Ein 3D-gedrucktes Impfpflaster bietet Impfung ohne Spritze
Immunreaktion des Impfpflasters war zehnmal größer als die eines Impfstoffs, der mit einer Spritze in einen Armmuskel verabreicht wurde
Wissenschaftler der Stanford University und der University of North Carolina in Chapel Hill haben ein 3D-gedrucktes Impfpflaster entwickelt, das einen besseren Schutz bietet als eine herkömmliche Impfung.
Wissenschaftler der University of North Carolina in Chapel Hill und der Stanford University verwenden einen 3D-Drucker zur Herstellung eines Impfpflasters mit Mikronadeln, das sich in der Haut auflöst und die Immunität stärkt.
University of North Carolina at Chapel Hill
Der Trick besteht darin, das Impfpflaster direkt auf die Haut aufzutragen, die voll von Immunzellen ist, auf die Impfstoffe abzielen.
Die daraus resultierende Immunreaktion des Impfpflasters war zehnmal größer als die eines Impfstoffs, der mit einer Spritze in einen Armmuskel verabreicht wurde. Dies geht aus einer Studie hervor, die an Tieren durchgeführt und von dem Wissenschaftlerteam in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurde .
Als Durchbruch gelten die 3D-gedruckten Mikronadeln, die auf einem Polymerpflaster aufgereiht sind und gerade lang genug sind, um die Haut zu erreichen und den Impfstoff abzugeben.
"Mit der Entwicklung dieser Technologie hoffen wir, den Grundstein für eine noch schnellere globale Entwicklung von Impfstoffen in niedrigeren Dosen zu legen, und zwar schmerz- und angstfrei", so der Hauptautor der Studie und Unternehmer im Bereich 3D-Drucktechnologie Joseph M. DeSimone, Professor für translationale Medizin und chemische Verfahrenstechnik an der Stanford University und emeritierter Professor an der UNC-Chapel Hill.
Die Einfachheit und Wirksamkeit eines Impfpflasters stellt die Weichen für eine neue Art der Verabreichung von Impfstoffen, die schmerzfrei und weniger invasiv ist als eine Injektion mit einer Nadel und die selbst verabreicht werden kann.
Die Studienergebnisse zeigen, dass das Impfpflaster eine signifikante T-Zellen- und antigenspezifische Antikörperreaktion hervorruft, die 50 Mal stärker ist als bei einer subkutanen Injektion unter die Haut.
Diese verstärkte Immunreaktion könnte zu einem sparsamen Umgang mit der Dosis führen, wobei ein Mikronadel-Impfpflaster mit einer geringeren Dosis eine ähnliche Immunreaktion hervorruft wie ein Impfstoff, der mit einer Nadel und einer Spritze verabreicht wird.
Während Mikronadelpflaster schon seit Jahrzehnten erforscht werden, überwindet die Arbeit von Carolina und Stanford einige bisherige Herausforderungen: Durch 3D-Druck können die Mikronadeln leicht angepasst werden, um verschiedene Impfpflaster für Grippe-, Masern-, Hepatitis- oder COVID-19-Impfstoffe zu entwickeln.
Vorteile des Impfstoffpflasters
Die COVID-19-Pandemie hat uns eindringlich vor Augen geführt, welchen Unterschied eine rechtzeitige Impfung ausmacht. Für eine Impfung ist jedoch normalerweise ein Besuch in einer Klinik oder einem Krankenhaus erforderlich.
Dort holt ein Arzt den Impfstoff aus einem Kühlschrank oder einer Gefriertruhe, füllt eine Spritze mit der flüssigen Impfstoffformulierung und injiziert sie in den Arm.
Obwohl dieses Verfahren einfach erscheint, gibt es Probleme, die eine Massenimpfung behindern können - von der Kühllagerung der Impfstoffe bis hin zum Bedarf an geschultem Fachpersonal, das die Impfungen durchführen kann.
Impfpflaster mit impfstoffbeschichteten Mikronadeln, die sich in der Haut auflösen, könnten dagegen ohne besondere Behandlung in die ganze Welt verschickt werden, und die Menschen können das Pflaster selbst aufbringen.
Außerdem könnte die einfache Anwendung eines Impfpflasters zu höheren Impfraten führen.
Wie die Pflaster hergestellt werden
Die Anpassung von Mikronadeln an verschiedene Impfstofftypen ist in der Regel eine Herausforderung, sagte der Hauptautor der Studie, Shaomin Tian, Forscher in der Abteilung für Mikrobiologie und Immunologie an der UNC School of Medicine.
"Diese Probleme und die Schwierigkeiten bei der Herstellung haben die Entwicklung von Mikronadeln für die Verabreichung von Impfstoffen wohl gebremst", sagte sie.
Die meisten Mikronadel-Impfstoffe werden mit Hilfe von Vorlagen für die Herstellung von Gussformen hergestellt. Die Formgebung von Mikronadeln ist jedoch nicht sehr vielseitig, und zu den Nachteilen gehört eine geringere Nadelschärfe während der Replikation.
"Unser Ansatz ermöglicht es uns, die Mikronadeln direkt in 3D zu drucken, was uns einen großen Gestaltungsspielraum für die Herstellung der besten Mikronadeln unter Leistungs- und Kostengesichtspunkten gibt", so Tian.
Die Mikronadelpflaster wurden an der University of North Carolina in Chapel Hill mit einem CLIP-Prototyp-3D-Drucker gedruckt, den DeSimone erfunden hat und der von CARBON, einem von ihm mitgegründeten Unternehmen im Silicon Valley, hergestellt wird.
Das Team aus Mikrobiologen und Chemieingenieuren arbeitet weiter an Innovationen, indem es RNA-Impfstoffe wie die COVID-19-Impfstoffe von Pfizer und Moderna zu Mikronadelpflastern für künftige Tests formuliert.
"Eine der wichtigsten Lektionen, die wir während der Pandemie gelernt haben, ist, dass Innovationen in Wissenschaft und Technologie über eine globale Reaktion entscheiden können", sagte DeSimone. "Zum Glück haben wir Biotech- und Gesundheitsfachkräfte, die für uns alle an die Grenzen gehen."
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
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