Ученые создали принтер для вакцин, не требующих особых условий хранения

Изображение: (cc) Галина Фомина
Лабораторные мыши
Лабораторные мыши
Лабораторные мыши

Проблему использования вакцин, требующих хранения в специальных холодильниках, в регионах, не располагающих таким оборудованием, решили исследователи Массачусетского технологического института (MIT), 24 апреля сообщает сайт новостей медицины и здравоохранения Medical Xpress со ссылкой на пресс-службу MIT.

Ученые MIT разработали мобильный принтер для вакцин, который может производить сотни доз вакцины в день в виде пластырей с сотнями микроигл, содержащих вакцину. Такой принтер, который легко размещается на столе, можно использовать везде, где возникла потребность в вакцине.

Научный сотрудник Института интегративных исследований рака им. Коха при MIT, старший автор исследования Ана Якленец пояснила: «Если, например, в определенном регионе была вспышка лихорадки Эбола, можно отправить туда несколько таких принтеров и вакцинировать людей в этом месте».

При этом пластырь с вакциной можно просто прикрепить к коже без традиционной инъекции. Хранить при комнатной температуре такие пластыри с вакциной можно в течение нескольких месяцев.

Ученые представили результаты исследования действия вакцины, созданной на принтере, в статье «Принтер с микроиглами для термостабильных мРНК-вакцин против COVID-19», опубликованной в понедельник журналом Nature Biotechnology.

Согласно полученным исследователями данным, термостабильные мРНК-вакцины против COVID-19, произведенные на разработанном в MIT принтере, вызывают у мышей иммунный ответ, по результатам сравнимый с тем, который дают инъекционные мРНК-вакцины.

Большинство вакцин, как и мРНК-вакцины от COVID-19, требуют хранения их в холодильнике, что создает трудности для их складирования или отправки туда, где нужного для этого оборудования нет. Кроме того, для введения таких вакцин нужны шприцы и обученный медперсонал.

Поэтому исследователи решили обратиться к новому типу доставки вакцины с помощью пластырей. Такие пластыри размером с ноготь большого пальца содержат сотни микроигл. Их уже некоторое время разрабатывают для многих заболеваний, в том числе для полиомиелита, кори и краснухи. При нанесении пластыря кончики игл, проникая под кожу, растворяются и высвобождают вакцину.

«Чернила», которые исследователи используют в своем принтере для печати микроигл с вакциной, содержат молекулы мРНК-вакцин, «завернутые» в липидные наночастицы, сохраняющие стабильность вакцины в течение длительного времени.

Кроме того, в состав чернил входят полимеры, которые легко принимают нужную форму и остаются стабильными в течение недель или месяцев даже при хранении при комнатной температуре или выше.

Исследователи экспериментально установили, что сочетание 50/50 поливинилпирролидона и поливинилового спирта для изготовления микроигл дает наилучшее сочетание жесткости и стабильности.

«Чернила» в формы с микроиглами впрыскивает роботизированная рука, расположенная внутри принтера, а вакуумная камера под формой обеспечивает всасывание чернил до кончиков игл. Заполненные формы сохнут день или два.

Созданный прототип принтера может производить до 100 патчей за 48 часов, но разработчики надеются в дальнейшем увеличить производительность принтера.

Проверку стабильности вакцин исследователи провели, добавив в чернила флуоресцентный белок. После хранения партий пластырей с микроиглами при температуре +4 °C и +25 °C в течение шести месяцев и одной партии при +37 °C в течение одного месяца они проверили их действие на мышах.

При всех этих условиях хранения пластыри давали сильный флуоресцентный ответ. Однако флуоресцентный ответ при традиционной внутримышечной инъекции мРНК, значительно снижался от более длительного времени хранения такой вакцины при комнатной температуре.

Следующим этапом для команды стало тестирование своей вакцины с микроиглами на лечение COVID-19. Мышей вакцинировали двумя дозами вакцины с интервалом в четыре недели и измеряли реакцию их антител на вирус.

Реакция у мышей, вакцинированных пластырем с микроиглами, совпадала с реакцией у мышей, вакцинированных традиционной инъекционной мРНК-вакциной, при этом она не снижалась, когда пластыри выдерживались при комнатной температуре до трех месяцев.

Хотя это исследование проводилось на мРНК-вакцинах от COVID-19, исследователи намерены адаптировать разработанную ими технологию для производства других типов вакцин, в том числе из белков или инактивированных вирусов.

«Композиция чернил была ключевой в стабилизации мРНК-вакцин, но чернила могут содержать различные типы вакцин или даже лекарств, что обеспечивает гибкость и модульность того, что можно доставлять с помощью этой платформы микроигл», — отметила Якленец.