科學(xué)家發(fā)明3D打印無創(chuàng)疫苗接種神器

說起注射，世界上大概有兩類人會毛骨悚然，一類是糖尿病患者，一類是要接種疫苗的兒童。對于第一類患者，現(xiàn)在已經(jīng)有很多公司在想招兒減輕患者的痛苦了，例如Intarcia Therapeutics(這個一年換一次的降血糖小棍，又融了2.15億美元丨奇點實力派)。小朋友的接種問題還沒有特別好的無創(chuàng)解決方案。

來自加州大學(xué)伯克利分校(University of California, Berkeley)的Dorian Liepmann教授團隊正在嘗試解決疫苗的無創(chuàng)接種問題。因為他們認為，非侵入性的疫苗接種方法不僅可以減輕被接種人的恐懼和痛苦，還可以在流行疾病大爆發(fā)的時候，實現(xiàn)低成本、便捷的免疫接種，畢竟非侵入性的接種方法可以不需要醫(yī)生。

Dorian Liepmann教授(頭發(fā)灰白者)團隊

于是在Liepmann實驗室博士后Kiana Aran的帶領(lǐng)下，Liepmann的團隊利用3D打印技術(shù)發(fā)明了一個無創(chuàng)的疫苗接種神器MucoJet，由于Aran和她同事的這項研究有可能改變疫苗的接種方式，她們的這項發(fā)明刊登在著名期刊《科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》上(1)。

無創(chuàng)疫苗接種神器MucoJet和注射針頭比較

當(dāng)天，《科學(xué)》雜志給Liepmann團隊的這一研究做了專題報道，《科學(xué)》雜志認為，這項技術(shù)可能有助于阻止通過嘴、鼻子或生殖器進入身體的病原體的感染，例如HIV、人乳頭瘤病毒、流感病毒和淋球菌(2)。

MucoJet是一個15×7毫米的圓柱體，由內(nèi)外兩個膠囊組成，在外部膠囊里儲存了約5滴水。 內(nèi)部膠囊實際上是由兩個獨立的小室組成，靠近噴頭(小孔直徑為200微米)的小室里裝的是疫苗，上面一個小室里含有粉狀檸檬酸和碳酸氫鈉，當(dāng)接種的時候，我們用手擠壓外面的膠囊，水就進到上面的小室了，這個時候，我們高中學(xué)的那個化學(xué)反應(yīng)就發(fā)生了，對，產(chǎn)生了二氧化碳。

MucoJet的結(jié)構(gòu)和工作原理

一分鐘之后，氣體在上面的消膠囊內(nèi)形成強大的壓力，沖破隔膜，推動活塞，瞬間將疫苗推出。疫苗貫穿口腔內(nèi)膜，進入臉頰組織，激活相應(yīng)的免疫細胞。「由于壓力非常集中，噴口的直徑非常小，所以疫苗就順利地穿透口腔粘膜層，」Aran說。

MucoJet在口腔起做用的機制

那么這個接種系統(tǒng)威力究竟如何呢?Aran團隊決定用豬的粘膜層和臉頰組織試一試。于是他們在MucoJet的疫苗室里裝上了卵清蛋白(一種免疫刺激蛋白)，對照組用滴管滴卵清蛋白到同樣的組織上(模擬口服疫苗)。三個小時之后，研究人員檢測相應(yīng)組織中卵清蛋白的含量，驚喜的發(fā)現(xiàn)使用MucoJet的實驗組織的卵清蛋白是對照組的8倍。

這就說明MucoJet確實能把疫苗送入臉頰的黏膜。然后，Aran團隊做了一下調(diào)整，在一定程度上增加了推送的壓力。她們發(fā)現(xiàn)，卵清蛋白的該藥量是跟壓力呈正相關(guān)的。

如此看來，MucoJet的威力確實不小，接下來就要看通過臉頰接種究竟能不能激發(fā)動物的免疫系統(tǒng)。Aran在兔子身上做了這個實驗。用的還是卵清蛋白，他們發(fā)現(xiàn)在兔子口腔內(nèi)，MucoJet的給藥能力是滴管的7倍。 最重要的是，用MucoJet接種卵清蛋白的兔子體內(nèi)的關(guān)鍵免疫抗體濃度是滴管接種的數(shù)千倍。

研究人員沒有比較MucoJet與注射接種對免疫系統(tǒng)激發(fā)的差異，但是她們表示，從之前的研究來看，MucoJet接種激發(fā)的免疫響應(yīng)程度與注射不分伯仲。

伯明翰阿拉巴馬大學(xué)的粘膜免疫學(xué)家Jiri Mestecky說，MucoJet「看起來很有吸引力」。然而，作為粘膜疫苗的主要支持者，他Mestecky也不確定它是否能在接種人體內(nèi)起作用。在Mestecky看來，兔子和人的臉頰組織可能有較大差異，與兔子相比，人的臉頰組織里可以被疫苗激活的免疫細胞相對較少?！改橆a免疫在人體研究中并不十分有效，」Mestecky說。

此外，沒有針頭雖然是它的優(yōu)勢，但是由于每個人的臉頰對疫苗的吸收是不同的，不同疫苗的溶解度和滲透能力也是有差異的，與注射相比，劑量的控制可能挑戰(zhàn)較大。

Aran表示，對于這些問題，她們可以通過調(diào)整溶劑、噴嘴直徑和噴射的壓力來調(diào)節(jié)。而且，Aran在論文中指出，口腔黏膜中存在大量的免疫細胞，例如，樹突細胞、郎格罕細胞、T淋巴細胞和粘膜相關(guān)淋巴組織，因此口腔是非常理想的免疫接種組織。至于物種之間的差異，她們打算下一步在猴子或其他更接近人類的動物中進行實驗。

MucoJet口腔接種操作方法

《科學(xué)》雜志在采訪Aran時，認為這個小小的噴射器在操作時，恐怕沒那么方便。對于這個問題，Aran也有自己的考慮，她們打算把這個改進成「棒棒糖」形狀的，這樣一來接種的時候就可以用這個「棒棒糖」直接頂在臉頰上，輕而易舉的完成接種。當(dāng)然，如果噴頭上真的有糖的話，小孩子應(yīng)該更樂意于接種。

Aran表示，MucoJet的發(fā)展的下一步是在大型動物體內(nèi)開展真正的疫苗實驗。 他們希望MucoJet可以在五到十年內(nèi)投入臨床使用。