疫苗接种的未来？ 麻省理工学院的 3D 打印微针显示出前景

麻省理工学院 (MIT) 的研究人员开发的 3D 打印机可能会在疫苗输送领域掀起波澜。 这种移动疫苗打印机每天能够生产数百个微针疫苗贴片，可以部署在任何需要疫苗的地方，并彻底改变接种疫苗的方式。

根据发表在《自然生物技术》杂志上的一项研究，研究人员展示了他们如何使用打印机生产 Covid-19 信使 RNA (m-RNA) 微针贴片疫苗，这种疫苗可以刺激类似于小鼠肌肉注射的长期免疫反应 . 此外，该团队证明微针贴片可以在室温下储存六个月而不会失去功效。

虽然它们通常是安全有效的，但与现代微针疫苗相比，通过针头和注射器注射的传统疫苗处于劣势。 除了与肌肉注射疫苗相关的疼痛和不适外，还存在神经损伤和注射部位感染的风险，并且需要由训练有素的医疗保健专业人员进行管理。 相反，微针疫苗可以帮助克服针头恐惧症（估计有 10% 到 20% 的人口），并且有可能自我管理，从而增加他们在服务欠缺地区的使用。

麻省理工学院的微针贴片。 图片由 MIT/Nature Biotechnology 期刊提供。

由前麻省理工学院博士后研究员 Aurélien vander Straeten、机械工程师 Morteza Sarmadi 和博士后助理 John Daristotle 领导的科学家团队没有生产可注射疫苗，而是转向 3D 打印来制作更友好的版本。

这项名为“用于热稳定 COVID-19 mRNA 疫苗的微针疫苗打印机”的研究还由麻省理工学院的两位主要科学家、科赫综合癌症研究所的 Ana Jaklenec 和 Robert Langer 共同撰写，后者被誉为世界上最多产的发明家之一 医学史和科赫研究所教授。

麻省理工学院的打印机生产带有数百个微针的贴片，其中包含疫苗。 图片由麻省理工学院研究人员提供。

研究人员表示，新型微针贴片通常是通过离心等劳动密集型、手动和不精确的步骤单独手工制作的。 相反，他们的微针疫苗打印机使用机械臂分配疫苗墨水，该机械臂使用真空去除空气并加速干燥来填充微针模具。

使用最少人工干预的自动化工作流程，原型打印机能够在 48 小时内制造 100 个补丁。 然而，该团队已经在着手改变分配阶段和干燥区域的大小和复杂性，以增加生产规模。

麻省理工学院的打印机在模具中分配疫苗墨水。 图片由 MIT/Nature Biotechnology 期刊提供。

“有一天我们可以按需生产疫苗，”Jaklenec 告诉麻省理工学院新闻。 “例如，如果某个特定地区爆发了埃博拉病毒，就可以将其中几台打印机运送到那里，并为该地区的人们接种疫苗。”

对于疫苗墨水，该研究使用了载有 mRNA 的脂质纳米颗粒和一种可溶性聚合物混合物，该混合物通过体外筛选配方进行了优化以实现高生物活性。 在每次运行中，微针疫苗打印机都会在不破坏墨水的情况下分配疫苗墨水以填充微针模具。

加载越来越粘稠的墨水需要不到 20 分钟的时间。 通过直接对模具施加真空，该团队防止了气泡的形成并消除了离心的需要，提供了一个可以放大或缩小的可重复过程。

麻省理工学院使用机械臂将墨水注入微针模具，模具下方的真空室将墨水吸到底部。 图片由麻省理工学院提供。

为了测试微针疫苗刺激免疫反应的能力，间隔四个星期给小鼠注射了两剂。 根据结果，接种微针贴片的小鼠与接种传统注射 RNA 疫苗的小鼠具有相似的反应。 然而，当微针疫苗和传统疫苗都在室温下储存时，很明显肌内悬浮液的效力在六个月期间会降低，而微针贴片疫苗在整个储存期间都会产生持续的高发光。

总体而言，该研究得出结论，室温稳定的疫苗将极大地促进发展中国家的部署，因为在这些国家，冷运输所需的供应链可能效率低下。 它们还将允许以具有成本效益的方式储存疫苗，为潜在的爆发做准备。 麻省理工学院团队的 3D 打印机有可能大大提高疫苗的可及性，是抗击传染病的一项有前途的发展

尽管该团队承认，到目前为止，尚未开发出耐热的 mRNA-LNP 疫苗，但最近已经进行了其他 3D 打印微针贴片疫苗的努力。 最近的一个例子是由加州大学洛杉矶分校 (UCLA) 的研究人员开发的 3D 打印机，每天能够生产数百个微针疫苗贴片。 这些微针的长度不到一毫米，可以打印到贴片上，贴片可以像绷带一样贴在皮肤上。 该研究证明了贴片向小鼠输送流感疫苗的有效性，表明微针能够成功穿透皮肤并刺激抗体。

同样，德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员在 Advanced Materials 杂志上发表了一篇论文，描述了一种用于 3D 打印可溶性微针疫苗的新方法的开发。 该技术涉及使用糖基材料打印微针，这种材料在与皮肤接触时会溶解，以可控和有针对性的方式释放疫苗。