Warum müssen Impfstoffe gekühlt werden?

Impfstoffe müssen unter bestimmten Bedingungen gelagert werden, um einen Abbau zu vermeiden. Diese Bedingungen werden normalerweise vom Hersteller festgelegt. Über die Stufen der Herstellung, des Vertriebs, der Lagerung und letztendlich der Verwaltung hinweg müssen diese Bedingungen eingehalten werden, und dieser Prozess wird als Kühlkette bezeichnet.

Wenn die Kühlkette zu irgendeinem Zeitpunkt während des Transports oder der Lagerung durch Exposition gegenüber gemäßigten Extremen unterbrochen wird, kann die Wirksamkeit des Impfstoffs verringert werden oder der Impfstoff kann vollständig unwirksam werden.

Die überwiegende Mehrheit der Impfstoffe muss bei 2 bis 8 Grad Celsius gekühlt werden, wobei ein bevorzugter Durchschnitt bei 5 Grad Celsius mit minimalen Schwankungen liegt. Zu diesem Zweck werden normalerweise speziell entwickelte Laborkühlschränke verwendet. Diese Kühlschränke weisen über Tage und Jahreszeiten vergleichsweise minimale Temperaturschwankungen auf, weisen auf keiner Innenfläche extreme Temperaturen auf und können eine externe Temperaturanzeige tragen, die die Innentemperatur in bestimmten Zeitintervallen automatisch protokolliert.

Viele Lebendimpfstoffe vertragen das Einfrieren. Abhängig von den Anweisungen des jeweiligen Herstellers werden einige Lebendimpfstoffe bei -15 bis -50 Grad Celsius eingefroren.

Die meisten nicht replizierenden Impfstoffe wie inaktivierte Viren oder Bakterien, gereinigte Proteinuntereinheiten, Kohlenhydratantigene und Proteinantigene der rekombinanten Untereinheit werden neben Adjuvantien wie Aluminiumsalzen verabreicht. Aluminiumsalze werden seit fast einem Jahrhundert in Impfstoffen auf der ganzen Welt verwendet. Aluminiumsalze bilden eine Ionenbindung mit dem Antigen im Impfstoff, wodurch Stabilität und Wirksamkeit massiv verbessert werden.

In den letzten Jahren wurden Aluminiumsalz-Adjuvantien verwendet, um die Immunantwort des Wirts nach Verabreichung zusammen mit einem Impfstoff zu verbessern. Aluminiumsalze wirken auf Monozyten, Makrophagen und Granulozyten, um Zytokine zu induzieren, wodurch eine lokale immunstimulatorische Umgebung erzeugt wird. Sie können auch eine lokale Nekrose von Stromazellen induzieren, wodurch Harnsäure freigesetzt wird, die dann Inflammasomen aktiviert.

In jedem Fall sind Aluminiumsalze sehr empfindlich gegenüber Schäden durch Gefrieren, da Gefrier-Auftau-Zyklen eine Aggregation und Sedimentation der kolloidalen Partikel verursachen. Hohe Temperaturen haben fast keinen Einfluss auf die Struktur des Aluminiumgels.

In der Tat sind Frostschäden bei Impfstoffen oft weitaus schwerwiegender als hitzebedingte Schäden, obwohl die meisten Hersteller empfehlen, sie nicht länger als 30 Minuten bei Raumtemperatur stehen zu lassen, außer in einigen besonderen Fällen. Bei extremen Temperaturen nahe und über 45 ° C werden die im Impfstoff vorhandenen Proteine ​​relativ schnell denaturiert und verlieren schließlich vollständig an Wirksamkeit, da die Struktur des Antigens nicht mehr vorhanden ist.

Kumar et al. (1982) fanden heraus, dass ein Tetanus-Impfstoff bei Temperaturen von 35 ° C mehrere Wochen überleben konnte, während sie bei 45 ° C in den ersten zwei Wochen der Lagerung einen 5% igen Potenzverlust pro Tag verzeichneten. Bei Temperaturen von 60 ° C war der Impfstoff nach drei bis fünf Stunden vollständig unwirksam. Umgekehrt verlor ein Tetanus-Impfstoff bei zwölfstündiger Lagerung bei -30 ° C etwa 30% seiner Wirksamkeit.

Die im Impfstoff vorhandenen Proteine ​​können durch Gefrier-Auftau-Zyklen durch verschiedene Mechanismen direkt beschädigt werden. Während des schnellen Gefrierens bilden sich kleine Eiskristalle, die den Proteinen notwendigerweise eine größere Oberfläche verleihen und daher eher in Kontakt kommen, was zu Schäden und teilweiser Entfaltung führt.

Größere Eiskristalle verursachen drastischere Schäden, verschlingen die Proteine ​​und beschädigen möglicherweise den Impfstoffbehälter. Beim Auftauen übt der Rekristallisationsprozess Spannung und Scherbeanspruchung auf die Proteine ​​aus.

Die Lagerung von Impfstoffen bei kühlen Temperaturen verringert auch den Bedarf an anderen Konservierungsmitteln und verringert das Risiko des Bakterienwachstums innerhalb des Impfstoffs. In einem Impfstoff können verschiedene andere Chemikalien vorhanden sein, wie z. B. Spuren von Antibiotika aus dem Herstellungsprozess, Stabilisatoren wie Sorbit und Säureregulatoren wie Histidin, die wiederum von extremen Temperaturen beeinflusst werden können.