3D打印微针疫苗贴片,让免疫反應大增10倍

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未来打疫苗可能不再需要「注射」,而单靠「贴片」就能完成。美国科学家发明 3D 列印疫苗贴片,据动物实验发现,疫苗贴片不仅可免痛疫苗接种,还可诱发比一般皮下注射疫苗10倍以上免疫反应,T细胞和抗原特异性抗体更高达50倍。换言之,采用疫苗贴片只须更少药剂就能达到跟针头注射相同效果。

贴片是由史丹佛大学和北卡罗莱纳大学教堂山分校团队共同研发,研究成果刊登在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences)。贴片是透过连续液面生产(Continuous Liquid Interface Production,CLIP)3D 列印技术制造,开发各种流感、麻疹、肝炎或 COVID-19疫苗贴片。

Transdermal vaccination via 3D-printed microneedles induces potent humoral and cellular immunity
Vaccination is essential for combatting emerging epidemics and pandemics. Microneedle patches designed to precisely deliver cargos into the intradermal space, rich in immune cells, provide a noninvasive and self-applicable vaccination approach, eliminating the need for hypodermic needles and trained…

原理

免疫系统暴露于具有适当动力学的疫苗制剂对于诱导保护性免疫至关重要。在这项工作中,使用称为连续液体界面生产 (CLIP) 的三维 (3D) 打印技术设计和制造了多面微针阵列。与光滑的方形锥体设计相比,多面微针设计导致表面积增加,最终导致模型疫苗组分(卵清蛋白和 CpG)的表面涂层增强。利用荧光标签和活体动物成像,我们评估了小鼠体内货物滞留和生物利用度作为递送途径的函数。与可溶性成分皮下推注相比,微针透皮给药不仅可以增强皮肤中的疫苗滞留,还可以改善引流淋巴结中的免疫细胞活化。此外,微针疫苗诱导了有效的体液免疫反应,具有更高的总IgG(免疫球蛋白 G)和更平衡的 IgG1/IgG2a库,并实现了剂量节约。此外,它引发了以功能性细胞毒性CD8为特征的T细胞反应+T细胞和CD4 + T 细胞分泌 Th1(T 辅助类型 1)-细胞因子。总之,涂有疫苗成分的 CLIP 3D 打印微针为无创、自我应用的疫苗接种提供了一个有用的平台。

研究人员表示,疫苗贴片好处在简便性和有效性,只需贴在皮肤上就能发挥效用,相较传统针头注射,疫苗贴片更无痛、侵入性更小,且使用者可自行使用。

研究团队动物实验后也发现,使用疫苗贴片可诱发比一般皮下注射疫苗10倍以上免疫反应,T 细胞和抗原特异性抗体更高达 50 倍。意味疫苗贴片只需更少药剂就能达到跟针头注射相同效果,有效节省药剂。

研究团队表示,开发技术是希望更快速为全球疫苗开发奠定基础,让疫苗剂量更低,且没有痛苦焦虑。特别是COVID-19大流行期间,人们为了注射疫苗得去诊所或医院,并由训练有素的专业人员接种疫苗;疫苗贴片包含溶解于皮下的疫苗涂层微针,无需特殊处理即可运送到世界任何地方,人们可自己贴贴片。若疫苗贴片成功开发,或许会使更多人愿意接种疫苗。研究人员正尝试将辉瑞(Pfizer)、莫德纳(Moderna)等疫苗制成微针贴片测试。

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