O nouă tehnologie ar putea elimina nevoia de vaccinuri administrate în mai multe doze

Oamenii de știință din SUA au dezvoltat microparticule polimerice care pot elibera vaccinuri la momente specifice după injectare, uneori chiar și după luni, ceea ce ar putea elimina necesitatea mai multor injecții separate.

În încercarea de a îmbunătăți ratele de vaccinare în rândul celor 20% dintre copii care rămân neprotejați la nivel mondial, Massachusetts Institute of Technology (MIT) a dezvoltat o metodă care permite administrarea mai multor doze de vaccin dintr-o singură injecție, cu eliberarea treptată a fiecărei doze la intervale diferite.

• Ce se întâmplă cu creierul atunci când lucrezi în echipă?
• Locul în care trăiești influențează ce greutate ai, arată un nou studiu

Soluția revoluționară, creată sub conducerea Dr. Ana Jaklenec și Dr. Robert Langer de la Koch Institute din cadrul MIT, ar putea contribui la prevenirea a 1,5 milioane de decese infantile anual cauzate de boli care pot fi evitate prin vaccinare corespunzătoare.

Conform studiului, aceste particule au reușit să administreze două doze de vaccin contra difteriei — una imediat și alta după două săptămâni. Testele pe șoareci au arătat niveluri de anticorpi comparabile cu cele obținute în urma a două injecții separate la două săptămâni distanță.

Acum, cercetătorii urmăresc extinderea intervalelor de eliberare și cred că aceste particule ar putea fi ideale pentru vaccinurile pediatrice care necesită administrare în mai multe doze de-a lungul mai multor luni, cum este cazul vaccinului antipoliomielitic.

O singură injecție, mai multe doze

Încă din 2018, echipa demonstrase că particulele bazate pe polimer PLGA pot elibera două doze de vaccin antipolio la 25 de zile distanță. Totuși, un dezavantaj major al PLGA este că, pe măsură ce particulele se degradează în organism, pot genera un mediu acid care poate deteriora vaccinul transportat.

Sub conducerea Dr. Linzixuan Zhang, absolventă de inginerie chimică la MIT, cercetarea s-a concentrat pe rezolvarea acestei probleme prin explorarea unui polimer biodegradabil și hidrofob numit polianhidridă, care are potențialul de a proteja mai bine vaccinul.

Potrivit cercetătorilor, polianhidridele se descompun treptat în corp, dar spre deosebire de alte materiale, produsele lor de descompunere aproape că nu se dizolvă în apă. Astfel, se creează un mediu mai stabil și mai puțin acid.

Această constatare i-a determinat pe cercetători să dezvolte o bibliotecă de 23 de polimeri diferiți, evaluați în funcție de stabilitatea lor la temperaturi de cel puțin 40°C și de capacitatea de a rezista procesului de formare în microparticule.

O încercare de a îmbunătăți ratele de vaccinare

Pentru particule, echipa a dezvoltat un proces numit asamblare prin ștanțare a straturilor polimerice (SEAL). Mai întâi, au folosit matrițe de silicon pentru a crea particule în formă de cupă umplute cu antigenul vaccinului, apoi le-au sigilat cu un capac polimeric aplicat la cald. Polimerii prea fragili sau care nu se puteau sigila corespunzător au fost eliminați, rămânând șase candidați finali, scrie InterestingEngineering.

Cu acești polimeri, oamenii de știință au creat particule care au livrat o doză imediată de vaccin contra difteriei la șoareci, urmată de o a doua doză după două săptămâni. Rezultatele au fost surprinzătoare: după patru săptămâni, nivelurile de anticorpi erau aproape identice cu cele obținute în urma a două injecții separate.

Pentru acest studiu, echipa a dezvoltat și un model de învățare automată pentru a analiza factorii-cheie care influențează cât de repede se degradează particulele în organism. Acești factori includ: tipul monomerilor, raportul lor, greutatea moleculară a polimerului și capacitatea de încărcare (cât vaccin poate transporta fiecare particulă).

Modelul a permis evaluarea rapidă a aproape 500 de combinații posibile și a prezis timpii de eliberare. Testările în soluții controlate au confirmat precizia predicțiilor.

Tehnologia are un potențial vast pentru vaccinuri

„Dacă vrem să extindem eliberarea la perioade mai lungi — de exemplu, peste o lună sau mai mult — cu siguranță avem metode să facem acest lucru, precum creșterea greutății moleculare”, a subliniat Zhang.

Modificările ulterioare ale chimiei polimerului ar putea încetini eliberarea vaccinului sau prelungi timpul de retenție în organism.

Echipa speră acum să testeze potențialul acestor particule pentru alte tipuri de vaccinuri. Ele ar putea fi utile și pentru livrarea altor tipuri de medicamente sensibile la aciditate și care necesită administrare în doze multiple.

„Această tehnologie are un potențial vast pentru vaccinurile administrate într-o singură injecție, dar poate fi adaptată și pentru molecule mici sau alte produse biologice care necesită durabilitate sau mai multe doze,” a declarat Jaklenec într-un comunicat de presă. „În plus, poate acomoda și medicamente sensibile la pH.”

Cercetarea a fost publicată în revista Advanced Materials.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Vaccin „revoluționar” pentru pacienții cu melanom cutanat avansat

Vaccinul împotriva herpesului zoster ar putea reduce riscul de demență

Tot mai mulți părinți din România aleg să nu-și vaccineze copiii

Într-un celebru oraș antivaccinist, malaria face ravagii printre copii