I vaccini devono essere conservati in condizioni specifiche per evitare degrado. Queste condizioni sono solitamente definite dal produttore. Durante le fasi di produzione, distribuzione, stoccaggio e, infine, somministrazione, queste condizioni devono essere rispettate, e questo processo è noto come la catena del freddo.
Se la catena del freddo viene interrotta in qualsiasi punto durante il trasporto o lo stoccaggio, a causa dell’esposizione a temperature estreme, l’efficacia del vaccino potrebbe essere ridotta o il vaccino potrebbe diventare completamente inefficace.
La grande maggioranza dei vaccini deve essere refrigerata a una temperatura compresa tra 2 e 8 gradi Celsius, con una media preferita di 5 gradi Celsius e con fluttuazioni minime. Di solito, per questo scopo vengono utilizzati frigoriferi da laboratorio appositamente progettati. Questi frigoriferi presentano fluttuazioni di temperatura relativamente minime nel corso dei giorni e delle stagioni, non mostrano temperature estreme su alcuna superficie interna e possono avere un display esterno della temperatura che registra automaticamente la temperatura interna a intervalli di tempo particolari.
Molti vaccini vivi tollerano il congelamento. A seconda delle istruzioni specifiche del produttore, alcuni vaccini vivi possono essere congelati a temperature comprese tra -15 e -50 gradi Celsius.
La maggior parte dei vaccini non replicanti, come virus o batteri inattivati, sottounità proteiche purificate, antígeno carboidrati e antígeni proteici ricombinanti, vengono somministrati insieme ad adiuvanti come i sali di alluminio. I sali di alluminio sono stati utilizzati nei vaccini in tutto il mondo per quasi un secolo. I sali di alluminio formano un legame ionico con l’antigene presente nel vaccino, migliorando notevolmente stabilità e potenza.
Negli ultimi anni, gli adiuvanti a base di sali di alluminio sono stati utilizzati per potenziare la risposta immunitaria dell’ospite dopo la somministrazione di un vaccino. I sali di alluminio agiscono su monociti, macrofagi e granulociti per indurre citochine, generando un ambiente immunostimolante locale. Possono anche indurre necrosi locale delle cellule stromali, causando il rilascio di acido urico che attiva poi infiammasomi.
In ogni caso, i sali di alluminio sono altamente sensibili a danni da congelamento, poiché i cicli di congelamento-scongelamento causano aggregazione e sedimentazione delle particelle colloidali. Le alte temperature causano quasi nessun effetto sulla struttura del gel di alluminio.
Infatti, il danno da congelamento è spesso molto più impattante rispetto al danno da calore per i vaccini, anche se la maggior parte dei produttori raccomanda di non lasciarli a temperatura ambiente per più di trenta minuti, tranne in alcuni casi speciali. A temperature estreme che si avvicinano e superano i 45 gradi Celsius, le proteine presenti nel vaccino diventano denaturate relativamente rapidamente, perdendo completamente efficacia, poiché la struttura dell’antigene non è più presente.
Kumar et al. (1982) hanno scoperto che un vaccino contro il tetano poteva sopportare temperature di 35 gradi Celsius per diverse settimane, mentre a 45 gradi Celsius hanno subito una perdita del 5% di potenza al giorno per le prime due settimane di stoccaggio. Quando esposti a temperature di 60 gradi Celsius, il vaccino è diventato completamente inefficace dopo tre a cinque ore. Al contrario, quando stoccato a -30 gradi Celsius per dodici ore, un vaccino antitetanico ha perso circa il 30% della sua potenza.
Le proteine presenti nel vaccino possono essere direttamente danneggiate dai cicli di congelamento-scongelamento attraverso diversi meccanismi. Durante il rapido congelamento si formano piccoli cristalli di ghiaccio, che presentano necessariamente una superficie maggiore alle proteine e, quindi, sono più propensi a venire in contatto, causando danni e parziale srotolamento.
I cristalli di ghiaccio più grandi causano danni più drammatici, inghiottendo le proteine e potenzialmente danneggiando il contenitore del vaccino. Durante lo scongelamento, il processo di ricristallizzazione esercita tensione e stress di taglio sulle proteine.
Conservare i vaccini a temperature fresche riduce anche la necessità di altri conservanti e diminuisce il rischio di crescita batterica all’interno del vaccino. Possono essere presenti vari altri composti chimici in un vaccino, come tracce di antibiotici derivati dal processo di produzione, stabilizzatori come lo sorbitolo, e regolatori di acidità come l’istidina, tutti i quali possono a loro volta essere influenzati da temperature estreme.
