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Mar 04, 2024

Uma impressora de vacina com microagulhas para COVID termoestável

Nature Biotechnology (2023)Cite este artigo A fabricação descentralizada de vacinas de mRNA termoestáveis ​​em formato de adesivo de microagulhas (MNP) poderia melhorar o acesso à vacina em comunidades de poucos recursos,

Biotecnologia da Natureza (2023)Cite este artigo

A produção descentralizada de vacinas de mRNA termoestáveis ​​em formato de adesivo de microagulhas (MNP) poderia melhorar o acesso às vacinas em comunidades com poucos recursos, eliminando a necessidade de uma cadeia de frio e de pessoal de saúde treinado. Aqui descrevemos um processo automatizado para impressão de vacinas de mRNA contra a doença do coronavírus MNP 2019 (COVID-19) em um dispositivo independente. A tinta da vacina é composta por nanopartículas lipídicas carregadas com mRNA e uma mistura de polímeros solúveis que foi otimizada para alta bioatividade por meio de triagem de formulações in vitro. Demonstramos que as MNPs resultantes são estáveis ​​em armazenamento por pelo menos 6 meses à temperatura ambiente quando avaliadas usando um modelo de construção de mRNA. A eficiência do carregamento da vacina e a dissolução das microagulhas sugerem que doses eficazes de mRNA em escala de microgramas encapsuladas em nanopartículas lipídicas poderiam ser administradas com um único adesivo. Imunizações em camundongos usando MNPs produzidas manualmente com mRNA que codifica o domínio de ligação ao receptor da proteína spike do coronavírus 2 da síndrome respiratória aguda grave (SARS-CoV-2) estimulam respostas imunes de longo prazo semelhantes às da administração intramuscular.

As comunidades não vacinadas em países de baixo e médio rendimento correm um risco elevado de surtos repetidos da Doença do Coronavírus 2019 (COVID-19) e de outras doenças infecciosas1, que aumentam a mortalidade, promovem o surgimento de variantes mais perigosas e têm um impacto negativo na economia2. A vacinação em massa nestas comunidades tem sido dificultada por questões como a infraestrutura inadequada de armazenamento e transporte compatível com a cadeia de frio e um número insuficiente de profissionais de saúde3,4. Os sistemas locais e distribuídos para a produção de vacinas adequadas oferecem uma solução potencial. Um formato de vacina promissor nessas regiões são os adesivos de microagulhas termoestáveis ​​(MNPs)5,6,7,8. As MNPs podem ser autoaplicadas, são menos dolorosas que a injeção intramuscular (IM), não produzem resíduos perfurocortantes, podem ser formuladas para permanecerem estáveis ​​durante meses e têm sido usadas com vários tipos de vacinas, incluindo vários ácidos nucleicos9,10,11, 12,13,14. No contexto da COVID-19, as vacinas de mRNA encapsuladas em nanopartículas lipídicas (LNP), como as produzidas pela Moderna e pela Pfizer-BioNTech, provaram ser altamente eficazes na prevenção de doenças graves. Até onde sabemos, a entrega intradérmica (ID) de uma vacina de mRNA num veículo LNP utilizando uma MNP com termoestabilidade a longo prazo não foi relatada anteriormente.

A fabricação de MNPs introduz novos desafios na fabricação, carregamento e escalabilidade que retardaram o seu desenvolvimento, apesar de serem ideais para implantação em áreas com poucos recursos15,16,17,18. Para uma dosagem precisa e penetração adequada na pele, as microagulhas devem ser afiadas e de tamanho consistente de lote para lote19. As MNPs são limitadas pelo pequeno volume disponível para carregamento da vacina, especialmente quando são necessários excipientes para estabilizar antígenos lábeis20. As MNPs são normalmente feitas à mão individualmente, com etapas manuais, trabalhosas e imprecisas, como a centrifugação, o que torna desafiadora a fabricação consistente e automatizada usando esses métodos21.

Aqui descrevemos uma impressora de vacina com microagulhas (MVP) para fabricar MNPs solúveis carregadas com vacinas de mRNA encapsuladas em LNP ou outras cargas (Fig. 1a-c). A integração de um processo de fabricação de microagulhas em um dispositivo modular independente apresenta desafios únicos. A formação de microagulhas, que normalmente é obtida por meio de moldagem22, fabricação de gotas23, impressão a jato de tinta24,25 ou impressão 3D26,27,28, deve produzir microagulhas com características nítidas, precisas e em escala micrométrica. O enchimento do molde deve ser conduzido por um processo repetível que minimize o desperdício, reduza as peças móveis, não exija interação do usuário e se integre a um fluxo de trabalho automatizado e acionado por máquina. Em cada execução, o MVP dispensa tinta de vacina, preenche moldes de microagulhas sem interromper a tinta, usando vácuo para remover o ar através do molde e acelera a secagem usando um fluxo de trabalho automatizado com intervenção humana mínima. O fluxo de trabalho automatizado integra um dispensador robótico de alta precisão, câmara de vácuo programável e estágios de movimento modulares contendo moldes de microagulhas reutilizáveis. O processo utilizado no dispositivo é baseado na aplicação de vácuo, compatível com uma ampla gama de designs de MNP e otimizado para minimizar o desperdício de vacinas.