北卡罗来纳大学教堂山分校和斯坦福大学的研究人员开发了一种疫苗贴剂，其产生的免疫反应是传统肌肉注射的 10 倍。它的 T 细胞和抗原特异性抗体反应甚至更大。这比皮下注射高 50 倍。因此，贴片不仅无痛，而且需要更少的疫苗来产生相同或更大的效果。
这种 3D 打印的贴片增强了皮肤中的疫苗保留率，并增加了淋巴结中的免疫细胞活化。这可以通过更高的免疫球蛋白 G (IgG) 总水平、更平衡的 IgG1/IgG2a 以及更多功能性细胞毒性 CD8+ T 细胞和 CD4+T 细胞分泌 1 型 T 辅助 (TH1) 细胞因子来证明。
该贴片由 3D 打印在 10x10mm 聚合物贴片上的 700 µm PEG 微针组成。针头上涂有疫苗，然后将贴片贴在皮肤上。结果是一种无痛、侵入性较小的疫苗递送方法，可以由患者自己给药，无需医务人员。详细信息最近出现在美国国家科学院院刊上。
北卡罗来纳大学医学院微生物学和免疫学系研究员田少民告诉BioSpace，有两个关键机制使疫苗贴剂比标准肌肉注射更有效。
首先，她说，“皮肤是身体保护的第一道防线。采样入侵病原体的细胞密度（在皮肤中）比在肌肉中发现的细胞密度高 1,000 倍。因此，通过微针进行皮内疫苗接种本质上是将疫苗靶向皮肤中丰富的免疫细胞群，（因此）有助于更快、更强的免疫力。”
此外，田继续说，“干固体薄膜微针疫苗是用高粘性成分专门配制的。接种疫苗后，可以形成一个抗原库，支持抗原持续暴露于免疫细胞，因此有助于诱导更强的免疫反应。”
这种递送方法可以进行调整，以递送针对 COVID-19、季节性流感、麻疹、肝炎和其他疾病的许多不同的疫苗或生物制剂（包括 mRNA 疫苗）。重要的是，对于全球分销，微针制剂以干燥形式储存，因此无需重新配制疫苗，或者可能在运输和储存过程中冷却。研究人员正在与VLP Therapeutics合作制定基于 RNA 的微针贴片疫苗。
“在微针贴片上定制各种类型的疫苗——包括 mRNA——需要前期调查时间，”田指出。“我们预计，一旦为每一类疫苗（我们正在研究）建立标准化配方，这将是一个快速的过程，特别是对于已经批准的疫苗。”
下一步将是在非人类灵长类动物中测试这些微针配方和贴片。最后，田说：“我认为，基于微针贴片的 mRNA 疫苗制剂仍需要正常的监管审查程序，包括评估疫苗安全性和有效性/保护性。”
商业化的另一个关键挑战是在 GMP 条件下大量生产贴剂。“这可以通过建立清洁制造设施来解决，这些设施容纳大量 3D 打印机以进行大规模制造，”她建议道。
不过，预期的好处可能会超过任何挑战。设计灵活性是 3D 打印疫苗贴剂的主要优势之一。与使用当今商业上用于制造微针的传统母版模板和模具相比，3D 打印工艺使微针更锋利，从而产生更多可重复的结果。这种新方法还可以将不同形状的针包含在同一个贴片上，以避免作者所说的“甲床效应”。
这种新颖的 3D 打印工艺使用由研究作者、斯坦福大学转化医学和化学工程教授、UNC-Chapel Hill 名誉教授 Joseph M. DeSimone 开发的连续液体界面生产 (CLIP) 技术。CLIP 技术创造了比光滑的方形金字塔设计具有更大表面积的多面微针。这种差异使针头比传统微针携带更多的疫苗——27.6 μg 与 20.3 μg 卵清蛋白，负载量高出 36%。
此外，CLIP“允许在迭代设计过程中直接制造和快速筛选多种微针特性（例如几何形状、成分和密度），需要考虑与模具填充相关的参数或针头几何形状的限制，无法塑造，”作者写道。
由于与传统的皮下针头注射相比，微针贴片接种是无痛的，“对于儿童、老人和可能有针头恐惧症的人来说，这将是一种理想的疫苗接种方法。因此，它可以帮助提高疫苗接种率，”田推测道。