Varför behöver vacciner kylas?

Vacciner måste lagras under specifika förhållanden för att undvika nedbrytning. Dessa villkor definieras vanligtvis av tillverkaren. Över stadierna av tillverkning, distribution, lagring och slutligen administrering måste dessa villkor följas, och denna process är känd som kallkedjan.

Om kylkedjan bryts vid någon tidpunkt under transport eller lagring, genom exponering för tempererade extremiteter, kan vaccinets styrka minskas eller vaccinet kan bli helt ineffektivt.

De allra flesta vacciner måste kylas mellan 2-8 grader Celsius, med ett föredraget genomsnitt på 5 grader Celsius med minimala fluktuationer. Speciellt utformade laboratoriekylskåp används vanligtvis för detta ändamål. Dessa kylskåp jämförelsevis minimala temperaturfluktuationer över dagar och årstider, har inga extrema temperaturer på någon inre yta och kan ha en extern temperaturdisplay som automatiskt loggar den interna temperaturen vid speciella tidsintervall.

Många levande vacciner tål frysning. Beroende på tillverkarens instruktioner fryses vissa levande vacciner vid mellan -15 och -50 grader Celsius.

De flesta icke-replikerande vacciner, såsom inaktiverade virus eller bakterier, renade proteinsubenheter, kolhydratantigener och rekombinanta subenhetsproteinantigener, administreras tillsammans med hjälpmedel såsom aluminiumsalter. Aluminiumsalter har använts i vacciner runt om i världen i nästan ett sekel. Aluminiumsalter bildar en jonbindning med antigenet i vaccinet, vilket förbättrar stabiliteten och styrkan massivt.

Under de senaste åren har aluminiumsalthjälpmedel använts för att förbättra värdens immunsvar efter administrering tillsammans med ett vaccin. Aluminiumsalter verkar på monocyter, makrofager och granulocyter för att inducera cytokiner, vilket genererar en lokal immunstimulerande miljö. De kan också inducera lokal nekros av stromaceller, vilket orsakar urinsyra som sedan aktiverar inflammasomer.

I vilket fall som helst är aluminiumsalter mycket känsliga för skador genom frysning, eftersom frys-töcykler orsakar aggregering och sedimentering av de kolloidala partiklarna. Höga temperaturer orsakar nästan ingen effekt på aluminiumgelens struktur.

Faktum är att frysskador ofta är mycket mer påverkande än värmerelaterade skador för vacciner, även om de flesta tillverkare rekommenderar att de inte får sitta vid rumstemperatur i mer än trettio minuter förutom i vissa speciella fall. Vid extrema temperaturer som närmar sig och över 45 grader C denatureras proteinerna i vaccinet relativt snabbt, så småningom helt förlorar styrkan eftersom antigenens struktur inte längre är närvarande.

Kumar et al. (1982) fann att ett stivkrampvaccin kunde överleva vid temperaturer på 35 grader C under flera veckor, medan de vid 45 grader C upplevde en 5% förlust i styrka per dag under de första två lagringsveckorna. Vid exponering för temperaturer på 60 grader C blev vaccinet helt ineffektivt efter tre till fem timmar. Omvänt, vid förvaring vid -30 grader C i tolv timmar förlorade ett stivkrampvaccin cirka 30% styrka.

Proteinerna som finns i vaccinet kan skadas direkt genom frys-tining-cykler med flera mekanismer. Under snabbfrysning bildas små iskristaller, som nödvändigtvis uppvisar en större ytarea för proteinerna och därmed är mer benägna att komma i kontakt, vilket orsakar skador och delvis utveckling.

Större iskristaller orsakar mer drastiska skador, uppslukade proteinerna och kan skada vaccinbehållaren. Vid upptining utövar omkristalliseringsprocessen spänningar och skjuvspänningar på proteinerna.

Förvaring av vacciner vid svala temperaturer minskar också behovet av andra konserveringsmedel och minskar risken för bakterietillväxt i vaccinet. Olika andra kemikalier kan förekomma i ett vaccin, såsom spår av antibiotika från tillverkningsprocessen, stabilisatorer såsom sorbitol och surhetsreglerande medel såsom histidin, som alla i sin tur kan påverkas av extrema temperaturer.