Dei cerotti vaccinali termostabili realizzati con la produzione additiva
Vaccini realizzati con la produzione additiva? I ricercatori del MIT hanno sviluppato una stampante 3D portatile in grado di stampare cerotti vaccinali pronti all’uso, resistenti al calore e conservabili per mesi a temperatura ambiente. Alla fine, la macchina potrebbe essere in grado di stampare centinaia di vaccini al giorno. Non è la prima volta che un vaccino viene stampato in 3D e con la stessa struttura a cerotto che ospita microaghi. La novità sta nel fatto che è possibile conservare i vaccini a temperatura ambiente. Quest’ultimo punto risponde a un problema importante per quanto riguarda il trasporto e la conservazione dei vaccini. Gran parte dei vaccini tradizionali, compresi quelli a RNA, devono essere conservati a basse temperature, il che rende difficile il trasporto e la conservazione in aree di difficile accesso, come i deserti e le zone di guerra.
Il progetto è nato con l’obiettivo di rispondere al problema delle epidemie di tipo Ebola trasportando le stampanti nella regione interessata per vaccinare rapidamente la popolazione, in base al principio della produzione su richiesta. Con l’emergere della pandemia di Covid-19 e il problema dell’accesso alla vaccinazione per la popolazione e della stabilità dei vaccini, il team ha riorientato il progetto per produrre vaccini a RNA messaggero (mRNA) contro la malattia. L’acido ribonucleico messaggero (mRNA) è una molecola presente in tutte le cellule del corpo. All’interno di ogni cellula, le informazioni codificate nell’mRNA vengono lette e convertite in proteine. Nel caso del vaccino Covid-19, l’mRNA viene convertito nella proteina S (Spike), presente anche sull’involucro del virus Covid-19, che innesca una risposta immunitaria in caso di infezione. Nello studio pubblicato su Nature Biotechnology, i ricercatori del MIT dimostrano che la stampante è in grado di produrre vaccini a base di mRNA stabili al calore contro Covid-19. Questi vaccini, somministrati con lo stesso dosaggio dei vaccini iniettati, scatenano una risposta immunitaria comparabile nei topi.
La stampante stampa cerotti contenenti centinaia di microneedri riempiti di vaccino (foto: MIT)
Come vengono realizzati i cerotti vaccinali stampati in 3D?
Ogni cerotto, delle dimensioni di un’unghia di pollice, è composto da centinaia di microneedri riempiti di vaccino. Per realizzarli, il braccio robotico della stampante inietta l’inchiostro negli stampi dei micronodi. Una camera a vuoto sotto ogni stampo aspira l’inchiostro per garantire che raggiunga l’estremità dei microneedri. Per somministrare il vaccino non è necessario essere un professionista della salute, basta applicarlo sulla pelle: le punte degli aghi si dissolveranno e si diffonderanno gradualmente nell’organismo.
L’inchiostro utilizzato per stampare i microaghi contenenti il vaccino è composto da molecole di mRNA del vaccino circondate da nanoparticelle lipidiche. Queste ultime permettono alle molecole di vaccino di rimanere stabili nel tempo, insieme ai polimeri incorporati nell’inchiostro. I ricercatori hanno identificato la formula migliore per rigidità e stabilità: metà polivinilpirrolidone e metà alcool polivinilico, entrambi regolarmente utilizzati per la produzione di microneedles.
Per testare la stabilità a lungo termine dei vaccini, i ricercatori hanno sviluppato un inchiostro contenente RNA che codifica la luciferasi, una proteina luminescente. Hanno quindi conservato i cerotti contenenti questo inchiostro a 4°C o a 25°C per un massimo di 6 mesi e hanno conservato alcune particelle a 37°C per 1 mese prima di somministrarle ai topi. I risultati sono stati positivi: i cerotti hanno mantenuto bene la loro luminosità quando sono stati applicati ai topi, a differenza dei vaccini tradizionali somministrati tramite iniezione intramuscolare, anch’essi conservati a lungo a temperatura ambiente. I cerotti vaccinali conservati a temperatura ambiente fino a 3 mesi hanno generato la stessa risposta immunitaria degli altri.
Esempio di stampo (foto: MIT)
Attualmente, la capacità produttiva della stampante realizzata dai ricercatori del MIT è di 100 cerotti in 48 ore. Tuttavia, sperano di aumentare questa cifra a 100 cerotti al giorno migliorando la macchina.
Un processo adattabile a qualsiasi tipo di vaccino
I ricercatori coinvolti nello studio prevedono di produrre altri tipi di vaccino adattando il processo utilizzato per i vaccini a mRNA. Saranno interessati anche i vaccini realizzati con proteine inerti o virus. “La composizione dell’inchiostro è stata un elemento chiave nella stabilizzazione dei vaccini a mRNA, ma l’inchiostro può contenere diversi tipi di vaccini o addirittura farmaci. Questo sistema di microaghi consente quindi una grande flessibilità e modularità di somministrazione”, afferma Ana Jaklenec, ricercatrice presso il Koch Institute for Cancer Research del MIT, uno degli autori senior dello studio.
Per ulteriori informazioni su questo studio, consultare il comunicato stampa del MIT e lo studio completo.
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Crediti foto: Ryan Allen from Second Bay Studios
