Vắc xin thông thường bao gồm hai thành phần chính là kháng nguyên (nguyên dịch) và chất bổ trợ.
Kháng nguyên:
Trước đây kháng nguyên được coi là một chất lạ có bản chất là protein, khi đưa vào cơ thể, kích thích cơ thể sản sinh ra kháng thể đặc hiệu và kháng thể đặc hiệu sẽ trung hoà kháng nguyên đó. Ngày nay, khi nghiên cứu đáp ứng miễn dịch của cơ thể người ta thấy rằng khi cơ thể nhận được kháng nguyên không chỉ sản sinh kháng thể đặc hiệu (đáp ứng miễn dịch dịch thể) mà còn tạo ra một lớp tế bào mẫn cảm. Tế bào này cũng có khả năng tạo phản ứng với kháng nguyên (miễn dịch tế bào). Vì vậy, hiện nay kháng nguyên được hiểu là những chất khi đưa vào cơ thể sẽ kích thích cơ thể sản sinh ra kháng thể và tế bào mẫn cảm đặc hiệu chống lại sự xâm nhập và gây bệnh của mầm bệnh.
Chất bổ trợ:
Chất bổ trợ là những hợp chất hóa học được thêm vào trong vắc xin, các chất này được trộn với kháng nguyên, có tác dụng kích thích hoặc thay đổi một cách không đặc hiệu đáp ứng miễn dịch chống kháng nguyên đó để nâng cao hiệu quả và độ dài miễn dịch.
Tác dụng của chất bổ trợ:
- Hấp thu và lưu giữ kháng nguyên trong cơ thể lâu hơn, không bài thải nhanh kháng nguyên
- Tạo kích thích đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu của cơ thể.
- Giảm kích thích phản ứng của độc tố (nếu có) trong vắc xin đối với cơ thể. Căn cứ vào bản chất, thành phần cấu tạo của chất bổ trợ, người ta chia chất bổ trợ đang được dùng trong chế tạo vắc xin hiện nay thành các nhóm chính: chất vô cơ, chất hữu cơ, vi sinh vật.
Chất bổ trợ vô cơ: là các hợp chất nhôm, bao gồm nhôm phốt phát AlPO4, nhôm hydroxit Al(OH)3 và vắc xin kết tủa phèn, trong lịch sử gọi là protein aluminate, hiện là những chất bổ trợ được sử dụng phổ biến nhất với vắc xin cho người và thú y. Các chất bổ trợ vô cơ thường hấp phụ kháng nguyên lên bề mặt để tăng cường đáp ứng miễn dịch của cơ thể, đồng thời giải phóng kháng nguyên từ từ vào hệ bạch huyết để kéo dài thời gian kích thích đáp ứng miễn dịch của cơ
thể. Với mầm bệnh có sản sinh độc tố, sau khi đã được vô hoạt (giải độc tố) cũng được chất bổ trợ hấp thu và giải phóng từ từ để hạn chế tác động gây phản ứng cục bộ và toàn thân. Trong thú y người ta hay dùng KAl (SO4)2.12H2O (gọi là keo phèn) trong các vắc xin vi khuẩn vô hoạt.
Chất bổ trợ hữu cơ: bao gồm các loại dầu thực vật, dầu hướng dương, dầu lạc, dầu oliu, các loại mỡ động vật, các sản phẩm dầu khoáng hoặc montanide 50…Bằng chứng đầu tiên về việc sử dụng nhũ tương dầu làm tá dược trong các công thức vắc xin có từ năm 1916. Các chất bổ trợ hữu cơ khi hỗn hợp với kháng nguyên sẽ tạo thành dạng nhũ tương nước trong dầu. Ở dạng nhũ tương kháng nguyên sẽ nằm trong dung dịch dầu. Để khắc phục những nhược điểm của vắc xin nhũ nước trong dầu như dễ phân lớp, rít kim khi tiêm, về sau người ta đã nghiên cứu chế tạo ra loại vắc xin dạng nhũ tương kép: nước trong dầu trong nước.
Tác dụng của chất bổ trợ dầu trong vắc xin cũng tương tự như tác dụng của chất bổ trợ vô cơ. Nhờ các phức hợp nhũ kháng nguyên - dầu - nước mà kháng nguyên tự do được giải phóng từ từ vào cơ thể để kích thích sản sinh kháng thể và tế bào miễn dịch đặc hiệu kéo dài. Đồng thời các hạt nhũ cũng di chuyển từ chỗ tiêm vào các hạch lympho hoặc đến các cơ quan có thẩm quyền miễn dịch để kích thích miễn dịch không đặc hiệu. Kết quả là liều vắc xin giảm, hiệu lực miễn dịch tăng cao, thời gian miễn dịch kéo dài.
Chất bổ trợ là vi sinh vật: thường dùng là xác của một số loài vi khuẩn như Mycobacterium tuberculosis hay Salmonella typhimurium. Cũng có thể dùng nội độc tố của các vi khuẩn lipopolysaccarid.