Новости

Mar 04, 2024

Микроигольный принтер для термостабильных вакцин от COVID

Nature Biotechnology (2023)Цитировать эту статью Децентрализованное производство термостабильных мРНК-вакцин в формате микроигольных пластырей (MNP) может улучшить доступ к вакцинам в сообществах с ограниченными ресурсами за счет

Природная биотехнология (2023 г.)Процитировать эту статью

Децентрализованное производство термостабильных мРНК-вакцин в формате микроигольных пластырей (MNP) может улучшить доступ к вакцинам в сообществах с ограниченными ресурсами за счет устранения необходимости в холодовой цепи и обученном медицинском персонале. Здесь мы описываем автоматизированный процесс печати мРНК-вакцин MNP от коронавирусной болезни 2019 (COVID-19) в автономном устройстве. Вакцинные чернила состоят из липидных наночастиц, наполненных мРНК, и смеси растворимых полимеров, которая была оптимизирована для обеспечения высокой биологической активности путем скрининга составов in vitro. Мы демонстрируем, что полученные МНЧ стабильны при хранении в течение как минимум 6 месяцев при комнатной температуре при оценке с использованием модельной конструкции мРНК. Эффективность загрузки вакцины и растворение микроигл позволяют предположить, что эффективные микрограммовые дозы мРНК, инкапсулированные в липидные наночастицы, могут быть доставлены с помощью одного пластыря. Иммунизация мышей с использованием МНЧ, полученных вручную, с мРНК, кодирующей рецептор-связывающий домен шиповидного белка коронавируса 2 тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-2), стимулирует долгосрочные иммунные реакции, аналогичные реакциям при внутримышечном введении.

Невакцинированные сообщества в странах с низким и средним уровнем дохода подвергаются высокому риску повторных вспышек коронавирусной болезни 2019 года (COVID-19) и других инфекционных заболеваний1, которые увеличивают смертность, способствуют появлению более опасных вариантов и негативно влияют на экономику2. Массовой вакцинации в этих сообществах препятствуют такие проблемы, как неадекватная инфраструктура хранения и транспортировки, совместимая с холодовой цепью, а также недостаточное количество медицинского персонала3,4. Распределенные локальные системы производства подходящих вакцин предлагают потенциальное решение. Многообещающим форматом вакцины в этих регионах являются термостабильные микроигольные пластыри (MNP)5,6,7,8. МНЧ можно применять самостоятельно, они менее болезненны, чем внутримышечные (ВМ), не производят острых отходов, могут быть составлены таким образом, чтобы оставаться стабильными при хранении в течение нескольких месяцев, и их можно использовать с несколькими типами вакцин, включая различные нуклеиновые кислоты9,10,11, 12,13,14. В контексте COVID-19 мРНК-вакцины, инкапсулированные в липидные наночастицы (LNP), например вакцины, производимые Moderna и Pfizer-BioNTech, доказали свою высокую эффективность в предотвращении тяжелых заболеваний. Насколько нам известно, ранее не сообщалось о внутрикожной (ID) доставке мРНК-вакцины в носителе LNP с использованием MNP с долгосрочной термостабильностью.

Производство MNP создает новые проблемы в изготовлении, загрузке и масштабируемости, которые замедляют их развитие, несмотря на то, что они идеально подходят для развертывания в регионах с ограниченными ресурсами15,16,17,18. Для точного дозирования и адекватного проникновения в кожу микроиглы должны быть острыми и иметь одинаковый размер от партии к партии19. МНЧ ограничены небольшим объемом, доступным для загрузки вакцины, особенно когда вспомогательные вещества необходимы для стабилизации лабильных антигенов20. МНП обычно изготавливаются вручную индивидуально с использованием трудоемких, ручных и неточных операций, таких как центрифугирование, что затрудняет последовательное автоматизированное производство с использованием этих методов21.

Здесь мы описываем микроигольный принтер вакцин (MVP) для изготовления растворимых MNP, загруженных мРНК-вакцинами, инкапсулированными в LNP, или другими грузами (рис. 1a-c). Интеграция процесса изготовления микроигл в отдельное модульное устройство представляет собой уникальную задачу. Формирование микроигл, которое обычно достигается путем формования22, изготовления капель23, струйной печати24,25 или 3D-печати26,27,28, должно производить микроиглы с острыми, точными характеристиками микронного размера. Заполнение пресс-форм должно осуществляться посредством повторяемого процесса, который сводит к минимуму количество отходов, уменьшает количество движущихся частей, не требует взаимодействия с пользователем и интегрируется в автоматизированный рабочий процесс, управляемый машиной. При каждом запуске MVP распределяет вакцинные чернила, заполняет формы с микроиглами, не разрушая чернила, используя вакуум для удаления воздуха из формы, и ускоряет сушку с помощью автоматизированного рабочего процесса с минимальным вмешательством человека. Автоматизированный рабочий процесс включает в себя высокоточный роботизированный дозатор, программируемую вакуумную камеру и модульные подвижные платформы, содержащие многоразовые формы для микроигол. Процесс, используемый в устройстве, основан на применении вакуума, совместим с широким спектром конструкций MNP и оптимизирован для минимизации отходов вакцин.