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可提供疫苗「自我增強」的微粒子

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科技產業資訊室 (iKnow) - 周媛韻 發表於 2022年7月26日
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圖、可提供疫苗「自我增強」的微粒子

大部分的疫苗,從麻疹到Covid-19的疫苗都需要進行一系列的多次注射,才能能讓接種者「完整接種」疫苗。為了實現這個目標,麻省理工學院柯克綜合癌症研究所的研究人員開發了可以調整在不同時間點傳遞有效酬載(payload)的微粒子,透過新的微製造技術(microfabrication technique)可以製造「自我增強(self-boost)」的疫苗。
 
研究人員在Science Advances期刊上描述了這些粒子如何隨著時間的推移而降解,以及如何在不同的時間點釋放它們的內容物。該研究還指出如何保存內容物,以避免在等待釋放的時候失去其穩定性。
 
這些粒子被密封在一個類似有蓋子的小咖啡杯的裡,隨後研究人員可以設計出只需要注射一次的疫苗,並在未來特定的時間內「自我增強」。該顆粒可以維持在皮膚底下,直到疫苗完全釋放後,像可以吸收的縫線一樣被人體分解。這種類型的疫苗傳遞,對於在無法經常獲得醫療服務的地區進行兒童疫苗接種特別有用。
 
這種疫苗載具可以廣泛適用所有類型的疫苗,包含重組蛋白疫苗(recombinant protein-based vaccines)、DNA疫苗,甚至是RNA疫苗。研究人員透過了解疫苗如何釋放的過程及機制,以允許他們著手研究隨著時間推移可能引起一些不穩定性的配方。該技術還能提供一系列的其他療法,包含癌症藥物治療、荷爾蒙療法及生物製藥。
 
過去研究人員曾在Science期刊上發表了微製造技術,這些粒子是由一種已被批准用於醫療裝置的生物相容性聚合物(由PLGA製成)。為了製造杯型粒子,研究人員創造了一系列的矽模具來塑造杯子及蓋子,成型後將藥物裝在杯子後,透過加熱系統將杯子及蓋子稍微加熱使其能融合在一起。
 
這種稱為SEAL技術(StampEd Assembly of polymer Layers),可用於任何尺寸及形狀的粒子,最近由麻省理工學院的研究人員發表於Small Methods期刊上,新版本允許簡化及大規模的生產粒子。
 
為了幫助未來的粒子設計,研究人員還開發了一個計算模型,考慮了各種設計參數,包含粒子的大小、形狀及其用於製造的聚合物組成如何影響藥物釋放的時間,以預測特定粒子如何在體內降解。該模型可以成為PLGA粒子類型的開發、或是其他類型的微製造技術或是3D列印粒子及醫療設備的開發。
 
目前研究團隊已將此策略用來設計一種自我增強的小兒麻痺症疫苗(polio vaccine),該疫苗為一系列2到4次的注射,並已在動物身上進行試驗。研究人員認為這種內核─外殼式的粒子(core shell particles)具有潛在製造安全、可一次性注射、能自我增強的疫苗,並且可以透過改變成分來產生不同釋放時間的粒子混合物,以提高患者的依從性,還可以增加疫苗對細胞及體液免疫 (Humoral immunity)的反應。該研究由Bill and Melinda Gates基金會資助。(973字;圖1)
 

參考資料:
Microparticles could be used to deliver “self-boosting” vaccines. MIT News,2022/7/13
Experimental and computational understanding of pulsatile release mechanism from biodegradable core-shell microparticles. Science Advances,2022/7/13


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