Dlaczego szczepionki muszą być przechowywane w lodówce?

Szczepionki należy przechowywać w określonych warunkach, aby uniknąć degradacji. Warunki te są zwykle określane przez producenta. Na wszystkich etapach produkcji, dystrybucji, przechowywania i ostatecznie podawania należy przestrzegać tych warunków, a proces ten nazywany jest łańcuchem chłodniczym.

Jeśli łańcuch chłodniczy zostanie przerwany w dowolnym momencie podczas transportu lub przechowywania, poprzez wystawienie na działanie umiarkowanych skrajnych warunków, wówczas siła działania szczepionki może zostać zmniejszona lub szczepionka może stać się całkowicie nieskuteczna.

Zdecydowana większość szczepionek musi być przechowywana w lodówce w temperaturze od 2 do 8 stopni Celsjusza, z preferowaną średnią temperaturą wynoszącą 5 stopni Celsjusza z minimalnymi wahaniami. W tym celu stosuje się zwykle specjalnie zaprojektowane lodówki laboratoryjne. Lodówki te stosunkowo minimalne wahania temperatury w ciągu dni i pór roku, nie prezentują żadnych skrajnych temperatur na żadnej powierzchni wewnętrznej i mogą być wyposażone w wyświetlacz temperatury zewnętrznej, który automatycznie rejestruje temperaturę wewnętrzną w określonych odstępach czasu.

Wiele żywych szczepionek toleruje zamrażanie. W zależności od szczegółowych instrukcji producenta, niektóre żywe szczepionki są zamrażane w temperaturze od -15 do -50 stopni Celsjusza.

Większość niereplikujących szczepionek, takich jak inaktywowane wirusy lub bakterie, oczyszczone podjednostki białkowe, antygeny węglowodanowe i rekombinowane antygeny podjednostkowe białek, podaje się wraz z adiuwantami, takimi jak sole glinu. Sole glinu są używane w szczepionkach na całym świecie od prawie wieku. Sole glinu tworzą wiązanie jonowe z antygenem w szczepionce, znacznie poprawiając stabilność i siłę działania.

W ostatnich latach adiuwanty w postaci soli glinu stosowano w celu wzmocnienia odpowiedzi immunologicznej gospodarza po podaniu razem ze szczepionką. Sole glinu działają na monocyty, makrofagi i granulocyty, indukując cytokiny, tworząc lokalne środowisko immunostymulujące. Mogą również wywoływać miejscową martwicę komórek zrębu, powodując uwalnianie kwasu moczowego, który następnie aktywuje inflamasomy.

W każdym przypadku sole glinu są bardzo wrażliwe na uszkodzenia spowodowane zamarzaniem, ponieważ cykle zamrażania i rozmrażania powodują agregację i sedymentację cząstek koloidalnych. Wysokie temperatury prawie nie wpływają na strukturę żelu aluminiowego.

Rzeczywiście, uszkodzenia spowodowane mrozem są często znacznie bardziej wpływowe niż uszkodzenia spowodowane ciepłem w przypadku szczepionek, chociaż większość producentów zaleca, aby nie pozwalać im siedzieć w temperaturze pokojowej dłużej niż trzydzieści minut, z wyjątkiem niektórych szczególnych przypadków. W ekstremalnych temperaturach, zbliżających się i powyżej 45 stopni C, białka obecne w szczepionce ulegają denaturacji stosunkowo szybko, ostatecznie całkowicie tracąc swoją moc, ponieważ struktura antygenu nie jest już obecna.

Kumar i in. (1982) stwierdzili, że szczepionka przeciw tężcowi może przetrwać w temperaturze 35 stopni C przez kilka tygodni, podczas gdy w temperaturze 45 stopni C przez pierwsze dwa tygodnie przechowywania dochodziło do 5% spadku potencji dziennie. Po wystawieniu na działanie temperatury 60 stopni C szczepionka była całkowicie nieskuteczna po trzech do pięciu godzinach. I odwrotnie, gdy szczepionka przeciw tężcowi była przechowywana w temperaturze -30 stopni C przez dwanaście godzin, straciła około 30% mocy.

Białka obecne w szczepionce mogą zostać bezpośrednio uszkodzone przez cykle zamrażania-rozmrażania na kilka mechanizmów. Podczas szybkiego zamrażania tworzą się małe kryształki lodu, które siłą rzeczy stanowią dla białek większą powierzchnię i dlatego są bardziej narażone na kontakt, powodując uszkodzenia i częściowe rozwinięcie.

Większe kryształki lodu powodują bardziej drastyczne uszkodzenia, pochłaniając białka i potencjalnie uszkadzając pojemnik ze szczepionką. Podczas rozmrażania proces rekrystalizacji wywiera na białka naprężenia rozciągające i ścinające.

Przechowywanie szczepionek w niskich temperaturach zmniejsza również zapotrzebowanie na inne środki konserwujące i zmniejsza ryzyko rozwoju bakterii w szczepionce. W szczepionce mogą być obecne różne inne substancje chemiczne, takie jak ślady antybiotyków z procesu produkcyjnego, stabilizatory, takie jak sorbitol i regulatory kwasowości, takie jak histydyna, na które z kolei mogą mieć wpływ ekstremalne temperatury.