疫苗打印機！|健識藥師談

《健識藥師談》欄目第714期

隨著(zhù)mRNA遞送系統的突破，mRNA疫苗成功上市并得到廣泛應用，并成為了新冠疫苗的領(lǐng)跑者。與滅活疫苗、重組蛋白疫苗等傳統疫苗相比， mRNA疫苗可以簡(jiǎn)單、快速更新，以應對病毒變異，為新疫苗的開(kāi)發(fā)節約了大量時(shí)間和成本。

然而，想要給需要的人接種mRNA疫苗并非易事，這很大程度上是因為 mRNA疫苗苛刻的存儲和運輸條件，目前兩款獲批上市的mRNA疫苗，分別需要在-20°C和?*0°C至?60°C的低溫下保存和運輸。這使得將它們運送到缺少必要基礎設施的偏遠地區變得非常困難。

2023年4月24日，麻省理工學(xué)院（MIT）的 Robert Langer、Ana Jaklenec 等人在 Nature Biotechnology 期刊發(fā)表了題為：A microneedle vaccine printer for thermostable COVID-1* mRNA vaccines 的研究論文。

該研究提出了一種新的mRNA疫苗解決方案—— 可移動(dòng)桌面式疫苗打印機，其可在一天內生產(chǎn)數百劑疫苗。這種疫苗打印機可以放置在桌面上，部署在任何需要疫苗的地方。

這款疫苗打印機，能夠打印出數百根含有疫苗的微針貼片。 將這種微針貼片貼在皮膚上，無(wú)需傳統的針頭注射就能使疫苗在皮膚內溶解，實(shí)現疫苗接種。在小鼠上實(shí)驗結果顯示，打印出來(lái)的微針疫苗貼片可以在小鼠中誘導與注射的mRNA疫苗相當的免疫反應。更重要的是，打印出來(lái)后，這些微針疫苗貼片可以在室溫下保存數月。

論文通訊作者 Ana Jaklenec 教授表示，依靠這款設備，我們就可以按需生產(chǎn)疫苗。如果某個(gè)地區爆發(fā)了埃博拉疫情，就可以向那里運送一些這樣的疫苗打印機，為那里的人們生產(chǎn)疫苗。

不僅僅是mRNA疫苗，大多數疫苗在儲存時(shí)都必須低溫冷藏，這使得儲存或將它們送到無(wú)法維持低溫環(huán)境的地方變得非常困難。此外，這些疫苗的接種需要注射器、針頭和訓練有素的衛生保健專(zhuān)業(yè)人員。

為了克服疫苗的這一障礙，麻省理工學(xué)院的研究一直在嘗試開(kāi)發(fā)一種能夠按需生產(chǎn)疫苗的方法。在新冠大流行之前，他們就開(kāi)始了這項研究，當初是希望開(kāi)發(fā)出一款設備，可以在埃博拉等烈性傳染病爆發(fā)時(shí)快速生產(chǎn)和部署疫苗。這種設備能夠被運送到偏遠地區、難民營(yíng)或軍事基地等，以方便大量人群快速接種疫苗，遏制疫情傳播。

研究團隊沒(méi)有選擇傳統的注射式疫苗，還是決定研究一種新型疫苗遞送方式——微針貼片， 這種指甲蓋大小的貼片上包含了數百個(gè)微針，當貼片貼在皮膚上，微針會(huì )在皮膚下溶解，進(jìn)而釋放其中的疫苗成分，實(shí)現疫苗接種。

新冠大流行開(kāi)始時(shí)，對于mRNA疫苗的穩定性和疫苗可及性的擔憂(yōu)，促使研究團隊研究用于mRNA疫苗遞送的微針貼片。

研究團隊開(kāi)發(fā)了用來(lái)打印微針貼片的打印機，同樣使用脂質(zhì)納米顆粒來(lái)包裹mRNA，來(lái)維持mRNA疫苗的穩定性，同時(shí)，還添加了聚合物，幫助打印出來(lái)的疫苗更好地塑形，在室溫或更高溫度下儲存時(shí)，能夠保持數周乃至數月穩定。 研究團隊發(fā)現，通常用于形成微針的聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇按照*0:*0的比例組合具有最佳的剛度和穩定性。

在打印機內部，機械臂將“墨水”注入微針模具，模具下方的真空室將墨水吸到底部，確保墨水一直到達針頭的尖端。一旦模具被填滿(mǎn)，它們需要一兩天的時(shí)間來(lái)干燥。 目前的原型機可以在4*小時(shí)內生產(chǎn)100個(gè)微針，研究團隊表示，未來(lái)的版本可以實(shí)現更高的通量。

為了測試這些打印出來(lái)的疫苗的長(cháng)期穩定性，研究團隊首先打印了一批含有編碼熒光素酶的mRNA的微針貼片。 在4°C或2*°C（室溫）下保存長(cháng)達6個(gè)月后，他們還將一批微針貼片在37°C下保存了一個(gè)月。

在所有這些溫度的儲存條件下，打印的微針貼片對小鼠產(chǎn)生強烈的熒光反應。相比之下，傳統的肌肉注射編碼熒光素酶的mRNA產(chǎn)生的熒光反應隨著(zhù)室溫下儲存時(shí)間的延長(cháng)而下降。

然后，研究團隊測試了打印的新冠mRNA微針貼片疫苗，并給小鼠接種兩劑該疫苗，兩劑接種間隔四周，然后測量小鼠對新冠病毒的抗體反應。結果顯示，接種微針貼片疫苗的小鼠與注射mRNA疫苗的小鼠有著(zhù)相似的反應。它們還發(fā)現，給小鼠接種在室溫下儲存了長(cháng)達三個(gè)月的mRNA微針貼片疫苗時(shí)，也產(chǎn)生了同樣強烈的抗體反應。

雖然這項研究的重點(diǎn)是打印新冠mRNA疫苗，但研究團隊計劃調整該過(guò)程以生產(chǎn)其他類(lèi)型的疫苗，包括重組蛋白疫苗或滅活病毒疫苗。研究團隊表示，用于打印的“墨水”成分是穩定mRNA疫苗的關(guān)鍵，而“墨水”中可以包含各種類(lèi)型的疫苗以及治療藥物，因此這款打印設備具有靈活性和模塊化。

論文鏈接：

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