疫苗生产的流程是怎样的？

疫苗是人类历史上最重要的科学发现之一。疫苗通过消灭天花和预防季节性流感拯救了数百万人的生命。但如何制造疫苗呢？这个问题揭示了一个迷人的多步骤过程，将尖端技术与细致的科学相结合。为了确保疫苗的安全性和有效性，从实验室到针头，需要一个漫长而复杂的过程。

In this blog post, we’ll go deeper into the vaccine production process, going over each step and highlighting the innovations that have shaped modern vaccination production.  We will look at one of the most amazing advancements in modern medicine, so stay tuned!

疫苗的影响

Before getting into the specifics of the production process, let’s take a moment to think about how vaccines impact our lives.  Most of us know of immunization because at one time or another in our lives we have gone through different stages of immunization: infancy, youth, adolescence and maturity.

疫苗的研发过程复杂而精密，专家们投入了多年的研究、临床测试和工业经验。

与让你体验疾病的普通感染不同，疫苗可以帮助你的身体熟悉对你的身体有害的细菌。一方面合理的有效性与另一方面合理的安全性之间总是存在很大的差距。

但更重要的是，我们如何以及通过什么方式实现这一目标？ 一个小细菌或病毒怎么会 转化为疫苗 能够传播到全球并保护数百万人吗？

解决方案在于疫苗的生产，即一系列正确协调的动作和步骤，以生产出安全、纯净且有效的剂量。

那么，疫苗生产的流程是怎样的？

疫苗生产过程极其复杂且引人入胜。这是数十年跨学科合作、科学研究和创造力的成果。要完全了解疫苗生产过程，我们必须首先将其分解为几个关键部分。

上述每个步骤对于保证疫苗接种的安全性和有效性都至关重要。

1. 第一步：研究与发现：一切始于实验室

研究是疫苗研发的第一步。无论疾病是由病毒、细菌还是其他微生物引起的，科学家首先要确定是哪种病原体造成的。一旦他们更好地了解了病原体的功能，他们就可以确定可以利用病原体的哪一部分来引发免疫反应。

This may entail using a weakened or dead strain of the virus itself for some vaccinations, such as the polio vaccine. In other situations, such as the hepatitis B vaccine, researchers might employ just one of the virus’s proteins to boost protection rather than the full virus.

在这个早期阶段，研究人员需要工作数年甚至数十年。为了确定哪些抗原既安全又有效。他们会对多种抗原进行研究。这是疫苗生产过程中其他步骤的基础。

2. 第二步：临床前研究：早期安全性评估

在确定潜在候选疫苗后，通常会在动物和细胞培养物中进行临床前研究。在开始人体试验之前，这些研究有助于确定疫苗是否能引发免疫反应并确保其安全性。

在这里，科学家评估任何副作用，计算正确的剂量，并选择最有效的给药系统（口服滴剂、鼻腔喷雾剂或注射剂）。

3. 第三步：临床试验对疫苗进行测试

此时，轮胎与道路开始接触。临床研究分三个阶段对人类志愿者进行：

• 第 1 阶段：在一小组志愿者（通常为 20-100 人）中评估疫苗的安全性、剂量和免疫反应。严格观察副作用。
• 第二阶段：为了进一步评估安全性并优化剂量和配方，将进行更大规模（数百人）的测试。在此阶段，研究人员开始确定疫苗是否按计划发挥作用。
• Phase 3: To test the vaccine’s effectiveness and further guarantee its safety, thousands to tens of thousands of volunteers are enlisted. This stage collects enough information to assess if the vaccination can stop the illness in practical settings.

只有完成第一阶段至第三阶段（可能需要数年时间）后，疫苗才可以考虑获得批准。此外，第四阶段试验用于评估疫苗在获得批准后的安全性，以确保长期安全性。

4. 第四步：培育：生产必需成分

这时奇迹就开始发生了！经过多年的研究和卓有成效的测试，我们现在有了正确的抗原——病毒中引发免疫反应的部分。然而，我们必须大规模生产这种抗原，才能提供数百万剂疫苗。

关于细菌疫苗

• 如果疫苗针对的是破伤风等细菌，则细菌会在生物反应器中生长，生物反应器是相当大的发酵罐。百伦生物科技制造的工业发酵罐就是为此目的专门制造的。这些生物反应器旨在精确调节温度、pH 值和氧气水平等变量，以提供细菌生长的理想条件。在足够数量的细菌增殖后，它们会被收集起来并灭活。

关于病毒疫苗接种

人类或动物细胞经常被用来生产病毒疫苗。在受精鸡蛋中培养病毒是一种众所周知的技术。然而，较新的技术利用生物反应器中的复杂细胞培养来生产大量病毒。

培养病原体或其成分以产生足够的材料来制造疫苗类似于农业。

5. Step Five: Purification and Isolation: Removing What’s Required

当抗原生成量足够大时，需要从生成抗原的细胞或培养基中提取抗原。在这种情况下，纯化是必要的。

为了保证成品疫苗只包含活性成分，不含不良的培养基副产品，纯化过程必不可少。使用色谱法、离心法和过滤法等多种方法提取抗原。

以针对微生物的疫苗为例。破伤风疫苗中使用的灭活毒素破伤风类毒素在精炼之前要经过甲醛解毒过程。这可确保成品在安全的情况下仍能引发免疫反应。

6. 第六步：配方：混合成分

It’s time to incorporate additional components that enhance the vaccine’s effectiveness after the antigen has been purified.

• The purpose of adjuvants is to strengthen the immunological response. To strengthen the body’s immunological response to the antigen, aluminum salts are frequently used in vaccines.
• 稳定剂：稳定剂可确保疫苗在运输和储存过程中保持其有效性。由于疫苗是生物制品，处理不当（例如暴露于极热或强光下）可能会导致其变质。
• 防腐剂：硫柳汞等防腐剂可防止多剂量疫苗受到污染。尽管对其使用存在争议，但已证明疫苗中包含的小剂量硫柳汞是安全的。

这些成分与抗原一起组成了成品疫苗，将被包装并发往世界各地。

7. 第七步：包装和填充：准备发货

疫苗需要经过妥善包装才能运送到诊所。这需要将疫苗放入小瓶或注射器中，同时保持高度无菌。这项工作很大一部分由机器完成，以确保准确性并防止污染。

一批疫苗可能包含数千瓶，每瓶都需要贴上标签，注明批号、有效期和储存说明等详细信息。在这种情况下，质量控制也非常重要。

疫苗生产从前期研究到包装，安全性和有效性是每个环节的首要考虑因素。每一批疫苗在投放公众使用前都要经过检测，确保符合要求。

8. 第 8 步：冷链：保持疫苗的有效性

Vaccines are delicate items. For many of them to continue working, they must be kept at extremely precise temperatures. In order to maintain vaccines at the proper temperature on their journey from the manufacturing facility to clinics worldwide, a system of refrigerated trucks, storage facilities, and coolers known as the “cold chain” is used.

例如，许多疫苗必须在 2°C 至 8°C（36°F 至 46°F）的温度下运输。即使短暂暴露在较高温度下，疫苗的效力也可能降低。

疫苗生产最重要的方面之一是维持冷链，特别是在资源匮乏、基础设施可能不那么可靠的地区。

9. 第 9 步：后期制作监控：特别注意

疫苗生产、包装和交付后，这项工作仍在继续。疫苗上市后，会受到持续监控。上市后监控是一种程序，用于监控临床试验期间可能未发现的任何不良事件或副作用。

为了实时跟踪疫苗安全性，世界卫生组织和疾病预防控制中心等机构都建立了数据库。美国疫苗不良事件报告系统 (VAERS) 等计划也鼓励公众和医疗保健专业人员报告任何潜在副作用。为了保证疫苗对每个人都安全有效，持续监测至关重要。

疫苗生产的创新

近年来，随着生物反应器技术和生物技术仪器的进步，疫苗生产方式发生了彻底的变革。例如，百伦生物技术公司率先开发了可扩展、更高效的生物反应器，以加快疫苗生产速度。这些生物反应器确保在较短时间内生产大量疫苗的同时，始终保持安全性和质量。

病毒载体疫苗和 mRNA 疫苗等技术在疫情应对中加速了疫苗研发进程。从历史上看，疫苗的研发和生产需要数年甚至数十年的时间。然而，得益于这些改进的技术，更快、更灵活地生产疫苗的能力已被证明在对抗 COVID-19 等新兴疾病中至关重要。

例如，mRNA 疫苗（如为 COVID-19 研制的疫苗）不需要培养病原体。相反，它们促使人体利用遗传信息制造一种模仿病毒一部分的无害蛋白质。与传统技术相比，这项发明已被证明速度更快、更具可扩展性。

生物反应器在疫苗生产中的作用

利用生物反应器培养疫苗的生物成分，如病毒、细菌或某些蛋白质，是疫苗生产过程中的关键步骤。被称为生物反应器的大型容器提供了细胞或微生物可以生长的受控环境。它们还确保温度、pH、氧气含量和营养供应等因素适合这些生物材料的合成。

生物反应器的工作原理

生物反应器有各种尺寸和形状，从小型实验室模型到可生产数百万剂疫苗的大型工业系统。这些反应器对于细菌和病毒疫苗生产过程尤为重要。

对于细菌疫苗

Bioreactors are used to cultivate the bacteria in a nutrient-rich environment to produce bacterial vaccines, such as those for diphtheria or tetanus. Because they can precisely manage the conditions that allow bacteria to multiply, fermenters are frequently the preferred bioreactor for bacterial growth. Bailun’s industrial fermenters, for instance, are made to encourage the best possible bacterial growth, guaranteeing large quantities of the bacteria required to produce vaccines.

对于病毒疫苗

然而，病毒疫苗需要不同的配置。通常，病毒是在宿主系统（如动物细胞）中生长的，而不是直接生长。这些细胞在生物反应器中培养，是病毒繁殖的地方。受精鸡蛋长期以来一直被用作许多病毒疫苗（包括流感疫苗）的生长培养基。然而，当代生物反应器，尤其是使用哺乳动物细胞培养物的生物反应器，提供了一种更大规模和更规范的病毒疫苗制造方法。

生物反应器的类型

各种各样的 生物反应器类型 用于疫苗制造，每种方法均适用于特定的疫苗类型或生产规模。

批量生物反应器

最基本和最传统的生物反应器是批量生物反应器，其中整个过程在一个循环中完成。收获产品后，反应器被清洁、清空并准备用于下一批。这种技术经常应用于规模较小的项目。

连续流生物反应器

连续流生物反应器可用于更大、更高效的生产。它们提供稳定的微生物或细胞流，从而提高产量并减少批次之间的停机时间。

一次性生物反应器

 

创造一次性或 一次性生物反应器 是生物反应器技术的最新进展。这些方法消除了批次之间彻底清洁和灭菌的需要，降低了污染风险。这可以大大降低费用并加快生产过程。

疫苗生物反应器

 

疫苗生物反应器 是大规模生产疫苗的重要工具。它们为疫苗中使用的细胞、细菌或病毒的培养提供了理想的条件，特别是针对 COVID-19 等国际需求。​

疫苗生产的挑战

即使疫苗接种技术取得了诸多进步，但这一过程仍然存在困难。确保普遍获得疫苗是最大的障碍之一。一个重大障碍是我们之前介绍过的冷链。在资源有限的地区尤其如此，在这些地区维持可靠的交通和电力可能具有挑战性。

生产能力是另一个问题。为了满足全球对疫苗的需求，特别是在疫情期间，必须增加基础设施、技术和人员培训。生物反应器技术在这里至关重要。百伦生物科技等公司拥有大容量发酵罐和生物反应器，可提供可扩展的解决方案，使生产商能够大批量生产疫苗，而不会牺牲质量。

疫苗接种的犹豫和公众认知也可能带来障碍。即使有安全有效的疫苗可用，恐惧和虚假信息也可能阻止人们接种疫苗。除了技术答案外，还需要采取公共卫生举措来提高人们的认识并培养对疫苗的信任，以解决这些问题。

What’s Up Next in the Production of Vaccines?

The manufacture of vaccines has a promising future. Automation, artificial intelligence, and synthetic biology developments have the potential to transform the sector completely. Researchers are developing “universal vaccines” that might offer widespread defense against various viral types, such as coronaviruses or the flu.

分散生产也在推进中，这将使规模较小的地区性机构能够生产疫苗。这可以减轻全球提供疫苗的后勤负担，从而简化应对未来流行病的流程。

随着技术的发展，研制和传播疫苗所需的时间可能会进一步减少，使我们距离能够对新疾病做出快速反应的时代更近一步。

结论

So, how does the manufacture of vaccines work? It’s a multi-step, intricate process that calls for advanced science, strict safety regulations, and international cooperation. Every stage, from the preliminary laboratory study to the large-scale manufacturing of bioreactors, is essential to guarantee the safety, efficacy, and accessibility of vaccines.

The next time you roll up your sleeves for a shot, remember that you’re getting more than just a small quantity of medication; you’re also reaping the benefits of decades of innovation, research, and innumerable hardworking experts.

疫苗彻底改变了人类的健康，随着疫苗制造工艺的进步，它们将继续成为对抗疾病最有效的武器之一。

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