疫苗打印机！|健识药师谈

《健识药师谈》栏目第714期

随着mRNA递送系统的突破，mRNA疫苗成功上市并得到广泛应用，并成为了新冠疫苗的领跑者。与灭活疫苗、重组蛋白疫苗等传统疫苗相比， mRNA疫苗可以简单、快速更新，以应对病毒变异，为新疫苗的开发节约了大量时间和成本。

然而，想要给需要的人接种mRNA疫苗并非易事，这很大程度上是因为 mRNA疫苗苛刻的存储和运输条件，目前两款获批上市的mRNA疫苗，分别需要在-20°C和−*0°C至−60°C的低温下保存和运输。这使得将它们运送到缺少必要基础设施的偏远地区变得非常困难。

2023年4月24日，麻省理工学院（MIT）的 Robert Langer、Ana Jaklenec 等人在 Nature Biotechnology 期刊发表了题为：A microneedle vaccine printer for thermostable COVID-1* mRNA vaccines 的研究论文。

该研究提出了一种新的mRNA疫苗解决方案—— 可移动桌面式疫苗打印机，其可在一天内生产数百剂疫苗。这种疫苗打印机可以放置在桌面上，部署在任何需要疫苗的地方。

这款疫苗打印机，能够打印出数百根含有疫苗的微针贴片。 将这种微针贴片贴在皮肤上，无需传统的针头注射就能使疫苗在皮肤内溶解，实现疫苗接种。在小鼠上实验结果显示，打印出来的微针疫苗贴片可以在小鼠中诱导与注射的mRNA疫苗相当的免疫反应。更重要的是，打印出来后，这些微针疫苗贴片可以在室温下保存数月。

论文通讯作者 Ana Jaklenec 教授表示，依靠这款设备，我们就可以按需生产疫苗。如果某个地区爆发了埃博拉疫情，就可以向那里运送一些这样的疫苗打印机，为那里的人们生产疫苗。

不仅仅是mRNA疫苗，大多数疫苗在储存时都必须低温冷藏，这使得储存或将它们送到无法维持低温环境的地方变得非常困难。此外，这些疫苗的接种需要注射器、针头和训练有素的卫生保健专业人员。

为了克服疫苗的这一障碍，麻省理工学院的研究一直在尝试开发一种能够按需生产疫苗的方法。在新冠大流行之前，他们就开始了这项研究，当初是希望开发出一款设备，可以在埃博拉等烈性传染病爆发时快速生产和部署疫苗。这种设备能够被运送到偏远地区、难民营或军事基地等，以方便大量人群快速接种疫苗，遏制疫情传播。

研究团队没有选择传统的注射式疫苗，还是决定研究一种新型疫苗递送方式——微针贴片， 这种指甲盖大小的贴片上包含了数百个微针，当贴片贴在皮肤上，微针会在皮肤下溶解，进而释放其中的疫苗成分，实现疫苗接种。

新冠大流行开始时，对于mRNA疫苗的稳定性和疫苗可及性的担忧，促使研究团队研究用于mRNA疫苗递送的微针贴片。

研究团队开发了用来打印微针贴片的打印机，同样使用脂质纳米颗粒来包裹mRNA，来维持mRNA疫苗的稳定性，同时，还添加了聚合物，帮助打印出来的疫苗更好地塑形，在室温或更高温度下储存时，能够保持数周乃至数月稳定。 研究团队发现，通常用于形成微针的聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇按照*0:*0的比例组合具有最佳的刚度和稳定性。

在打印机内部，机械臂将“墨水”注入微针模具，模具下方的真空室将墨水吸到底部，确保墨水一直到达针头的尖端。一旦模具被填满，它们需要一两天的时间来干燥。 目前的原型机可以在4*小时内生产100个微针，研究团队表示，未来的版本可以实现更高的通量。

为了测试这些打印出来的疫苗的长期稳定性，研究团队首先打印了一批含有编码荧光素酶的mRNA的微针贴片。 在4°C或2*°C（室温）下保存长达6个月后，他们还将一批微针贴片在37°C下保存了一个月。

在所有这些温度的储存条件下，打印的微针贴片对小鼠产生强烈的荧光反应。相比之下，传统的肌肉注射编码荧光素酶的mRNA产生的荧光反应随着室温下储存时间的延长而下降。

然后，研究团队测试了打印的新冠mRNA微针贴片疫苗，并给小鼠接种两剂该疫苗，两剂接种间隔四周，然后测量小鼠对新冠病毒的抗体反应。结果显示，接种微针贴片疫苗的小鼠与注射mRNA疫苗的小鼠有着相似的反应。它们还发现，给小鼠接种在室温下储存了长达三个月的mRNA微针贴片疫苗时，也产生了同样强烈的抗体反应。

虽然这项研究的重点是打印新冠mRNA疫苗，但研究团队计划调整该过程以生产其他类型的疫苗，包括重组蛋白疫苗或灭活病毒疫苗。研究团队表示，用于打印的“墨水”成分是稳定mRNA疫苗的关键，而“墨水”中可以包含各种类型的疫苗以及治疗药物，因此这款打印设备具有灵活性和模块化。

论文链接：

运营 | 王嘉琪

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