Γιατί τα εμβόλια πρέπει να ψυχθούν;

Τα εμβόλια πρέπει να αποθηκεύονται σε συγκεκριμένες συνθήκες για να αποφευχθεί η υποβάθμιση. Αυτές οι συνθήκες ορίζονται συνήθως από τον κατασκευαστή. Σε όλα τα στάδια της κατασκευής, της διανομής, της αποθήκευσης και της τελικής χορήγησης, αυτές οι συνθήκες πρέπει να τηρούνται και αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως η ψυχρή αλυσίδα.

Εάν η ψυχρή αλυσίδα σπάσει σε οποιοδήποτε σημείο κατά τη μεταφορά ή την αποθήκευση, λόγω έκθεσης σε εύκρατα άκρα, τότε η ισχύς του εμβολίου μπορεί να μειωθεί ή το εμβόλιο μπορεί να καταστεί εντελώς αναποτελεσματικό.

Η συντριπτική πλειονότητα των εμβολίων πρέπει να ψύχεται μεταξύ 2-8 βαθμών Κελσίου, με προτιμώμενο μέσο όρο 5 βαθμών Κελσίου με ελάχιστες διακυμάνσεις. Τα ειδικά σχεδιασμένα ψυγεία εργαστηρίου χρησιμοποιούνται συνήθως για το σκοπό αυτό. Αυτά τα ψυγεία συγκριτικά ελάχιστη διακύμανση της θερμοκρασίας σε ημέρες και εποχές, δεν παρουσιάζουν ακραίες θερμοκρασίες σε οποιαδήποτε εσωτερική επιφάνεια και ενδέχεται να φέρουν εξωτερική οθόνη θερμοκρασίας που καταγράφει αυτόματα την εσωτερική θερμοκρασία σε συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα.

Πολλά ζωντανά εμβόλια ανέχονται την κατάψυξη. Ανάλογα με τις συγκεκριμένες οδηγίες του κατασκευαστή, ορισμένα ζωντανά εμβόλια καταψύχονται μεταξύ -15 και -50 βαθμού Κελσίου.

Τα περισσότερα μη αντιγραφόμενα εμβόλια, όπως απενεργοποιημένοι ιοί ή βακτήρια, καθαρισμένες πρωτεϊνικές υπομονάδες, αντιγόνα υδατάνθρακα και αντιγόνα ανασυνδυασμένης πρωτεΐνης υπομονάδας, χορηγούνται μαζί με ανοσοενισχυτικά όπως άλατα αργιλίου. Τα άλατα αλουμινίου χρησιμοποιούνται σε εμβόλια σε όλο τον κόσμο για σχεδόν έναν αιώνα. Τα άλατα αργιλίου σχηματίζουν έναν ιοντικό δεσμό με το αντιγόνο στο εμβόλιο, βελτιώνοντας μαζικά τη σταθερότητα και την ισχύ.

Τα τελευταία χρόνια, ανοσοενισχυτικά άλατος αργιλίου έχουν χρησιμοποιηθεί για την ενίσχυση της ανοσολογικής απόκρισης του ξενιστή μετά τη χορήγηση παράλληλα με ένα εμβόλιο. Τα άλατα αργιλίου δρουν σε μονοκύτταρα, μακροφάγα και κοκκιοκύτταρα για να προκαλέσουν κυτοκίνες, δημιουργώντας ένα τοπικό ανοσοδιεγερτικό περιβάλλον. Μπορούν επίσης να προκαλέσουν τοπική νέκρωση στρωματικών κυττάρων, προκαλώντας την απελευθέρωση ουρικού οξέος που στη συνέχεια ενεργοποιεί τα φλασμώματα.

Σε κάθε περίπτωση, τα άλατα αλουμινίου είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα σε βλάβες με κατάψυξη, καθώς οι κύκλοι κατάψυξης-απόψυξης προκαλούν συσσωμάτωση και καθίζηση των κολλοειδών σωματιδίων. Οι υψηλές θερμοκρασίες δεν προκαλούν σχεδόν καμία επίδραση στη δομή της γέλης αλουμινίου.

Πράγματι, η βλάβη κατάψυξης είναι συχνά πολύ πιο σημαντική από τις βλάβες που σχετίζονται με τη θερμότητα για τα εμβόλια, αν και οι περισσότεροι κατασκευαστές συνιστούν να μην τους επιτρέπεται να κάθονται σε θερμοκρασία δωματίου για περισσότερα από τριάντα λεπτά, εκτός από ορισμένες περιπτώσεις. Σε ακραίες θερμοκρασίες που πλησιάζουν και πάνω από 45 βαθμούς Γ, οι πρωτεΐνες που υπάρχουν στο εμβόλιο μετουσιώνονται σχετικά γρήγορα, τελικά χάνουν εντελώς δραστικότητα καθώς η δομή του αντιγόνου δεν είναι πλέον παρούσα.

Kumar et al. (1982) διαπίστωσε ότι ένα εμβόλιο τετάνου θα μπορούσε να επιβιώσει σε θερμοκρασίες 35 βαθμών C για αρκετές εβδομάδες, ενώ στους 45 βαθμούς C παρουσίασαν απώλεια ισχύος 5% την ημέρα για τις πρώτες δύο εβδομάδες αποθήκευσης. Όταν εκτέθηκε σε θερμοκρασίες 60 βαθμών Γ το εμβόλιο κατέστη εντελώς αναποτελεσματικό μετά από τρεις έως πέντε ώρες. Αντίθετα, όταν φυλάσσεται στους -30 βαθμούς C για δώδεκα ώρες, ένα εμβόλιο τετάνου έχασε περίπου 30% δραστικότητα.

Οι πρωτεΐνες που υπάρχουν στο εμβόλιο μπορούν να υποστούν βλάβη άμεσα από κύκλους ψύξης-απόψυξης με διάφορους μηχανισμούς. Κατά τη διάρκεια της ταχείας κατάψυξης σχηματίζονται μικροί κρύσταλλοι πάγου, οι οποίοι παρουσιάζουν αναγκαστικά μεγαλύτερη επιφάνεια για τις πρωτεΐνες και συνεπώς είναι πιο πιθανό να έρθουν σε επαφή, προκαλώντας βλάβη και μερική αναδίπλωση.

Μεγαλύτεροι κρύσταλλοι πάγου προκαλούν πιο δραστική βλάβη, καταβροχθίζοντας τις πρωτεΐνες και πιθανώς καταστρέφοντας το δοχείο εμβολίου. Κατά την απόψυξη, η διαδικασία ανακρυστάλλωσης ασκεί τάση και διατμητική πίεση στις πρωτεΐνες.

Η αποθήκευση εμβολίων σε δροσερές θερμοκρασίες μειώνει επίσης την ανάγκη για άλλα συντηρητικά και μειώνει τον κίνδυνο ανάπτυξης βακτηρίων εντός του εμβολίου. Διάφορα άλλα χημικά μπορεί να υπάρχουν σε ένα εμβόλιο, όπως ίχνη αντιβιοτικών από τη διαδικασία παρασκευής, σταθεροποιητές όπως η σορβιτόλη και ρυθμιστές οξύτητας όπως η ιστιδίνη, τα οποία με τη σειρά τους μπορεί να επηρεαστούν από ακραίες θερμοκρασίες.