Giải pháp đặt ra

Tiêm vắc xin cho những người cần chúng không phải lúc nào cũng dễ dàng. Nhiều loại vắc xin cần được bảo quản lạnh, gây khó khăn cho việc vận chuyển chúng đến những vùng sâu vùng xa không có cơ sở hạ tầng cần thiết.

Tiến sĩ Ana Jaklenec là nhà khoa học nghiên cứu tại Viện nghiên cứu ung thư tích hợp Koch của MIT có hơn 15 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực công nghệ sinh học, khoa học vật liệu, vi chất dinh dưỡng, ổn định vắc xin và phân phối cho biết: “Một ngày nào đó chúng ta có thể sản xuất vắc xin theo yêu cầu. Ví dụ, nếu có một đợt bùng phát dịch Ebola ở một khu vực cụ thể, người ta có thể vận chuyển một số máy in này đến đó và tiêm phòng cho người dân ở địa điểm đó”.

Máy in tạo ra các miếng dán có hàng trăm vi kim chứa vắc xin có thể bảo quản lâu dài ở nhiệt độ phòng. Miếng dán có thể được dán vào da, cho phép vắc xin hòa tan mà không cần tiêm truyền thống. Sau khi được in, các miếng dán vắc xin có thể được bảo quản trong nhiều tháng ở nhiệt độ phòng.

Công trình nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Biotechnology vào ngày 24 tháng 4 năm 2023, các nhà nghiên cứu cho thấy họ có thể sử dụng máy in để sản xuất vắc xin Covid-19 RNA bền nhiệt có thể tạo ra phản ứng miễn dịch tương đương với phản ứng miễn dịch được tạo ra bởi vắc xin RNA được tiêm ở chuột.

In vắc xin

Hầu hết các loại vắc xin, bao gồm cả vắc xin mRNA đều phải được làm lạnh trong khi bảo quản, gây khó khăn cho việc dự trữ hoặc gửi chúng đến những nơi không thể duy trì nhiệt độ. Hơn nữa, cần phải có ống tiêm, kim tiêm và các chuyên gia chăm sóc sức khỏe được đào tạo để quản lý chúng.

Để vượt qua trở ngại này, nhóm nhà khoa học nghiên cứu tại tại MIT đã bắt đầu tìm cách sản xuất vắc xin theo yêu cầu. Động lực ban đầu của họ, trước khi Covid-19 xuất hiện là chế tạo một thiết bị có thể nhanh chóng sản xuất và triển khai vắc xin trong các đợt bùng phát dịch bệnh như Ebola. Một thiết bị như vậy có thể được vận chuyển đến một nơi hẻo lánh, các trại tị nạn hoặc căn cứ quân sự để có thể tiêm chủng nhanh chóng cho rất nhiều người.

Thay vì sản xuất vắc xin tiêm truyền thống, các nhà nghiên cứu đã quyết định nghiên cứu một loại vắc xin mới dựa trên các miếng vá có kích thước bằng một hình thu nhỏ, chứa hàng trăm vi kim. Những vắc xin như vậy hiện đang được phát triển cho nhiều bệnh, bao gồm bại liệt, sởi và rubella. Khi miếng dán được dán lên da, các đầu kim sẽ tan ra dưới da, giải phóng vắc xin.

Mực mà các nhà nghiên cứu sử dụng để in các vi kim chứa vắc xin bao gồm các phân tử vắc xin RNA được bao bọc trong các hạt nano lipid, giúp chúng duy trì ổn định trong thời gian dài.

Mực cũng chứa polyme có thể dễ dàng đúc thành hình dạng phù hợp và sau đó giữ ổn định trong nhiều tuần hoặc nhiều tháng, ngay cả khi được bảo quản ở nhiệt độ phòng hoặc nhiệt độ cao hơn. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng sự kết hợp 50/50 giữa polyvinylpyrrolidone và rượu polyvinyl, cả hai đều được sử dụng phổ biến để tạo thành kim siêu nhỏ, có sự kết hợp tốt nhất giữa độ cứng và độ ổn định.

Bên trong máy in, một cánh tay rô bốt sẽ bơm mực vào các khuôn kim nhỏ và một buồng chân không bên dưới khuôn sẽ hút mực xuống đáy, đảm bảo rằng mực sẽ đến tận các đầu kim. Sau khi các khuôn được đổ đầy, chúng sẽ mất một hoặc hai ngày để khô. Nguyên mẫu hiện tại có thể tạo ra 100 bản vá trong 48 giờ, nhưng các nhà nghiên cứu dự đoán rằng các phiên bản trong tương lai có thể được thiết kế để có công suất cao hơn.

Phản ứng kháng thể

Để kiểm tra tính ổn định lâu dài của vắc xin, các nhà nghiên cứu đã tạo ra loại mực chứa RNA mã hóa luciferase, một loại protein phát quang. Họ đã áp dụng các miếng dán vi kim thu được cho chuột sau khi được bảo quản ở nhiệt độ 4 độ C hoặc 25 độ C nhiệt độ phòng trong tối đa sáu tháng. Họ cũng lưu trữ một lô ở nhiệt độ 37 độ C trong một tháng.

Trong tất cả các điều kiện bảo quản này, các miếng dán tạo ra phản ứng phát quang mạnh khi dán lên chuột. Ngược lại, phản ứng phát quang được tạo ra bằng cách tiêm ARN mã hóa protein phát quang theo cách truyền thống đã giảm khi thời gian lưu trữ lâu hơn ở nhiệt độ phòng.

Sau khi các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm vắc xin vi kim Covid-19. Họ tiêm vắc xin cho chuột bằng hai liều vắc xin cách nhau bốn tuần, sau đó đo phản ứng kháng thể của chúng với vi rút. Những con chuột được tiêm vắc xin bằng miếng dán vi kim có phản ứng tương tự như những con chuột được tiêm vắc xin RNA truyền thống.

Các nhà nghiên cứu cũng nhận thấy phản ứng kháng thể mạnh tương tự khi họ tiêm vắc xin cho chuột bằng miếng dán vi kim đã được bảo quản ở nhiệt độ phòng trong tối đa ba tháng.

Trong khi nghiên cứu này chỉ tập trung vào vắc xin RNA Covid-19, các nhà nghiên cứu đã có kế hoạch điều chỉnh quy trình để sản xuất các loại vắc xin khác, bao gồm vắc xin làm từ protein hoặc vi rút bất hoạt.

Tag: vắc xin MIT in RNA Covid