Miért kell a vakcinákat hűteni?

A vakcinákat meghatározott körülmények között kell tárolni a lebomlás elkerülése érdekében. Ezeket a feltételeket általában a gyártó határozza meg. A gyártás, a forgalmazás, a tárolás és végső soron az adagolás szakaszaiban ezeket a feltételeket be kell tartani, és ezt a folyamatot hidegláncnak nevezik.

Ha a hideglánc a szállítás vagy tárolás során bármely ponton megszakad, mérsékelt övi szélsőségeknek kitéve, akkor a vakcina hatékonysága csökkenhet, vagy a vakcina teljesen hatástalanná válhat.

A vakcinák túlnyomó többségét 2-8 Celsius-fok közötti hőmérsékleten kell hűteni, előnyösen 5 Celsius-fokot, minimális ingadozással. Erre a célra általában speciálisan kialakított laboratóriumi hűtőszekrényeket használnak. Ezek a hűtőszekrények viszonylag minimális hőmérséklet-ingadozást mutatnak napok és évszakok között, semmilyen belső felületen nem mutatnak szélsőséges hőmérsékletet, és külső hőmérséklet-kijelzővel is rendelkezhetnek, amely bizonyos időközönként automatikusan naplózza a belső hőmérsékletet.

Sok élő vakcina elviseli a fagyasztást. A konkrét gyártó utasításaitól függően egyes élő vakcinákat -15 és -50 Celsius-fok közötti hőmérsékleten lefagyasztanak.

A legtöbb nem replikálódó vakcinát, például inaktivált vírusokat vagy baktériumokat, tisztított fehérje alegységeket, szénhidrát antigéneket és rekombináns alegység fehérje antigéneket adjuvánsokkal, például alumíniumsókkal együtt adják be. Az alumíniumsókat világszerte közel egy évszázada használják vakcinákban. Az alumíniumsók ionos kötést képeznek a vakcinában lévő antigénnel, jelentősen javítva a stabilitást és a hatékonyságot.

Az elmúlt években alumíniumsó adjuvánsokat alkalmaztak a gazdaszervezet immunválaszának fokozására vakcinával együtt történő beadást követően. Az alumíniumsók a monocitákra, makrofágokra és granulocitákra hatnak, citokineket indukálva, helyi immunstimuláló környezetet hozva létre. Kiválthatják a stromasejtek helyi nekrózisát is, ami húgysav felszabadulását idézi elő, amely aztán aktiválja a gyulladásokat.

Mindenesetre az alumíniumsók nagyon érzékenyek a fagyás okozta károsodásokra, mivel a fagyás-olvadás ciklusok a kolloid részecskék aggregációját és ülepedését okozzák. A magas hőmérséklet szinte semmilyen hatással nincs az alumíniumgél szerkezetére.

Valójában a fagyás okozta károk gyakran sokkal hatásosabbak, mint a hő okozta oltások, bár a legtöbb gyártó azt javasolja, hogy néhány különleges eset kivételével ne hagyják őket szobahőmérsékleten ülni harminc percnél tovább. 45 C-hoz közeledő és extrém hőmérsékleten a vakcinában lévő fehérjék viszonylag gyorsan denaturálódnak, végül teljesen elveszítik hatásukat, mivel az antigén szerkezete már nincs jelen.

Kumar et al. (1982) azt találták, hogy a tetanusz vakcina 35 C-os hőmérsékleten több hétig is életben marad, míg 45 C-on napi 5%-os hatékonyságcsökkenést tapasztaltak a tárolás első két hetében. 60 C-os hőmérsékletnek kitéve a vakcina három-öt óra elteltével teljesen hatástalanná vált. Ezzel szemben, ha -30 °C-on 12 órán át tárolták, a tetanusz vakcina körülbelül 30%-os hatékonyságát veszítette el.

A vakcinában jelenlévő fehérjéket közvetlenül károsíthatják a fagyasztás-olvadás ciklusok, számos mechanizmus révén. A gyors fagyasztás során kisméretű jégkristályok keletkeznek, amelyek szükségszerűen nagyobb felületet adnak a fehérjéknek, így nagyobb valószínűséggel érintkeznek, károsodást és részleges kibontakozást okozva.

A nagyobb jégkristályok drasztikusabb károkat okoznak, bekebelezve a fehérjéket, és potenciálisan károsíthatják az oltóanyag-tartályt. Felolvasztáskor az átkristályosodási folyamat feszültséget és nyírófeszültséget fejt ki a fehérjéken.

A vakcinák hűvös tárolása csökkenti az egyéb tartósítószerek szükségességét, és csökkenti a baktériumok elszaporodásának kockázatát a vakcinában. Különféle egyéb vegyi anyagok is jelen lehetnek a vakcinában, mint például a gyártási folyamatból származó antibiotikumok nyomai, stabilizátorok, például szorbit, és savasságot szabályozó anyagok, mint például a hisztidin, amelyek mindegyikére hatással lehetnek a szélsőséges hőmérsékletek.