Напечатайте свою собственную вакцину: автоматическая печать микроигольчатого пластыря мРНК-вакцины против COVID-19

В недавнем исследовании, опубликованном в Природная биотехнологияИсследователи сообщили об автоматической печати пластырей с микроиглами (MNP) против коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2) с использованием матричной рибонуклеиновой кислоты (мРНК).

Фон

Невакцинированные люди в развивающихся странах подвергаются повышенному риску повторных инфекций SARS-CoV-2, которые вызвали беспрецедентную заболеваемость и смертность во всем мире. Массовой вакцинации против коронавирусной болезни 2019 (COVID-19) в общественных местах препятствуют недостаточная логистика холодовой цепи и нехватка обученного медицинского персонала. Вероятным решением могло бы стать децентрализованное производство термостабильных мРНК-вакцин на местном уровне с использованием формата MNP.

Внутрикожно (ID) введенные MNPs являются самостоятельными, вызывают меньше боли, чем внутримышечное (IM) введение, не производят острых отходов и стабильны в течение нескольких месяцев. Вакцины Pfizer-BioNTech и Moderna и мРНК COVID-19, содержащие липидные наночастицы (ЛНЧ), эффективно предотвращают тяжелые последствия COVID-19.

Об исследовании

В настоящем исследовании исследователи использовали микроигольную печать вакцин (MVP) для изготовления термостабильных вакцин мРНК COVID-19 в носителе LNP.

Для изготовления МНЧ методом печати вакцин с помощью микроигл использовались модульные чернила, состоящие из МНЧ, загруженных мРНК, и смеси растворимых стабилизирующих полимеров. Чернила были оптимизированы для обеспечения высокой биологической активности путем скрининга составов. в пробирке и требуется, чтобы они были постоянно необязательными. После автоматического дозирования через форму из полидиметилсилоксана (PDMS) применяли вакуум для загрузки микроиглы вязким раствором вакцины-полимера.

Затем формы помещали на сушильные станции для быстрой сушки. Команда измерила время загрузки для нескольких параметров, связанных с производством и дизайном вакцины MVP. LNP диаметром 147,0 нм, которые инкапсулировали мРНК, кодирующую люциферазу светлячка (fLuc), смешивали с различными водорастворимыми полимерами и сушили.

Для оценки времени сушки был проведен термогравиметрический анализ, а скорости сушки для различных стратегий сушки были сопоставлены с помощью моделирования линейной регрессии. Также оценивали площадь падения и покрытие МНЧ раствором полимера. МНЧ на ультратонкой акриловой подложке, изготовленные с помощью автономного устройства, визуализировали с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Производительность пластыря с микроиглами оценивали с точки зрения длины лотка и продолжительности, необходимой для сушки.

Стабильность полученных МЧ при хранении оценивали с использованием модельной конструкции мРНК. Оценивали эффективность одноэтапной и двухэтапной загрузки вакциной. Оценивали эффективность нагрузки белком и дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК) в МНЧ, полученных вручную. Экспрессию белка измеряли в клетках Генриетты Лакс (HeLa) после трансфекции повторно растворенными полимерами с такой же экспрессией белка, как и у взвешенных LNP. Люминесценция наблюдалась через шесть часов применения MNP с cKK-E12 или LNP, содержащими липид 5.0, у мышей C57BL/6.

Команда сравнила введение LNP, содержащих cKK-E12, кодирующих рибонуклеиновую кислоту мессенджера fLuc, внутримышечно, распечатанными MNP и изготовленными вручную MNP. Кроме того, мышей вакцинировали инкапсулированной мРНК, кодирующей шип SARS-CoV-2 (S). гликопротеин рецептор-связывающий домен (RBD) через MNP с последующим бустерным введением MNP через 4,0 недели. Титры иммуноглобулина G (IgG) анти-S RBD в сыворотке измеряли с использованием электрохемилюминесцентных анализов связывания анти-S RBD.

Полученные результаты

МНЧ показали стабильность при хранении ≥6,0 месяцев при комнатной температуре. Эффективность загрузки вакцины и растворение МНЧ показали, что эффективные микрограммовые дозы мРНК, инкапсулированной в ЛНЧ, могут вводиться с помощью МНЧ. Вакцинация мышей с шиповидным RBD SARS-CoV-2 стимулировала устойчивые иммунологические ответы, сравнимые с теми, которые индуцировались внутримышечным введением. СЭМ-анализ показал изображения МНЧ конической и пирамидальной геометрии. Эффективность загрузки белком и ДНК и белком в MNP, изготовленных вручную, и MNP, изготовленных с помощью MVP, была сопоставима.

Тепловые карты показали постоянную загрузку ДНК в участках с микроиглами на лотках для форм 10,0 × 10,0, где каждый квадрат представлял собой отдельный участок. Микроиглы растворяли и доставляли вакцины мРНК-ЛНЧ во внутрикожное пространство. Пирамидальные МНЧ, состоящие из смеси поливинилпирролидона (ПВП) и поливинилового спирта (ПВС) в соотношении 1:1, были прочнее и жестче, чем конические МНЧ. Более того, 36,0% и 8,0% объема пирамидальных и конических МНЧ растворялись в течение 10 минут соответственно, что указывает на то, что пирамидальные МНЧ обеспечивают большую доставку вакцины.

ПВП: ПВА стабилизировал мРНК-ЛНЧ в МНЧ для высокой экспрессии белка через шесть месяцев после хранения при комнатной температуре. МНЧ, продуцируемые MVP, обладали адекватными механическими свойствами и успешно проникали в эпидермис свиней. ex vivo. Тестирование изготовленных вручную МНЧ жить продемонстрировали иммунный ответ, сравнимый с таковым, индуцированным внутримышечной вакцинацией. Через 3,0 недели бустерной иммунизации средние геометрические титры (GMT) были одинаковыми между IM и MNP для мРНК-вакцины RBD SARS-CoV-2. Несмотря на сходные титры анти-S RBD IgG для IM и MNP с мРНК RBD SARS-CoV-2, были отмечены некоторые различия между IM введением суспензии мРНК-LNP и интрадермальным введением мРНК-LNP с использованием MNP.

мРНК-LNP, включающие липид 5.0, показали большую экспрессию белка, чем cKK-E12, что свидетельствует о чувствительности MNP к ионизируемым липидам. Данные моделирования показали, что вакцина мРНК-LNP SARS-CoV-2 может быть приготовлена ​​​​в виде MNP площадью 2,0 см2 для применения человеком. Модель предсказала, что 108 и 360 MNP пирамиды могут доставить полную дозу вакцин Pfizer-BioNTech и Moderna соответственно. Для загрузки все более вязких красок требовалось менее 20,0 минут, а эффективность загрузки LNP была повышена за счет использования MNP небольшого размера, что уменьшало эффект Марангони и максимизировало цикличность. Принтер первого поколения производил 100,0 пластырей за 2,0 дня, эффективность которых можно было повысить за счет вертикальной укладки формовочных лотков или непрерывного изготовления МНЧ путем дегазации лотков перед выдачей.

Заключение

В целом, результаты исследования выявили разработку MVP для изготовления растворимых MNP, нагруженных мРНК-вакцинами, инкапсулированными в LNP, или другим грузом с точностью до микролитра посредством автоматизированных процессов производства, сводящих к минимуму взаимодействие с пользователем. Вакцины можно хранить при комнатной температуре и использовать через несколько месяцев после изготовления, что облегчает их использование в условиях ограниченных ресурсов и позволяет экономно создавать запасы вакцин для повышения готовности к будущим вспышкам.

Цитаты

Пожалуйста, используйте один из следующих форматов, чтобы цитировать эту статью в своем эссе, статье или отчете:

• ЧТО

  Тошнивал Пахария, Пуджа Тошнивал Пахария. (2023, 26 апреля). Распечатайте свою собственную вакцину: автоматическая печать микроигольчатых пластырей с мРНК-вакциной против COVID-19. Новости-Мед. Получено 26 апреля 2023 г. с https://www.news-medical.net/news/20230426/Print-your-own-vaccine-automatic-printing-of-microneedle-patch-COVID-19-mRNA-vaccines.aspx. .

• МДА

  Тошнивал Пахария, Пуджа Тошнивал Пахария. «Напечатайте свою собственную вакцину: автоматическая печать вакцин с мРНК COVID-19 на пластыре с микроиглами» . Новости-Медицина. 26 апреля 2023 г. .

• Чикаго

  Тошнивал Пахария, Пуджа Тошнивал Пахария. «Напечатайте свою собственную вакцину: автоматическая печать вакцин с мРНК COVID-19 на пластыре с микроиглами» . Новости-Мед. https://www.news-medical.net/news/20230426/Print-your-own-vaccine-automatic-printing-of-microneedle-patch-COVID-19-mRNA-vaccines.aspx. (по состоянию на 26 апреля 2023 г.).

• Гарвард

  Тошнивал Пахария, Пуджа Тошнивал Пахария. 2023. Напечатайте свою собственную вакцину: автоматическая печать микроигольчатого пластыря мРНК-вакцины против COVID-19. News-Medical, просмотрено 26 апреля 2023 г., https://www.news-medical.net/news/20230426/Print-your-own-vaccine-automatic-printing-of-microneedle-patch-COVID-19-mRNA-vaccines .aspx.