Terapie

Senza aghi

Gli scienziati dell’Università della Carolina del Nord a Chapel Hill e della Stanford University usano la stampante 3D per produrre un cerotto per vaccini a microaghi che si dissolve nella pelle per aumentare l’immunità.
CREDITO: Università della Carolina del Nord a Chapel Hill

Un cerotto per vaccino stampato in 3D offre la vaccinazione senza iniezione

La Stanford University e l’Università della Carolina del Nord Chapel Hill sviluppano un cerotto vaccinale con microaghi che supera le prestazioni dell’ago per aumentare l’immunità

Gli scienziati della Stanford University e dell’Università della Carolina del Nord a Chapel Hill hanno creato un cerotto per vaccino stampato in 3D che fornisce una protezione maggiore rispetto a un tipico vaccino.

Il trucco sta nell’applicare il cerotto vaccinale direttamente sulla pelle, che è piena di cellule immunitarie che i vaccini prendono di mira.

La risposta immunitaria risultante dal cerotto vaccinale è stata 10 volte maggiore del vaccino somministrato in un muscolo del braccio con un ago, secondo uno studio condotto su animali e pubblicato dal team di scienziati negli Atti della National Academy of Sciences .

Considerati una svolta sono i microaghi stampati in 3D allineati su un cerotto polimerico e abbastanza lunghi da raggiungere la pelle per somministrare il vaccino.

“Nello sviluppo di questa tecnologia, speriamo di gettare le basi per uno sviluppo globale ancora più rapido di vaccini, a dosi più basse, in modo senza dolore e ansia”, ha affermato l’autore principale dello studio e imprenditore nella tecnologia di stampa 3D Joseph M. DeSimone , professore di medicina traslazionale e ingegneria chimica alla Stanford University e professore emerito alla UNC-Chapel Hill.

La facilità e l’efficacia di un cerotto vaccinale pone le basi per un nuovo modo di somministrare vaccini indolori, meno invasivi di un’iniezione con un ago e che possono essere autosomministrati. 

I risultati dello studio mostrano che il cerotto vaccinale ha generato una significativa risposta anticorpale di cellule T e antigene specifico che era 50 volte maggiore di un’iniezione sottocutanea somministrata sotto la pelle

Questa maggiore risposta immunitaria potrebbe portare a un risparmio di dose, con un cerotto vaccinale con microaghi che utilizza una dose più piccola per generare una risposta immunitaria simile a quella di un vaccino somministrato con un ago e una siringa.

Mentre i cerotti con microaghi sono stati studiati per decenni, il lavoro di Carolina e Stanford supera alcune sfide del passato: attraverso la stampa 3D, i microaghi possono essere facilmente personalizzati per sviluppare vari cerotti per vaccini per influenza, morbillo, epatite o vaccini COVID-19.

Vantaggi del cerotto vaccinale 

La pandemia di COVID-19 è stata un duro promemoria della differenza fatta con la vaccinazione tempestiva. Ma ottenere un vaccino in genere richiede una visita in una clinica o in un ospedale.

Lì un operatore sanitario ottiene un vaccino da un frigorifero o da un congelatore, riempie una siringa con la formulazione liquida del vaccino e la inietta nel braccio.

Sebbene questo processo sembri semplice, ci sono problemi che possono ostacolare la vaccinazione di massa, dalla conservazione a freddo dei vaccini alla necessità di professionisti qualificati che possano dare le vaccinazioni.

Nel frattempo, i cerotti vaccinali, che incorporano microaghi rivestiti di vaccino che si dissolvono nella pelle, potrebbero essere spediti in qualsiasi parte del mondo senza una manipolazione speciale e le persone possono applicare il cerotto da soli.

Inoltre, la facilità di utilizzo di un cerotto vaccinale può portare a tassi di vaccinazione più elevati.

Come sono fatte le patch

È generalmente una sfida adattare i microaghi a diversi tipi di vaccino, ha affermato l’autore principale dello studio Shaomin Tian , ricercatore presso il Dipartimento di microbiologia e immunologia della Scuola di medicina dell’UNC.

“Questi problemi, insieme alle sfide di produzione, hanno probabilmente ostacolato il campo dei microaghi per la consegna del vaccino”, ha affermato.

La maggior parte dei vaccini a microaghi sono fabbricati con modelli master per creare stampi. Tuttavia, lo stampaggio dei microaghi non è molto versatile e gli inconvenienti includono una ridotta affilatura dell’ago durante la replica.

“Il nostro approccio ci consente di stampare direttamente in 3D i microaghi, il che ci offre molta libertà di progettazione per realizzare i migliori microaghi dal punto di vista delle prestazioni e dei costi”, ha affermato Tian.

I cerotti con microaghi sono stati stampati in 3D presso l’Università della Carolina del Nord a Chapel Hill utilizzando un prototipo di stampante 3D CLIP che DeSimone ha inventato ed è prodotto da CARBON, una società della Silicon-Valley da lui co-fondata.

Il team di microbiologi e ingegneri chimici sta continuando a innovare formulando vaccini a RNA, come i vaccini Pfizer e Moderna COVID-19, in cerotti con microaghi per test futuri.

“Una delle lezioni più importanti che abbiamo imparato durante la pandemia è che l’innovazione nella scienza e nella tecnologia può creare o distruggere una risposta globale”, ha affermato DeSimone. “Per fortuna abbiamo operatori sanitari e biotecnologici che spingono la busta per tutti noi”.

Ulteriori autori dello studio includono Cassie Caudill, Jillian L. Perry, Kimon lliadis, Addis T. Tessema e Beverly S. Mecham di UNC-Chapel Hill e Brian J. Lee di Stanford.