Powder to the people:the storage stability, handling, and administration advantages of powder formulations for pulmonary vaccination

Vaccins hebben in de laatste decennia wereldwijd vele infecties en doden voorkomen. Nadelen van huidige vaccins is de relatief korte houdbaarheid en de toediening met een naald. De korte houdbaarheid bemoeilijkt transport naar afgelegen gebieden in ontwikkelingsland of maakt dit zelfs onmogelijk. Toediening met een naald geeft risico op het overdragen van ziektes als HIV en hepatitis B door hergebruik van naalden of prikincidenten, vereist de hulp van geschoold personeel en mensen met naaldangst weigeren mogelijk om zich te laten vaccineren. Al deze nadelen kunnen overkomen worden door droge en stabiele poeders van het vaccin te maken die geïnhaleerd kunnen worden.Verscheidene aspecten van vaccinatie via de longen zijn bestudeerd in dit onderzoek. Als eerste is onderzocht welke hulpstoffen tijdens drogen nodig zijn om een poeder te verkrijgen met optimale stabiliteit. Deze hulpstoffen zijn vervolgens gebruikt om poeders te maken van het hepatitis B vaccin. Deze poeder konden worden opgeslagen bij 60 °C voor 3 maanden zonder dat de activiteit van het vaccin werd aangetast. De huidige vloeibare formulering was compleet kapot binnen een week opslag bij 60 °C. Verder is gevonden dat het hepatitis B vaccin diep in de longen terecht moet komen voor een goed immuunrespons. In dit onderzoek is ook een nieuw apparaat ontwikkeld waarmee poeder goed aan de longen van muizen kan worden toegediend. Dit apparaat biedt de mogelijkheid om vaccinatie via de longen beter te kunnen bestuderen in muizen. Tenslotte is vaccinatie via de longen succesvol toegepast bij kippen om hen te beschermen tegen de vogelgriep. Deze strategie kan toegepast worden als alternatief voor preventief ruimen tijden een uitbraak van de vogelgriep.Over the last decades, vaccines have prevented many infectious diseases and deaths worldwide. Disadvantages of current vaccine products are their relatively short shelf life and their administration by needle. The short shelf life makes transport to rural areas in developing countries difficult or even impossible. Furthermore, administration by injection creates the risk of transmission of diseases like HIV and hepatitis B, due to the re-use of needles or accidental needle-stick injuries, requires the help of trained healthcare workers, and persons with needle-phobia might refuse vaccination. All these disadvantages could be overcome by processing the vaccine into a dry and stable powder that can be administered by inhalation. Various aspects of vaccination via the lungs were studies in this research. First, it was investigated which excipients are needed during drying to obtain powder with optimal stability. These excipients were used to prepare powders of the hepatitis B vaccine. The powders could be stored for 3 months at 60 °C without affecting the activity of the vaccine while the current liquid formulation was completely destroyed within one week at 60 °C. Furthermore it was found that the hepatitis B vaccine needs to be delivered to the deep lungs for a good immune response. Also, a brand new device was developed to properly administer these powders to the lungs of mice, which makes further investigation of vaccination via the lungs possible. Finally, pulmonary vaccination was successfully applied to chickens to protect them against bird flu. This strategy could be applied during an outbreak of bird flu as an alternative to pre-emptive culling