医疗和牙科

科学家开发3D印刷的微针疫苗贴片,优于刺戳

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科学家们斯坦福大学北卡罗来纳大学教堂山分校(UNC)已经生产出一种3D打印的疫苗贴片,他们声称这种贴片比一般的疫苗接种提供更大的保护。

据报道,直接施用于皮肤,据报道,微针贴片的免疫应答量大于通过针刺戳递送到手臂肌肉中的疫苗的10倍。微针贴片还具有其他优点,包括易于无痛的递送,以及自我管理的可能性。

该研究的主要作者、3D打印机OEM联合创始人约瑟夫·德西蒙(Joseph DeSimone)说:“在开发这项技术的过程中,我们希望为全球更快地以低剂量、无痛苦和无焦虑的方式开发疫苗奠定基础。.“我们在疫情期间学到的最大教训之一是,科技创新可以促成或破坏全球应对措施。

“幸运的是,我们有生物技术和卫生保健工作者为我们所有人挑战极限。”

斯坦福大学的科学家和UNC使用3D打印来创建微针疫苗贴片。通过UNC照片。
斯坦福大学的科学家和UNC使用3D打印来创建微针疫苗贴片。通过UNC照片。

微针贴片的优点

疫苗接种长期以来一直是一个重要的公共卫生措施,以帮助预防传染病,而且在去年的努力对全球范围内的努力反对Covid-19至关重要。虽然疫苗通常通过皮下针尖施用,但已经研究过微针斑块并开发数十年。

3D打印技术被越来越多地用于提高微针贴片的定制性和准确性,这为疫苗接种提供了一种非侵入性和无痛的方法。这种贴片可以自我注射,对于那些害怕针头的人来说,它是一个更有吸引力的选择,同时减少了对训练有素的人员注射疫苗的需求。

该贴片通常由布置在聚合物贴片上的微小3D印刷微针形成,并直接施加到皮肤上。然后疫苗靶向皮肤中存在的免疫细胞并产生抗原特异性抗体应答。

微针斑块还提供物流优势。通过针递送的疫苗通常需要在冰箱或冰箱中冷却储存,并且通常需要临床,医院或疫苗接种中心的行程。相比之下,疫苗涂覆的微针贴片可以在没有特殊处理的情况下在世界任何地方发货,因为它们可以自我管理,意味着对患者的医院或诊所的程度较少。

科学家们认为,这些好处可能会在未来鼓励更高的疫苗接种率。

CLIP-printed micedneedle for vaccine formulation。通过PNAS的形象。
CLIP-printed micedneedle for vaccine formulation。通过PNAS的形象。

3D打印微针贴片

大多数微针疫苗是通过成型技术制造的,但是这种方法可能缺乏多功能性,并导致复制过程中针头的锐度降低。该研究的第一作者、北卡罗来纳大学医学院微生物与免疫学系的研究员田少民表示,在适应不同类型的疫苗方面也存在挑战。

“与制造挑战相结合的这些问题可以说,可以备受回到微针领域的疫苗交付,”她说。“我们的方法允许我们直接打印微针,这为我们提供了许多设计纬度,以便从性能和成本的角度来看是最好的微针。”

由斯坦福大学和北卡罗来纳大学的科学家开发的微针贴片,是用Carbon公司的原型3D打印机3D打印出来的连续液体界面生产(夹子)技术。

该研究的结果表明,疫苗贴剂产生了显着的T细胞和抗原特异性抗体反应,该抗体据报道,据报道,典型的典型注射率大于皮肤下的典型注射。将得到的免疫应答观察到比直接进入手臂肌肉的疫苗的10倍。

科学家们表示,增强的免疫反应可能为减少剂量铺平道路,即使用微针疫苗贴片来注射更小剂量的特定疫苗,但仍会引发类似的免疫反应,就像使用针头和注射器注射疫苗一样。这可能在一定程度上有助于更好地管理疫苗供应和需求,并确保更多人获得重要疫苗。

未来,斯坦福大学和北卡罗来纳大学的团队将继续将辉瑞和Moderna等新型冠状病毒疫苗制成3D打印微针贴片,用于未来的测试。

有关这项研究的更多信息,请参阅题为:“通过3D打印微针经皮接种可产生强大的体液和细胞免疫,”发表在美国国家科学院院刊(PNAS)上。C. Caudill, J. Perry, K. lliadis, A. Tessema, B. Lee, B. Mecham, S. Tian和J. DeSimone共同撰写了这项研究。

4D打印微针具有后面向倒刺,插入时与组织互锁,增强附着力。图片来自罗格斯大学。
4D打印微针具有后面向倒刺,插入时与组织互锁,增强附着力。图片来自罗格斯大学。

微针3 d打印

在前几年,利用3D打印技术生产微针贴片已经进行了大量的研究。与传统的微成型技术相比,3D打印允许更大的定制和可重复性,并允许按需制造补丁。这消除了诊所和实验室对存储空间的需求,同时回避了微成型方法的高初始加工成本。

例如,2018年达拉斯德克萨斯大学开发了一种新的低成本制作微针阵列的方法使用FFF 3D打印机,而今年早些时候罗格斯大学采用投影微立体平版技术制作4D印刷的生物悬浮和可编程微针增强组织粘连。

在其他地方,科学家们亚利桑那州立大学南加利福尼亚大学合作生产3D印刷的微针贴片灵感来自石英,可用于未来患者无痛的药物。

最近,一个结合的新设备3D印刷,微针和微机电系统(MEMS)是由肯特大学斯特拉思克莱德大学,可用于提供可控的经皮给药。

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特色图片显示斯坦福大学和北卡罗来纳大学的科学家们使用3D打印技术制造了一种微针疫苗贴片。通过UNC照片。