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印刷廠(chǎng) 2023-05-02 15:59 65
《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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