《Nature Biotechnology》MIT开发出一台“疫苗打印机”

这种打印机可以产生充满疫苗的微针贴片，这种贴片可以在室温下长期储存并贴在皮肤上。

给需要的人接种疫苗并不总是那么容易。许多疫苗需要冷藏，这使得将它们运送到没有必要基础设施的偏远地区变得困难。麻省理工学院的研究人员提出了一个可能的解决方案:一种移动疫苗打印机，可以在一天内生产数百剂疫苗。研究人员说，这种打印机可以放在桌面上，可以部署在任何需要疫苗的地方。

这台打印机制造出带有数百根含有疫苗的微针的贴片。这种贴片可以贴在皮肤上，无需传统的注射就能使疫苗溶解。一旦打印出来，疫苗贴片可以在室温下保存数月。

在今天发表在《Nature Biotechnology》上的一项研究中，研究人员表明，他们可以使用打印机生产耐热的Covid-19 RNA疫苗，这种疫苗可以在小鼠中诱导与注射RNA疫苗产生的免疫反应相当的免疫反应。

印刷的疫苗

大多数疫苗，包括mRNA疫苗，在储存时必须冷藏，这使得储存它们或将它们送到无法维持温度的地方变得困难。此外，它们需要注射器、针头和训练有素的卫生保健专业人员来管理。

为了克服这一障碍，麻省理工学院的研究小组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造一种设备，可以在埃博拉等疾病爆发期间快速生产和部署疫苗。这种设备可以被运送到偏远的村庄、难民营或军事基地，以便为大量人群快速接种疫苗。

与生产传统的可注射疫苗不同，研究人员决定研究一种新型的疫苗递送方式，这种方式基于拇指指甲大小的贴片，其中包含数百个微针。这类疫苗目前正在研制中，用于治疗许多疾病，包括小儿麻痹症、麻疹和风疹。当贴片贴在皮肤上时，针头的尖端在皮肤下溶解，释放出疫苗。

研究人员用来打印含有疫苗的微针的“墨水”包括包裹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。这种墨水还含有聚合物，可以很容易地塑造成正确的形状，然后保持稳定数周或数月，即使在室温或更高的温度下储存。研究人员发现，通常用于形成微针的聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇的50/50组合具有最佳的刚度和稳定性组合。

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48小时内生产100个补丁，但研究人员预计未来的版本可以设计成更高的容量。

抗体反应

为了测试疫苗的长期稳定性，研究人员首先制造了一种含有编码荧光素酶(一种发光蛋白)的RNA的墨水。在4摄氏度或25摄氏度(室温)下储存长达6个月后，他们将得到的微针贴片应用在小鼠身上。他们还将一批颗粒在37摄氏度的环境下储存了一个月。

在所有这些储存条件下，贴片在小鼠身上引起了强烈的发光反应。相比之下，在室温下，传统的肌肉注射发光蛋白编码RNA产生的发光反应随着储存时间的延长而下降。然后，研究人员测试了他们的Covid-19微针疫苗。他们给小鼠注射了两剂疫苗，间隔四周，然后测量它们对病毒的抗体反应。注射微针贴片的小鼠与注射传统RNA疫苗的小鼠有相似的反应。研究人员还发现，当他们给小鼠接种在室温下储存了长达三个月的微针贴片时，也出现了同样强烈的抗体反应。

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疫情，人们就可以向那里运送一些这样的打印机，为那里的人们接种疫苗。”

“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，”斯坦福大学转化医学和化学工程教授Joseph DeSimone说，他没有参与这项研究。“随着疫苗生产规模的扩大和在高温下稳定性的提高，移动疫苗打印机可以促进RNA疫苗的广泛使用。”

虽然这项研究的重点是Covid-19 RNA疫苗，但研究人员计划调整这一过程，以生产其他类型的疫苗，包括由蛋白质或灭活病毒制成的疫苗。

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药物，允许使用这种微针平台递送的灵活性和模块化。”