改变疫苗分配的游戏规则
将疫苗送到需要它们的人手中并不总是那么容易。许多疫苗需要冷藏，因此很难将它们运送到没有必要基础设施的偏远地区。麻省理工学院的研究人员为这个问题提出了一个可能的解决方案：一种移动的疫苗打印机，可以按比例放大，在一天内生产数百个疫苗剂量。研究人员说，这种可以放在桌面上的打印机可以被部署到任何需要疫苗的地方。
麻省理工学院科赫综合癌症研究所的研究科学家Ana Jaklenec说："我们有一天可以按需生产疫苗。例如，如果某个地区爆发了埃博拉病毒，人们可以将几台这样的打印机运到那里，为那个地方的人接种疫苗。"
该打印机可生产带有数百个含有疫苗的微针的补丁。该贴片可以贴在皮肤上，让疫苗溶解而不需要传统的注射。
这台打印机生产出带有数百个含有疫苗的微针的补丁。这种贴片可以贴在皮肤上，让疫苗溶解而不需要传统的注射。一旦打印出来，疫苗贴片可以在室温下储存数月。
在2023年4月24日发表在《自然-生物技术》上的一项研究中，研究人员表明，他们可以使用打印机生产热稳定的COVID-19 RNA疫苗，这种疫苗可以诱导出与注射RNA疫苗产生的免疫反应相当的小鼠。
Jaklenec和麻省理工学院David H. Koch研究所教授、Koch研究所成员Robert Langer是这项研究的资深作者。该论文的主要作者是前麻省理工学院博士后Aurelien vander Straeten，Morteza Sarmadi博士22岁，和博士后John Daristotle。
打印疫苗
大多数疫苗，包括mRNA疫苗在储存时必须冷藏，因此很难储存它们或将它们送到无法保持这些温度的地方。此外，它们需要注射器、针头和训练有素的医疗保健专业人员来管理它们。
为了克服这一障碍，麻省理工学院的团队开始寻找一种按需生产疫苗的方法。在COVID-19到来之前，他们最初的动机是建立一个可以在埃博拉等疾病爆发时快速生产和部署疫苗的设备。这样的设备可以被运到偏远的村庄、难民营或军事基地，以实现对大量人口的快速疫苗接种。
在打印机内，一个机械臂将墨水注入微针模具，而模具下方的真空室将墨水吸到底部。图中是模具的一个例子。
研究人员决定不生产传统的注射式疫苗，而是采用一种新型的疫苗输送方式，其基础是大约拇指指甲大小的贴片，其中包含数百个微针。这种疫苗目前正在开发中，用于治疗许多疾病，包括脊髓灰质炎、麻疹和风疹。当贴片被贴在皮肤上时，针尖在皮肤下溶解，释放出疫苗。
Daristotle说："当COVID-19开始时，对疫苗稳定性和疫苗获取的担忧促使我们尝试将RNA疫苗纳入微针贴片。"
研究人员用来打印含有疫苗的微针的"墨水"包括封装在脂质纳米颗粒中的RNA疫苗分子，这有助于它们在很长一段时间内保持稳定。
墨水还含有聚合物，可以很容易地被塑造成合适的形状，然后在数周或数月内保持稳定，即使在室温或更高的温度下储存。研究人员发现，聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇的50/50组合，这两种物质通常用于形成微针，具有最佳的硬度和稳定性组合。
在打印机内，一个机械臂将墨水注入微针模具，而模具下方的真空室将墨水吸到底部，确保墨水一直到达针尖。一旦模具被填满，它们需要一到两天的时间来干燥。目前的原型可以在48小时内生产100个贴片，但研究人员预计，未来的版本可以设计成具有更高的容量。
抗体反应
为了测试疫苗的长期稳定性，研究人员首先创造了一种含有编码荧光素酶（一种发光蛋白质）的RNA的墨水。他们将得到的微针贴片在4摄氏度或25摄氏度（室温）的条件下储存长达6个月后应用于小鼠。他们还将一批颗粒在37摄氏度下储存了一个月。
在所有这些储存条件下，这些贴片在应用于小鼠时诱发了强烈的发光反应。相比之下，通过传统的肌肉注射发光蛋白编码RNA产生的发光反应随着室温下更长的储存时间而下降。
然后，研究人员测试了他们的COVID-19微针疫苗。他们给小鼠接种了两个剂量的疫苗，相隔四周，然后测量它们对病毒的抗体反应。用微针贴片接种的小鼠与用传统的注射式RNA疫苗接种的小鼠有类似的反应。
当研究人员用在室温下存放了三个月的微针贴片为小鼠接种时，也看到了同样强烈的抗体反应。
斯坦福大学转化医学和化学工程教授Joseph DeSimone说："这项工作特别令人兴奋，因为它实现了按需生产疫苗的能力，随着疫苗生产规模的扩大和在更高温度下稳定性的提高，移动疫苗打印机可以促进RNA疫苗的广泛使用"。他没有参与这项研究。
虽然这项研究侧重于Covid-19 RNA疫苗，但研究人员计划调整该工艺以生产其他类型的疫苗，包括由蛋白质或灭活的病毒制成的疫苗。
Jaklenec说："墨水成分是稳定mRNA疫苗的关键，但墨水可以包含各种类型的疫苗，甚至是药物，从而使使用这种微针平台可以提供的东西具有灵活性和模块化。"
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