給需要的人接種疫苗並不總是那麼容易。許多疫苗需要冷藏，這使得將它們運送到沒有必要基礎設施的偏遠地區變得困難。麻省理工學院的研究人員提出了一個可能的解決方案:一種移動疫苗打印機，可以在一天內生產數百劑疫苗。研究人員說，這種打印機可以放在桌面上，可以部署在任何需要疫苗的地方。

這台打印機製造出帶有數百根含有疫苗的微針的貼片。這種貼片可以貼在皮膚上，無需傳統的注射就能使疫苗溶解。一旦打印出來，疫苗貼片可以在室溫下保存數月。

在今天發表在《Nature Biotechnology》上的一項研究中，研究人員表明，他們可以使用打印機生產耐熱的Covid-19 RNA疫苗，這種疫苗可以在小鼠中誘導與註射RNA疫苗產生的免疫反應相當的免疫反應。

印刷的疫苗

大多數疫苗，包括mRNA疫苗，在儲存時必須冷藏，這使得儲存它們或將它們送到無法維持溫度的地方變得困難。此外，它們需要注射器、針頭和訓練有素的衛生保健專業人員來管理。

為了克服這一障礙，麻省理工學院的研究小組開始尋找一種按需生產疫苗的方法。在Covid-19到來之前，他們最初的動機是建造一種設備，可以在埃博拉等疾病爆發期間快速生產和部署疫苗。這種設備可以被運送到偏遠的村莊、難民營或軍事基地，以便為大量人群快速接種疫苗。

與生產傳統的可注射疫苗不同，研究人員決定研究一種新型的疫苗遞送方式，這種方式基於拇指指甲大小的貼片，其中包含數百個微針。這類疫苗目前正在研製中，用於治療許多疾病，包括小兒麻痺症、麻疹和風疹。當貼片貼在皮膚上時，針頭的尖端在皮膚下溶解，釋放出疫苗。

研究人員用來打印含有疫苗的微針的“墨水”包括包裹在脂質納米顆粒中的RNA疫苗分子，這有助於它們在很長一段時間內保持穩定。這種墨水還含有聚合物，可以很容易地塑造成正確的形狀，然後保持穩定數週或數月，即使在室溫或更高的溫度下儲存。研究人員發現，通常用於形成微針的聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇的50/50組合具有最佳的剛度和穩定性組合。

在打印機內部，機械臂將墨水注入微針模具，模具下方的真空室將墨水吸到底部，確保墨水一直到達針頭的尖端。一旦模具被填滿，它們需要一兩天的時間來乾燥。目前的原型機可以在48小時內生產100個補丁，但研究人員預計未來的版本可以設計成更高的容量。

抗體反應

為了測試疫苗的長期穩定性，研究人員首先製造了一種含有編碼熒光素酶(一種發光蛋白)的RNA的墨水。在4攝氏度或25攝氏度(室溫)下儲存長達6個月後，他們將得到的微針貼片應用在小鼠身上。他們還將一批顆粒在37攝氏度的環境下儲存了一個月。

在所有這些儲存條件下，貼片在小鼠身上引起了強烈的發光反應。相比之下，在室溫下，傳統的肌肉注射發光蛋白編碼RNA產生的發光反應隨著儲存時間的延長而下降。然後，研究人員測試了他們的Covid-19微針疫苗。他們給小鼠注射了兩劑疫苗，間隔四周，然後測量它們對病毒的抗體反應。注射微針貼片的小鼠與註射傳統RNA疫苗的小鼠有相似的反應。研究人員還發現，當他們給小鼠接種在室溫下儲存了長達三個月的微針貼片時，也出現了同樣強烈的抗體反應。

麻省理工學院科赫綜合癌症研究所的研究科學家Ana Jaklenec說:“我們有一天可以按需生產疫苗。例如，如果某個地區爆發了埃博拉疫情，人們就可以向那裡運送一些這樣的打印機，為那裡的人們接種疫苗。”

“這項工作特別令人興奮，因為它實現了按需生產疫苗的能力，”斯坦福大學轉化醫學和化學工程教授Joseph DeSimone說，他沒有參與這項研究。“隨著疫苗生產規模的擴大和在高溫下穩定性的提高，移動疫苗打印機可以促進RNA疫苗的廣泛使用。”

雖然這項研究的重點是Covid-19 RNA疫苗，但研究人員計劃調整這一過程，以生產其他類型的疫苗，包括由蛋白質或滅活病毒製成的疫苗。

Jaklenec說:“墨水成分是穩定mRNA疫苗的關鍵，但墨水可以包含各種類型的疫苗甚至藥物，允許使用這種微針平台遞送的靈活性和模塊化。”