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Mar 04, 2024

Una stampante per vaccini a microaghi per COVID termostabile

Nature Biotechnology (2023) Cita questo articolo La produzione decentralizzata di vaccini mRNA termostabili in formato microneedle patch (MNP) potrebbe migliorare l'accesso ai vaccini nelle comunità con scarse risorse

Nature Biotechnology (2023) Citare questo articolo

La produzione decentralizzata di vaccini mRNA termostabili in formato patch con microaghi (MNP) potrebbe migliorare l’accesso ai vaccini nelle comunità con poche risorse eliminando la necessità di una catena del freddo e di personale sanitario qualificato. Qui descriviamo un processo automatizzato per la stampa dei vaccini mRNA MNP per la malattia da coronavirus 2019 (COVID-19) in un dispositivo autonomo. L’inchiostro del vaccino è composto da nanoparticelle lipidiche caricate con mRNA e una miscela polimerica solubile che è stata ottimizzata per un’elevata bioattività mediante screening delle formulazioni in vitro. Dimostriamo che gli MNP risultanti sono stabili per almeno 6 mesi a temperatura ambiente quando valutati utilizzando un costrutto modello di mRNA. L’efficienza di caricamento del vaccino e la dissoluzione dei microaghi suggeriscono che dosi efficaci di mRNA incapsulate in nanoparticelle lipidiche potrebbero essere somministrate con un singolo cerotto. Le immunizzazioni nei topi che utilizzano MNP prodotti manualmente con mRNA che codifica il dominio di legame del recettore della proteina spike del coronavirus 2 (SARS-CoV-2) della sindrome respiratoria acuta grave stimolano risposte immunitarie a lungo termine simili a quelle della somministrazione intramuscolare.

Le comunità non vaccinate nei paesi a basso e medio reddito sono ad alto rischio di ripetuti focolai di malattia da Coronavirus 2019 (COVID-19) e di altre malattie infettive1, che aumentano la mortalità, promuovono l’emergere di varianti più pericolose e hanno un impatto negativo sull’economia2. La vaccinazione di massa in queste comunità è stata ostacolata da problemi quali infrastrutture di stoccaggio e trasporto inadeguate e compatibili con la catena del freddo e un numero insufficiente di personale sanitario3,4. I sistemi locali distribuiti per la produzione di vaccini idonei offrono una potenziale soluzione. Un formato di vaccino promettente in queste regioni sono i cerotti con microaghi termostabili (MNP)5,6,7,8. Gli MNP possono essere autoapplicati, sono meno dolorosi dell'iniezione intramuscolare (IM), non producono rifiuti taglienti, possono essere formulati per rimanere stabili per mesi e sono stati utilizzati con diversi tipi di vaccini, inclusi vari acidi nucleici9,10,11, 12,13,14. Nel contesto del COVID-19, i vaccini mRNA incapsulati con nanoparticelle lipidiche (LNP), come quelli prodotti da Moderna e Pfizer-BioNTech, si sono dimostrati altamente efficaci nel prevenire malattie gravi. A nostra conoscenza, la somministrazione intradermica (ID) di un vaccino mRNA in un veicolo LNP utilizzando un MNP con termostabilità a lungo termine non è stata segnalata in precedenza.

La produzione di MNP introduce nuove sfide nella fabbricazione, nel caricamento e nella scalabilità che ne hanno rallentato lo sviluppo, nonostante siano ideali per l’implementazione in aree con scarse risorse15,16,17,18. Per un dosaggio accurato e un'adeguata penetrazione cutanea, i microaghi devono essere affilati e di dimensioni costanti da lotto a lotto19. Gli MNP sono limitati dal piccolo volume disponibile per il caricamento del vaccino, soprattutto quando sono necessari eccipienti per stabilizzare gli antigeni labili20. Gli MNP sono generalmente realizzati a mano individualmente con passaggi manuali, ad alta intensità di manodopera e imprecisi, come la centrifugazione, che rendono impegnativa la produzione coerente e automatizzata utilizzando questi metodi21.

Qui descriviamo una stampante per vaccini con microaghi (MVP) per fabbricare MNP solubili caricati con vaccini mRNA incapsulati con LNP o altri carichi (Fig. 1a-c). L’integrazione di un processo di fabbricazione di microaghi all’interno di un dispositivo modulare autonomo presenta sfide uniche. La formazione dei microaghi, che in genere viene ottenuta tramite stampaggio22, fabbricazione di gocce23, stampa a getto d'inchiostro24,25 o stampa 3D26,27,28, deve produrre microaghi con caratteristiche nitide, precise e su scala micron. Il riempimento dello stampo deve essere guidato da un processo ripetibile che riduca al minimo gli sprechi, riduca le parti mobili, non richieda l'interazione dell'utente e si integri in un flusso di lavoro automatizzabile gestito dalla macchina. In ogni ciclo, l'MVP eroga inchiostro vaccinale, riempie stampi con microaghi senza interrompere l'inchiostro, utilizzando il vuoto per rimuovere l'aria attraverso lo stampo e accelera l'asciugatura utilizzando un flusso di lavoro automatizzato con un intervento umano minimo. Il flusso di lavoro automatizzato integra un dispenser robotico ad alta precisione, una camera a vuoto programmabile e stadi di movimento modulari contenenti stampi per microaghi riutilizzabili. Il processo utilizzato nel dispositivo si basa sull’applicazione del vuoto, compatibile con un’ampia gamma di progetti MNP e ottimizzato per ridurre al minimo gli sprechi di vaccino.