این چاپگر سیار واکسیناسیون را متحول می کند

دریافت واکسن برای افرادی که به آن نیاز دارند همیشه آسان نیست. بسیاری از واکسن ها نیاز به ذخیره سازی در سرما دارند و ارسال آنها به مناطق دورافتاده که زیرساخت های لازم را ندارند دشوار می کند.

به گزارش تکناک، محققان MIT راه حلی ممکن برای این مشکل ارائه کرده اند. چاپگر واکسن سیار می تواند برای تولید صدها دوز واکسن در روز مورد استفاده قرار بگیرد. به گفته محققان، این نوع چاپگر می تواند روی میز قرار گیرد و در هر جایی که واکسن مورد نیاز است، مستقر شود.

آنا ژاکلنک، دانشمند پژوهشی در موسسه کخ MIT برای تحقیقات سرطان یکپارچه می‌گوید: ما می‌توانیم روزی تولید واکسن بر اساس تقاضا داشته باشیم. به عنوان مثال، اگر شیوع ابولا در یک منطقه خاص وجود داشته باشد، می توان تعدادی از این چاپگرها را به آنجا فرستاد و مردم آن مکان را واکسینه کرد.

این چاپگر سیار واکسیناسیون پدهای چسبی که حاوی صدها میکروسوزن واکسن است را تولید می کند. پدهای چسبی را می توان به پوست چسباند که اجازه می دهد واکسن بدون نیاز به تزریق سنتی حل شود. پس از چاپ، پدهای چسبی حاوی واکسن را می توان برای ماه ها در دمای اتاق نگهداری کرد.

در مطالعه‌ای که در 24 آوریل 2023 در Nature Biotechnology منتشر شد، محققان نشان دادند که می‌توانند از این چاپگر برای تولید واکسن‌های RNA کووید-19 مقاوم در برابر حرارت استفاده کنند و پاسخ ایمنی مشابهی را با واکسن‌های RNA تزریقی در موش دریافت کنند.

ژاکلنک و رابرت لنگر، استاد موسسه کخ در MIT نویسندگان ارشد این مطالعه هستند. سایر نویسندگان اصلی این مقاله عبارتند از اورلین واندر استراتن، و مرتضی سرمدی که دانشجویان فوق دکترای MIT هستند.

چاپگر سیار واکسیناسیون

اکثر واکسن‌ها، از جمله واکسن‌های mRNA، باید در یخچال نگهداری شوند و ذخیره آن‌ها یا ارسال آن‌ها به مکان‌هایی که نمی‌توان آن دماها را حفظ کرد، دشوار می‌شود. علاوه بر این، آنها به سرنگ، سوزن، و متخصصان مراقبت های بهداشتی آموزش دیده برای تجویز آنها نیاز دارند.

برای رفع این مانع، تیم MIT به دنبال یافتن راهی برای تولید واکسن بر اساس تقاضا شد. انگیزه اصلی آنها ، قبل از فراگیری کووید-19، ساخت دستگاهی بود که بتواند به سرعت واکسن‌هایی را در هنگام شیوع بیماری‌هایی مانند ابولا تولید کند و به کار ببرد.

به جای تولید واکسن های تزریقی سنتی، محققان تصمیم گرفتند بااستفاده از چاپگر سیار واکسیناسیون  نوع جدیدی از واکسن بر اساس پدهای چسبی به اندازه یک تصویر کوچک که حاوی صدها میکروسوزن است، کار کنند. اکنون چنین واکسن هایی برای بسیاری از بیماری ها از جمله فلج اطفال، سرخک و سرخجه در حال توسعه هستند. هنگامی که پد چسبی روی پوست قرار می گیرد، نوک سوزن ها در زیر پوست حل می شود و واکسن آزاد می شود.

داریستوتل می‌گوید: زمانی که کووید-19 شروع شد، نگرانی‌ها در مورد پایداری واکسن و دسترسی به واکسن ما را برانگیخت تا سعی کنیم واکسن‌های RNA را در تکه‌های میکروسوزن وارد کنیم.

جوهری که محققان برای چاپ ریزسوزن‌های حاوی واکسن توسط چاپگر سیار واکسیناسیون استفاده می‌کنند شامل مولکول‌های واکسن RNA است که در نانوذرات لیپیدی محصور شده‌اند و به آنها کمک می‌کند تا برای مدت طولانی پایدار بمانند.

جوهر همچنین حاوی پلیمرهایی است که به راحتی می‌توان آنها را به شکل مناسب درآورد و سپس برای هفته‌ها یا ماه‌ها پایدار نگه داشت، حتی زمانی که در دمای اتاق یا بالاتر نگهداری شود.

محققان دریافتند که ترکیب 50/50 پلی وینیل پیرولیدون و پلی وینیل الکل که هر دو معمولاً برای ایجاد ریزسوزن استفاده می شوند، بهترین ترکیب برای ایجاد سفتی مناسب و پایداری است.

در داخل چاپگر سیار واکسیناسیون ، یک بازوی رباتیک جوهر را به قالب‌های میکروسوزن تزریق می‌کند و یک محفظه خلاء در زیر قالب جوهر را به پایین می‌کشد و مطمئن می‌شود که جوهر به انتهای سوزن‌ها می‌رسد. پس از پر شدن قالب ها، یکی دو روز طول می کشد تا خشک شوند. نمونه اولیه فعلی می‌تواند 100 پد چسبی واکسن را در 48 ساعت تولید کند، اما محققان پیش‌بینی می‌کنند که نسخه‌های آینده می‌توانند به گونه‌ای طراحی شوند که ظرفیت بالاتری داشته باشند.

پاسخ آنتی بادی

برای آزمایش پایداری طولانی‌مدت واکسن‌های شاخته شده توسط چاپگر سیار واکسیناسیون، محققان ابتدا جوهر حاوی RNA را ایجاد کردند که لوسیفراز، یک پروتئین درخشان است را کد می‌کند. آنها پس از نگهداری در دمای 4 درجه سانتیگراد یا 25 درجه سانتیگراد (دمای اتاق) به مدت 6 ماه، پد های چسبی حاوی میکروسوزن حاصل را روی موش ها گذاشتند. آنها همچنین یک دسته از ذرات را در دمای 37 درجه سانتیگراد به مدت یک ماه ذخیره کردند.

تحت همه این شرایط ذخیره‌سازی، لکه‌ها وقتی روی موش‌ها اعمال می‌شوند، واکنش درخشان قوی ایجاد می‌کنند. در طرف مقابل، پاسخ درخشان تولید شده توسط تزریق عضلانی سنتی RNA کدکننده پروتئین درخشان با زمان نگهداری طولانی تر در دمای اتاق کاهش یافت.

سپس، محققان واکسن میکروسوزن کووید-۱۹ خود را آزمایش کردند. آنها موش ها را با دو دوز از واکسن به فاصله چهار هفته واکسینه کردند و سپس پاسخ آنتی بادی آنها به ویروس را اندازه گرفتند. موش‌های واکسینه‌شده با پد چسبی میکروسوزن واکنشی مشابه با موش‌های واکسینه‌شده با واکسن سنتی و تزریقی RNA داشتند.

محققان همچنین هنگامی که موش‌ها را با پد های چسبی میکروسوزن که تا سه ماه در دمای اتاق نگهداری شده بود واکسینه کردند، همان پاسخ آنتی‌بادی قوی را مشاهده کردند.

جوزف دسیمون، استاد پزشکی و مهندسی شیمی در دانشگاه استنفورد، که در ساخت چاپگر سیار واکسیناسیون  شرکت نداشت، می گوید: این کار هیجان انگیز است زیرا توانایی تولید واکسن بر اساس تقاضا را درک می کند. با امکان افزایش مقیاس تولید واکسن و بهبود پایداری در دماهای بالاتر، چاپگرهای واکسن سیار می توانند دسترسی گسترده به واکسن های RNA را تسهیل کنند.

در حالی که این مطالعه بر واکسن‌های RNA کووید-19 متمرکز بود، محققان قصد دارند این چاپگر سیار واکسیناسیون را برای تولید انواع دیگر واکسن‌ها، از جمله واکسن‌های ساخته شده از پروتئین یا ویروس‌های غیرفعال، تطبیق دهند.

ژاکلنک می‌گوید: ترکیب جوهر در تثبیت واکسن‌های mRNA کلیدی است. جوهر می‌تواند حاوی انواع مختلفی از واکسن‌ها یا حتی داروها باشد که انعطاف‌پذیری و مدولار بودن آنچه می‌توان با استفاده از این پلت فرم میکروسوزن تولید میشود را میسر میکند.