Uma impressora de vacinas com microagulhas para COVID termoestável

Jun 09, 2023

Nature Biotechnology (2023) Cite este artigo

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A fabricação descentralizada de vacinas de mRNA termoestáveis ​​em um formato de adesivo de microagulha (MNP) pode melhorar o acesso à vacina em comunidades de poucos recursos, eliminando a necessidade de uma cadeia de frio e pessoal de saúde treinado. Aqui, descrevemos um processo automatizado para imprimir vacinas de mRNA da doença de coronavírus MNP 2019 (COVID-19) em um dispositivo autônomo. A tinta da vacina é composta de nanopartículas lipídicas carregadas com mRNA e uma mistura de polímero solúvel que foi otimizada para alta bioatividade por meio de formulações de triagem in vitro. Demonstramos que os MNPs resultantes são estáveis ​​por pelo menos 6 meses à temperatura ambiente quando avaliados usando uma construção modelo de mRNA. A eficiência do carregamento da vacina e a dissolução da microagulha sugerem que doses eficazes em escala de microgramas de mRNA encapsuladas em nanopartículas lipídicas podem ser administradas com um único adesivo. As imunizações em camundongos usando MNPs produzidas manualmente com mRNA codificando o domínio de ligação ao receptor de proteína de pico de coronavírus 2 da síndrome respiratória aguda grave (SARS-CoV-2) estimulam respostas imunes de longo prazo semelhantes às da administração intramuscular.

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

A fabricação de MNPs apresenta novos desafios na fabricação, carregamento e escalabilidade que retardaram seu desenvolvimento, apesar de serem ideais para implantação em áreas de poucos recursos15,16,17,18. Para 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 carga de vacina, especialmente quando excipientes são necessários para estabilizar antígenos lábeis20. Os MNPs são normalmente feitos à mão individualmente com etapas manuais e imprecisas de trabalho intensivo, como a centrifugação, o que torna desafiadora a fabricação consistente e automatizada usando esses métodos21.

Aqui descrevemos uma impressora de vacinas 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 autônomo apresenta desafios únicos. A formação de microagulhas, que normalmente é obtida por meio de moldagem22, fabricação de gotículas23, impressão a jato de tinta24,25 ou impressão 3D26,27,28, deve produzir microagulhas com recursos nítidos, precisos e em microescala. O preenchimento 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 em um fluxo de trabalho automatizável orientado à 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 modular contendo moldes de microagulhas reutilizáveis. O processo usado 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.