaturdisplay, der automatisk logger den interne temperatur med bestemte tidsintervaller.

Mange levende vacciner tåler frysning. Afhængigt af den specifikke producentens anvisninger fryses nogle levende vacciner ved mellem -15 og -50 grader Celsius.

De fleste ikke-replikerende vacciner, såsom inaktiverede vira eller bakterier, oprensede proteinunderenheder, kulhydratantigener og rekombinante subenhedsproteinantigener indgives sammen med adjuvanser, såsom aluminiumsalte. Aluminiumsalte er blevet brugt i vacciner overalt i verden i næsten et århundrede. Aluminiumsalte danner en ionbinding med antigenet i vaccinen, hvilket forbedrer stabiliteten og styrken massivt.

I de senere år er aluminiumsalt-adjuvanser blevet brugt til at forbedre værtsimmunrespons efter administration sammen med en vaccine. Aluminiumsalte virker på monocytter, makrofager og granulocytter for at inducere cytokiner, hvilket genererer et lokalt immunstimulerende miljø. De kan også inducere lokal nekrose af stromaceller, hvilket forårsager frigivelse af urinsyre, som derefter aktiverer inflammasomer.

Under alle omstændigheder er aluminiumsalte meget følsomme over for skader ved frysning, da fryse-tø-cyklusser forårsager aggregering og sedimentering af de kolloide partikler. Høje temperaturer forårsager næsten ingen effekt på strukturen af ​​aluminiumgelen.

Faktisk er skader på fryser ofte langt mere virkningsfulde end varme-relaterede skader på vacciner, selvom de fleste producenter anbefaler ikke at lade dem sidde ved stuetemperatur i mere end tredive minutter, undtagen i nogle specielle tilfælde. Ved ekstreme temperaturer, der nærmer sig og over 45 grader C, bliver proteinerne, der er til stede i vaccinen, denatureret relativt hurtigt og mister til sidst fuldstændig styrke, da antigenens struktur ikke længere er til stede.

Kumar et al. (1982) fandt ud af, at en stivkrampevaccine kunne overleve ved temperaturer på 35 grader C i flere uger, mens de ved 45 grader C oplevede et 5% tab i styrke pr. Dag i de første to ugers opbevaring. Ved udsættelse for temperaturer på 60 grader C blev vaccinen gjort fuldstændig ineffektiv efter tre til fem timer. Omvendt mistede en stivkrampevaccine omkring 30% styrke ved opbevaring ved -30 grader C i tolv timer.

Proteinerne, der er til stede i vaccinen, kan beskadiges direkte ved frysetøningscyklusser ved hjælp af flere mekanismer. Under hurtig frysning dannes der små iskrystaller, som nødvendigvis udviser et større overfladeareal for proteinerne og således er mere tilbøjelige til at komme i kontakt, hvilket forårsager skader og delvis udfoldning.

Større iskrystaller forårsager mere drastisk skade, opslugter proteinerne og potentielt beskadiger vaccinebeholderen. Ved optøning udøver omkrystallisationsprocessen spændinger og forskydningsspænding på proteinerne.

Opbevaring af vacciner ved kølige temperaturer mindsker også behovet for andre konserveringsmidler og mindsker risikoen for bakterievækst inden for vaccinen. Forskellige andre kemikalier kan være til stede i en vaccine, såsom spor af antibiotika fra fremstillingsprocessen, stabilisatorer, såsom sorbitol, og surhedsregulatorer, såsom histidin, som alle igen kan blive påvirket af ekstreme temperaturer.