微粒可用于输送“自我增强”疫苗
大多数从麻疹到共同19岁的疫苗都需要一系列多次射击，然后才被视为完全疫苗接种。为了使这一更容易实现，麻省理工学院的研究人员开发了可以调整的微粒以在不同的时间点提供有效载荷，这些时间可用于创建“自我增强”疫苗。
在一项新研究中，研究人员描述了这些颗粒如何随着时间的推移而降解，以及如何调整它们以在不同时间点释放其内容物。该研究还提供了有关如何保护内容在等待发布时如何损失其稳定性的见解。
使用这些颗粒（类似于用盖子密封的微小咖啡杯），研究人员可以设计一次只需要一次的疫苗，然后将来在未来的指定点“自动增强”。颗粒可以保留在皮肤下，直到疫苗释放，然后分解，就像可吸收缝合线一样。
这种类型的疫苗输送对于在人们无法经常使用的地区进行儿童疫苗接种特别有用医疗，研究人员说。
麻省理工学院Koch综合癌症研究所的研究科学家Ana Jaklenec说：“这是一个可以广泛适用于所有类型的疫苗的平台，包括基于重组蛋白的疫苗，基于DNA的疫苗，甚至基于RNA的疫苗。”。“了解疫苗如何释放的过程，这是我们在本文中所描述的，使我们能够处理解决一些可以诱发的不稳定性的配方。”
这种方法也可以用来交付一系列其他治疗剂， 包含癌症药物，激素疗法和生物药物，研究人员说。
Jaklenec和Robert Langer是麻省理工学院的David H. Koch学院教授，Koch Institute的成员是新研究的高级作者，该研究今天出现在科学进步。Koch Institute的研究专家Morteza Sarmadi和最近的MIT博士学位。收件人是本文的主要作者。
交错的药物释放
研究人员首先描述了他们的新微加工技术在2017年制作这些空心微粒科学纸。这些颗粒由PLGA制成，PLGA是一种已批准用于使用的生物相容性聚合物医疗设备例如植入物，缝合线和假肢设备。
为了创建杯形颗粒，研究人员创建了用于塑造PLGA杯和盖子的硅模型。一旦形成了聚合物杯的阵列，研究人员就采用了定制的自动分配系统，用药物或疫苗填充每个杯子。杯子填充后，将盖子对齐并降低到每个杯子上，并将系统稍微加热，直到杯子和盖子融合在一起，将药物密封内部。
该技术称为密封件（聚合物层的印章组装），可用于产生任何形状或尺寸的颗粒。在一个纸最近发表在《杂志》上小方法，MIT PostDoc和其他人创建了一种新版本的技术，该技术允许对粒子进行简化且大规模的制造。
在新的科学进步研究人员希望更多地了解颗粒如何随着时间的推移降解，导致颗粒释放其含量的原因以及是否有可能增强颗粒中携带的药物或疫苗的稳定性。
Jaklenec说：“我们想从机械上理解正在发生的事情，以及如何使用该信息来帮助稳定药物和疫苗并优化其动力学。”
他们对释放机制的研究表明，构成颗粒的PLGA聚合物会逐渐被水裂解，当这些聚合物中的足够多分解时，盖子就会变得非常多孔。这些毛孔出现后不久，盖子破裂，溢出了物品。
萨尔马迪说：“我们意识到释放时间点之前的突然形成是导致这种脉动释放的钥匙。”“我们很长一段时间都没有看到毛孔，然后突然间，我们看到系统的孔隙率显着增加。”
然后，研究人员着手分析各种设计参数如何包括颗粒的大小和形状以及用于制造它们的聚合物的组成，影响药物释放的时间。
令他们惊讶的是，研究人员发现粒度和形状对药物释放动力学的影响很小。这使颗粒与大多数其他类型的药物递送颗粒不同，它们的大小在药物释放的时机中起着重要作用。取而代之的是，PLGA颗粒基于聚合物组成的差异，而化学基团附着聚合物的末端，则在不同时间释放其有效载荷。
Sarmadi说：“如果您希望粒子在六个月后释放用于某个应用，我们使用相应的聚合物，或者如果希望在两天后释放它，我们会使用另一种聚合物。”“广泛的应用可以从这种观察中受益。”
稳定有效载荷
研究人员还研究了环境pH的变化如何影响颗粒。当水分解PLGA聚合物时，副产品包括乳酸和乙醇酸，使整体环境更酸。这可能会损害颗粒中携带的药物，这些药物通常是对pH敏感的蛋白质或核酸。
在一项正在进行的研究中，研究人员现在正在努力抵消这种酸度增加的方法，他们希望这将提高颗粒内有效载荷的稳定性。
为了帮助未来的粒子设计，研究人员还开发了一个计算模型，该模型可以考虑许多不同的设计参数并预测特定粒子在体内如何降解。这种类型的模型可用于指导研究人员在这项研究中关注的PLGA颗粒类型的发展，或其他类型的微生物或3D打印的颗粒或医疗设备。
研究团队已经使用该策略来设计一种自我增强的脊髓灰质炎疫苗，该疫苗现在正在动物中进行测试。通常，脊髓灰质炎疫苗必须作为两到四个单独注射的一系列给予。
“我们相信这些核心壳颗粒有可能创建安全，单注射的自我增强疫苗，在该疫苗中，可以通过更改组合物来创建具有不同释放时间的颗粒鸡尾酒。这种单个注射方法有可能进行不仅可以提高患者依从性，还可以提高细胞和体液免疫反应疫苗，”兰格说。
这种类型的药物输送也可用于治疗诸如癌症之类的疾病。在2020年科学翻译医学研究，研究人员发表了一篇论文，他们表明他们可以提供刺激刺痛途径的药物，该药物在几种癌症模型中促进了肿瘤周围环境中的免疫反应。注入肿瘤后，粒子交付了几剂药品在几个月的时间里，这些动物抑制了肿瘤的生长并减少了转移。
