Доставлення вакцини пластирами з мікроголками посилило імунну реакцію на щеплення у мишей у двадцять разів, у порівнянні зі стандартним введенням вакцини з допомогою підшкірної ін'єкції, зазначається у статті американських вчених у журналі Proceedings of the National Academy of Sciences. Напротивагу попереднім подібним пластирам, цього разу вчені надрукували їх на 3D-принтері, що дає змогу масштабувати та прискорити виробництво, й водночас краще контролювати кінцевий продукт.
Надрукований на 3D-принтері пластир з мікроголками для доставлення вакцин. UNC-Chapel Hill
Навіщо нам новий тип вакцин?
Вакцини є одним із найвагоміших відкриттів людства, оскільки дають змогу уникати небезпечних захворювань та навіть знищувати їх, як це відбулося з натуральною віспою. Вони працюють завдяки тому, що представляють імунній системі пацієнта антиген певного збудника захворювання. Самі по собі вакцини хвороби не спричиняють, але тренують імунну систему націлюватися та знешкоджувати справжніх патогенів при їх потраплянні до організму. Проте не всі антигени здатні викликати достатньої для формування імунітету імунної відповіді, через що їх доповнюють стимулювальними речовинами ад'ювантами та вводять у частину тіла, де з більшою ймовірністю із вакциною сконтактують цільові імунні клітини. Більшість вакцин вводяться ін'єкцією в м'яз або під шкіру, але серед вчених зростає зацікавленість щодо внутрішньошкірного введення, позаяк людська шкіра містить значну кількість імунних клітин. Однією з причин, чому такі вакцини не набули поширення, є необхідність їхнього введення окремо навченим медичним персоналом, відносна болючість та потреба у розробленні спеціальних пристроїв для простішого доставлення активної речовини в організм. Вчені з Університету Північної Кароліни в Чапел-Гілл та Стенфордського університету подумали, що допомогти можуть пластирі з мікроголками.
Це ж не перша ідея використати для вакцин пластирі, у чому новина?
Масштабне виготовлення пластирів з мікроголками переважно здійснюється шляхом лиття, використовуючи попередньо підготовлені форми. Технологія дає змогу контролювати матеріал, форму та розміри продукту, але має свої недоліки. Наприклад, з її допомогою може бути важко створити голки різного типу та довжини на одному пластирі, а крім цього з часом форма деформується і голки виходять не такими гострими, як необхідно. Через це науковці спробували використати технологію 3D-друку, щоб безпосередньо виготовляти пластирі. Вони звернули увагу на безперервне виробництво з рідкого інтерфейсу (Continuous Liquid Interface Production), яке полягає у «вирощуванні» тривимірних об'єктів із рідких полімерних матеріалів, що твердіють під впливом ультрафіолетових променів, замість традиційного пошарового друку. Це дає змогу прискорити процес та забезпечує більший контроль над кінцевим продуктом: можна за короткий час підлаштувати виробництво під різний тип вакцин.
Наскільки надрукований пластир годиться для доставлення вакцин?
Перевірити життєздатність своєї технології вчені вирішили спершу на лабораторних мишах. Для цього надруковані пластирі покрили антигеном яєчного білка, що володіє помірною імуногенністю, тому використовується в дослідженнях вакцин. Навантажені речовиною пластирі прикріпили на спину частині піддослідних тварин на 24 години, а іншим мишам, для порівняння, ввели розчин з антигеном стандартною підшкірною ін'єкцією, або взагалі нічого не вводили.
З'ясувалося, що пластир з мікроголками, який доставляє антиген у товщу шкіри, викликає у 20 разів сильнішу імунну відповідь у вигляді вироблення специфічних антитіл та посилену активацію імунних Т-клітин, у порівнянні із введенням антигена підшкірно. Це стосується першої імунізації, а через 23 дні, після другої, реакція виявилася сильнішою вже у 50 разів.
Вчені сподіваються, що їхні результати допоможуть наблизити нас до створення ефективніших, не болючих вакцин на основі пластирів з мікроголками. Надалі вони планують спробувати навантажити пластирі РНК-вакцинами, якими є вакцини проти коронавірусної інфекції від виробників Pfizer та Moderna.