У мышей, которым одновременно с немедленной вакцинацией вводили частицы, через четыре недели наблюдался такой же уровень антител, как и у мышей, которым сделали две отдельные прививки с интервалом в две недели.
Репрезентативные изображения, полученные с помощью световой микроскопии высокого разрешения, демонстрирующие массив пустых оснований, спрессованных из полиангидридной полимерной пленки, и запечатанные микрочастицы.
Массачусетский технологический институт, предоставлено исследователями
Ученые в США разработали полимерные микрочастицы, которые могут высвобождать вакцины в определенное время после инъекции, иногда даже через несколько месяцев, что потенциально устраняет необходимость в нескольких отдельных прививках.
Стремясь повысить уровень иммунизации 20 процентов детей, которые остаются незащищенными во всем мире, Массачусетский технологический институт (MIT) разработал метод, позволяющий вводить несколько доз вакцины за одну инъекцию, причем каждая доза вводится с разными интервалами.
Инновационное решение, созданное под руководством Анны Якленец, доктора философии, и Роберта Лангера, доктора философии, из Института Коха Массачусетского технологического института, может помочь предотвратить 1,5 миллиона детских смертей в год от болезней, которых можно было бы избежать с помощью правильной вакцинации.
Согласно исследованию, эти частицы смогли доставить две дозы вакцины против дифтерии: одну немедленно, а другую — через две недели. Тесты на мышах показали уровни антител, сопоставимые с таковыми у мышей, которым сделали две отдельные инъекции с интервалом в две недели.
Теперь, стремясь увеличить интервалы между выпусками, команда полагает, что эти частицы могут быть идеальными для доставки детских вакцин, требующих многократного введения в течение нескольких месяцев, например, вакцины от полиомиелита.
Один укол, несколько доз
Еще в 2018 году команда доказала, что частицы на основе PLGA для доставки вакцины могут высвобождать две дозы вакцины от полиомиелита с интервалом в 25 дней. Однако одним из недостатков PLGA было то, что по мере постепенного разложения частиц внутри организма они могли создавать кислую среду, которая потенциально могла бы разложить вакцину, которую они несут.
Под руководством доктора философии Линьцзысюаня (Рода) Чжана, выпускника Массачусетского технологического института по специальности «химическая инженерия», исследование было сосредоточено на преодолении этой проблемы путем изучения биоразлагаемого гидрофобного полимера, известного как полиангидрид, который может лучше защитить вакцину.
По словам исследователей, полиангидриды постепенно распадаются в организме, но в отличие от других материалов их побочные продукты почти не растворяются в воде. Это приводит к гораздо более стабильной и менее кислой среде.
Кредит: Массачусетский технологический институт
Это побудило команду разработать библиотеку из 23 различных полимеров, которые они затем оценили на основе их способности оставаться стабильными при температурах не менее 104 градусов по Фаренгейту. Они также оценили, могут ли полимеры оставаться стабильными в течение всего процесса, необходимого для их формирования в микрочастицы.
Для частиц команда разработала процесс, называемый штампованной сборкой полимерных слоев, или SEAL. Сначала они использовали силиконовые формы для создания чашеобразных частиц, заполненных антигеном вакцины, затем запечатали их полимерной крышкой, нанесенной с помощью нагрева. Полимеры, которые были слишком хрупкими или не смогли запечататься должным образом, были исключены, оставив шесть лучших кандидатов.
Используя эти полимеры, ученые затем создали частицы, которые доставляли мышам немедленную дозу вакцины от дифтерии, а затем вторую дозу через две недели. И они были ошеломлены, когда четыре недели спустя у мышей развились уровни антител, почти идентичные тем, которые были получены при двух отдельных инъекциях с интервалом в две недели.
Многократные дозы остались в прошлом?
Для исследования команда также разработала модель машинного обучения, чтобы исследовать ключевые факторы, которые влияют на скорость распада частиц внутри организма. К ним относятся тип мономеров, которые входят в материал, соотношение мономеров, молекулярная масса полимера и емкость загрузки или количество вакцины, которое может войти в частицу.
Модель помогла им быстро оценить около 500 возможных частиц и предсказать сроки их высвобождения. Протестировав несколько из них в контролируемых буферных растворах, они подтвердили, что прогнозы модели были точными.
«Если мы хотим расширить это на более длительные периоды времени, скажем, на месяц или даже больше, у нас определенно есть некоторые способы сделать это, например, увеличить молекулярную массу или гидрофобность полимера», — подчеркнул Чжан. «Мы также можем потенциально сделать некоторую сшивку».
По словам Чжана, эти дальнейшие изменения химического состава полимера могут замедлить кинетику высвобождения или увеличить время удержания частиц в организме.
Теперь команда надеется оценить потенциал этих частиц доставки для других типов вакцин. Они также могут оказаться полезными для доставки других типов лекарств, которые чувствительны к кислотности и должны вводиться в нескольких дозах, говорят они.
«Эта технология имеет широкий потенциал для вакцин с однократным введением, но ее также можно адаптировать для доставки небольших молекул или других биопрепаратов, требующих долговечности или многократных доз», — заключает Якленец в пресс-релизе. «Кроме того, она может работать с препаратами с чувствительностью к pH».
Исследование опубликовано в журнале Advanced Materials.
Sourse: interestingengineering.com
