Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Teknologi

Membuktikan kelangsungan hidup microneedle bebas injeksi untuk pemberian tunggal vaksin – ScienceDaily


Teknologi microneedle sekali pakai yang dikelola sendiri yang dikembangkan oleh fakultas UConn untuk memberikan imunisasi terhadap penyakit menular baru-baru ini telah divalidasi oleh uji coba penelitian praklinis.

Baru diterbitkan di Teknik Biomedis Alam, pengembangan dan pengujian praklinis patch microneedle dilaporkan oleh peneliti UConn di lab Thanh Nguyen, asisten profesor di Departemen Teknik Mesin dan Teknik Biomedis.

Konsep vaksin injeksi tunggal, yang diakui sebagai pendekatan vaksinasi yang disukai oleh Organisasi Kesehatan Dunia (WHO), telah diteliti selama bertahun-tahun. Upaya sebelumnya untuk membuat vaksin injeksi tunggal termasuk teknologi yang disebut SEAL (StampEd Assembly of Polymer Layer), yang dikembangkan pada 2017 oleh Nguyen, untuk membuat mikropartikel vaksin injeksi tunggal yang dapat mengirimkan vaksin setelah beberapa periode yang ditentukan, yang mensimulasikan beberapa suntikan bolus.

Namun mikropartikel tersebut membutuhkan jarum yang besar untuk penyuntikannya. Selain itu, jumlah partikel yang dapat dimasukkan ke dalam jarum juga terbatas, yang berarti hanya dosis vaksin yang dapat diberikan terbatas. Pada akhirnya, mikropartikel masih memerlukan suntikan tradisional, yang menyakitkan dan menghasilkan limbah biohazard yang tidak menguntungkan dari jarum suntik tajam yang dibuang. Sebuah tambalan microneedle kecil diadakan di antara jari-jari seorang peneliti UConn yang bersarung tangan. Tambalan microneedle. (Atas kebaikan Thanh Nguyen)

“Sudah lama diketahui bahwa ada kebutuhan untuk menghilangkan banyak suntikan dalam proses vaksinasi konvensional,” kata Thanh. “Sementara suntikan vaksin penguat dan berulang penting untuk mempertahankan perlindungan kekebalan, suntikan ini dikaitkan dengan rasa sakit, biaya tinggi, dan jadwal injeksi yang rumit, menyebabkan kepatuhan pasien yang sangat rendah. Masalah ini menjadi lebih bermasalah bagi pasien di negara berkembang karena akses mereka yang terbatas ke penyedia layanan kesehatan. Di tempat-tempat seperti itu, orang tua berjuang untuk mengingat jadwalnya dan tidak dapat berulang kali melakukan perjalanan jauh dengan anak-anak mereka ke pusat kesehatan untuk menerima berbagai dosis vaksin penguat.

Seperti yang dijelaskan di Teknik Biomedis Alam, untuk mengatasi masalah ini, lab Nguyen di UConn mengembangkan tambalan kulit microneedle, yang hanya memerlukan satu administrasi untuk melakukan pelepasan vaksin tertunda yang dapat diprogram, seperti yang diperoleh dari mikropartikel SEAL.

Patch microneedle menghindari suntikan yang menyakitkan, menawarkan peningkatan yang signifikan dari sudut pandang pasien. Penelitian ekstensif telah menunjukkan tambalan kulit microneedle hampir tidak menimbulkan rasa sakit, dan bahkan dapat dilakukan sendiri oleh pasien di rumah. Tambalan itu kecil, portabel, dan mirip dengan koyo nikotin, yang dapat dengan mudah didistribusikan ke semua orang di seluruh dunia untuk administrasi sendiri jika terjadi pandemi seperti krisis COVID-19 untuk dengan cepat menciptakan kekebalan pan di skala global.

Mikroneedle memiliki mikrostruktur cangkang inti, di mana cangkang mikroneedle dibuat dengan polimer medis biodegradable yang disetujui FDA untuk implan, dan menawarkan kinetika pelepasan obat yang unik – yang memungkinkan pelepasan muatan vaksin yang telah diprogram sebelumnya selama periode beberapa hari hingga lebih dari sebulan dari satu administrasi. Microneedles dapat dengan mudah dimasukkan dan tertanam sepenuhnya di dalam lapisan dermal, berkat ujung yang sangat kecil dan geometri jarum yang halus.

Untuk membuat patch microneedle vaksin ini, Khanh Tran, seorang mahasiswa PhD di lab Nguyen dan penulis utama dari karya yang diterbitkan, mengadaptasi teknologi SEAL untuk merakit komponen microneedle yang berbeda, termasuk penutup, cangkang, dan inti vaksin. Komponen-komponen ini dibuat dengan cara aditif, mirip dengan pendekatan pencetakan 3D, untuk membuat susunan microneedles core-shell di area yang luas.

Tim Nguyen merancang beberapa pendekatan baru untuk mengatasi banyak masalah teknologi SEAL yang ada. Kebaruan kunci dari proses manufaktur baru mereka adalah vaksin cetakan mikro ke dalam bentuk inti microneedle, dan memasukkan semua inti vaksin yang dicetak ke dalam susunan cangkang microneedle pada saat yang sama, menawarkan metode fabrikasi yang mirip dengan proses pembuatan chip komputer.

“Ini adalah keuntungan yang luar biasa, dibandingkan dengan SEAL yang dilaporkan sebelumnya dan metode tradisional lainnya untuk membuat pembawa vaksin, di mana vaksin sering diisi secara perlahan satu per satu ke dalam setiap cangkang / pembawa polimer,” kata Tran.

Dalam uji praklinis, para peneliti memasukkan microneedles yang diisi dengan vaksin yang tersedia secara klinis (Prevnar-13) ke dalam kulit tikus dengan cara invasif minimal. Aplikasi tambalan tidak menyebabkan iritasi kulit selama implantasi jangka panjang, dan memicu respons perlindungan kekebalan yang tinggi terhadap dosis mematikan bakteri pneumokokus yang menular. Hasil dari pemberian satu kali serupa dengan yang diperoleh dari beberapa suntikan vaksin yang sama selama kira-kira dua bulan.

“Kami sangat gembira atas pencapaian ini, karena untuk pertama kalinya, penambal kulit yang sekali pakai dan tanpa injeksi dapat diprogram sebelumnya untuk melepaskan vaksin pada waktu yang berbeda guna memberikan perlindungan kekebalan jangka panjang dan efektif,” kata Nguyen. . “Patch microneedle dapat memfasilitasi upaya global untuk proses vaksinasi lengkap untuk memberantas penyakit menular berbahaya dan memungkinkan distribusi vaksin yang cepat. Hal ini dapat menciptakan perlindungan kekebalan komunitas pan-komunitas pada skala global dalam kasus pandemi seperti COVID-19, “kata Nguyen.

Dalam hal ini, Nguyen dan kolaboratornya, Associate Professor Steve Szczepanek di Department of Pathobiology and Veterinary Science di College of Agriculture, Health, and Natural Resources juga telah menerima kontrak senilai $ 432.990 dari US Department of Health and Human Services (HHS ) BARDA untuk mengembangkan teknologi ini.

Melihat ke masa depan, lebih banyak penelitian diperlukan untuk membawa patch microneedle ke penggunaan klinis. Sementara para peneliti telah menunjukkan kemampuan untuk menggunakan tambalan untuk vaksin pneumokokus, vaksin yang berbeda memerlukan strategi yang berbeda untuk stabilisasi sehingga dapat berfungsi dalam jangka waktu yang lama dalam implantasi di dalam kulit.

Para peneliti juga mengerjakan optimasi dan otomatisasi proses fabrikasi, yang dapat mengurangi biaya patch kulit microneedle untuk penggunaan klinis. Pekerjaan masa depan pada model hewan yang lebih besar yang meniru sistem kekebalan manusia juga diperlukan untuk memverifikasi keamanan dan kemanjuran platform microneedle.

Artikel-artikel yang dilaporkan termasuk partisipasi Szczepanek dan Ph.D. mahasiswa Tyler Gavitt dari UConn Department of Pathobiology and Veterinary Science, dan peneliti dari Advanced Science Research Center di Graduate Center, City University of New York, dan Department of Chemistry di Hunter College, City University of New York.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney