Oamenii de ştiinţă de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) au creat o imprimantă pentru vaccinuri. Aceasta generează plasturi cu micro-ace umplute cu vaccinuri care pot fi depozitate pe termen lung la temperatura camerei şi aplicate pe piele, fără a necesita tradiţionala injecţie.
A face rost de vaccinuri la persoanele care au nevoie de ele nu este întotdeauna o misiune uşoară. Multe vaccinuri necesită depozitare la rece, ceea ce face dificilă expedierea lor în zone îndepărtate care nu dispun de infrastructura necesară.
Cercetătorii de la MIT au găsit o posibilă soluţie la această problemă: o imprimantă mobilă pentru vaccinuri care ar putea produce sute de doze de vaccin într-o zi.
Acest tip de imprimantă, care poate încăpea pe o masă obişnuită, ar putea fi implementată oriunde este nevoie de vaccinuri, spun cercetătorii.
„Într-o zi am putea avea o producţie de vaccinuri la cerere", spune Ana Jaklenec, cercetător ştiinţific la Institutul Koch pentru Cercetare Integrativă a Cancerului din cadrul MIT.
Potrivit cercetătoarei, dacă, de exemplu, ar exista o epidemie de Ebola într-o anumită regiune, s-ar putea expedia câteva dintre aceste imprimante acolo şi ar putea fi vaccinate persoanele din acea zonă.
Imprimanta produce plasturi cu sute de microace care conţin vaccin.
Plasturele poate fi ataşat la piele, permiţând vaccinului să se dizolve fără a fi nevoie de o injecţie tradiţională.
Odată tipărite, plasturii cu vaccin pot fi depozitaţi timp de luni de zile la temperatura camerei.
Într-un studiu apărut luni, în Nature Biotechnology, cercetătorii au arătat că pot utiliza imprimanta pentru a produce vaccinuri termostabile cu ARN împotriva Covid-19, care pot induce un răspuns imunitar la şoareci comparabil cu cel generat de vaccinurile cu ARN injectabile.
Imprimarea vaccinurilor
Majoritatea vaccinurilor, inclusiv vaccinurile cu ARN mesager (ARNm), trebuie să fie refrigerate în timpul depozitării, ceea ce face dificilă stocarea lor sau trimiterea lor în zone în care aceste temperaturi nu pot fi menţinute.
În plus, vaccinurile tradiţionale necesită seringi, ace şi profesionişti din domeniul sănătăţii instruiţi pentru a le administra.
Pentru a ocoli acest obstacol, echipa MIT şi-a propus să găsească o modalitate de a produce vaccinuri la cerere.
Motivaţia lor iniţială, înainte de epidemia de Covid-19, a fost aceea de a construi un dispozitiv care să poată produce şi distribui rapid vaccinuri în timpul izbucnirii unor epidemii de boli precum Ebola.
Un astfel de dispozitiv ar putea fi expediat într-un sat îndepărtat, într-o tabără de refugiaţi sau într-o bază militară pentru a permite vaccinarea rapidă a unui număr mare de persoane.
În loc să producă vaccinuri injectabile tradiţionale, cercetătorii au decis să lucreze cu un nou tip de administrare a vaccinului, bazat pe plasturi de mărimea unei unghii, care conţin sute de micro-ace.
Astfel de vaccinuri sunt acum în curs de dezvoltare pentru multe boli, inclusiv poliomielita, rujeola şi rubeola.
Atunci când plasturele este aplicat pe piele, vârfurile acelor se dizolvă sub piele, eliberând vaccinul.
„Când a început Covid-19, preocupările legate de stabilitatea vaccinurilor şi accesul la acestea ne-au motivat să încercăm să încorporăm vaccinuri cu ARN în plasturii cu microace", spune John Daristotle, doctorand la MIT.
„Cerneala" pe care cercetătorii o folosesc pentru a imprima micro-acele cu vaccin include molecule de vaccin ARN care sunt încapsulate în nanoparticule lipidice, ceea ce le ajută să rămână stabile pentru perioade lungi de timp.
Cerneala conţine, de asemenea, polimeri care pot fi modelaţi cu uşurinţă în forma potrivită şi apoi rămân stabili timp de săptămâni sau luni, chiar şi atunci când sunt depozitaţi la temperatura camerei sau la o temperatură mai mare.
Cercetătorii au descoperit că o combinaţie 50/50 de polivinilpirolidonă şi alcool polivinilic, ambele utilizate în mod obişnuit pentru a forma micro-acele, a avut cea mai bună combinaţie de rigiditate şi stabilitate.
În interiorul imprimantei, un braţ robotizat injectează cerneala în matriţele micro-acelor, iar o cameră de vid aflată sub matriţă aspiră cerneala până în partea de jos, asigurându-se că aceasta ajunge până la vârful acelor.
(Foto: Matriţă pentru imprimanta de vaccinuri. În interiorul imprimantei, un braţ robotizat injectează cerneala în matriţele cu micro-ace, iar o cameră de vid aflată sub matriţă aspiră cerneala până la fund. În imagine este un exemplu de matriţă. Credit: MIT).
Odată ce matriţele sunt umplute, acestea au nevoie de o zi sau două pentru a se usca.
Prototipul actual poate produce 100 de plasturi în 48 de ore, dar cercetătorii anticipează că viitoarele versiuni ar putea fi proiectate pentru a avea o capacitate mult mai mare.
Răspunsul anticorpilor
Pentru a testa stabilitatea pe termen lung a vaccinurilor, cercetătorii au creat mai întâi o cerneală care conţine ARN care codifică luciferaza, o proteină fluorescentă.
Aceştia au aplicat plasturii cu micro-ace pe şoareci după ce au stat depozitaţi fie la 4 grade Celsius, fie la 25 de grade Celsius (temperatura camerei) timp de până la şase luni.
De asemenea, au depozitat un lot de particule la 37 de grade Celsius timp de o lună.
În toate aceste condiţii de depozitare, plasturii au indus un răspuns fluorescent puternic atunci când au fost aplicaţi pe şoareci.
În schimb, răspunsul fluorescent produs de o injecţie intramusculară tradiţională a ARN-ului codificator de proteină fluorescentă a scăzut odată cu perioade mai lungi de depozitare la temperatura camerei.
Cercetătorii au testat vaccinul lor cu micro-ace împotriva Covid-19. Ei au vaccinat şoarecii cu două doze de vaccin, la un interval de patru săptămâni, apoi au măsurat răspunsul lor la anticorpi împotriva virusului.
Şoarecii vaccinaţi cu plasturele cu micro-ace au avut un răspuns similar cu cel al şoarecilor vaccinaţi cu un vaccin tradiţional cu ARN.
De asemenea, cercetătorii au observat acelaşi răspuns puternic al anticorpilor şi atunci când au vaccinat şoarecii cu plasturi cu micro-ace care fuseseră depozitaţi la temperatura camerei timp de până la trei luni.
„Această lucrare este deosebit de importantă, deoarece demonstrează capacitatea de a produce vaccinuri la cerere", a declarat Joseph DeSimone, profesor de medicină translaţională şi inginerie chimică la universitatea Stanford, care nu a fost implicat în cercetare.
Cu posibilitatea de a mări producţia de vaccinuri la scară largă şi o stabilitate îmbunătăţită la temperaturi mai ridicate, imprimantele mobile de vaccinuri pot facilita accesul pe scară largă la vaccinurile cu ARN.
Deşi acest studiu s-a concentrat pe vaccinurile cu ARN împotriva Covid-19, cercetătorii intenţionează să adapteze procesul pentru a produce şi alte tipuri de vaccinuri, inclusiv vaccinuri fabricate din proteine sau virusuri inactivate.
„Compoziţia cernelii a fost esenţială pentru stabilizarea vaccinurilor cu ARNm, dar cerneala poate conţine diverse tipuri de vaccinuri sau chiar medicamente, permiţând flexibilitate şi modularitate în ceea ce poate fi administrat cu ajutorul acestei platforme de microace", menţionează cercetătorii de la MIT care au lucrat la proiect.
(Foto articol: Imprimanta produce plasturi cu sute de microneade care conţin vaccin. Plasturele poate fi ataşat la piele, permiţând vaccinului să se dizolve fără a fi nevoie de o injecţie tradiţională. Credit: MIT).
