Предложенная технология позволит заменить серию вакцинаций одной инъекцией, чтобы решить проблему неполной иммунизации детей, особенно в бедных регионах развивающихся стран.
Инженеры Массачусетского технологического института предложили систему доставки вакцин, использующую полимерные микрочастицы. Они могут высвобождать несколько доз препарата в заранее определенное время после единственной инъекции.
Обычно для доставки лекарств тестируют частицы из полимеров PLGA. Но по мере медленного распада этих материалов окружающая среда может стать кислой, что может повредить вакцину, содержащуюся в частицах. Вместо этого ученые использовали биоразлагаемые полимеры полиангидриды. Эти материалы очень гидрофобны, поэтому продукты распада почти не растворяются в воде и создают гораздо менее кислую среду.
Для создания оптимального материала ученые разработали и протестировали библиотеку из 23 различных полиангидридов, из которых в итоге отобрали шесть лучших кандидатов. Микрочастицы изготовили с помощью «штампованной сборки полимерных слоев» (метода SEAL): сначала формировались чашеобразные частицы, которые заполнялись вакциной, а затем их запечатывали колпачком из того же полимера.
Пустые и запечатанные микрочастицы. Изображение: Courtesy of the researchers, MIT
Для ускорения разработки материалов исследователи создали модель машинного обучения, которая прогнозирует время разложения частиц в организме в зависимости от их состава и структуры. С помощью этой модели ученые смогли быстро оценить около 500 возможных вариантов частиц и точно предсказать время высвобождения вакцины.
Эффективность разработки протестировали на примере вакцины против дифтерии. Микрочастицы доставляли две дозы вакцины — первую немедленно, а вторую через две недели после инъекции. Лабораторные мыши, получившие комбинированную вакцину, выработали такое же количество антител, как и мыши, которым делали две отдельные инъекции с двухнедельным интервалом.
По данным исследователей, ежегодно около 1,5 млн детей умирают от заболеваний, которые можно было бы предотвратить с помощью вакцинации. При этом 20% детей в мире не получают полный курс прививок, причем половина из них начинает вакцинацию, но не завершает серию.
Если ученым удастся увеличить интервалы между высвобождением доз до нескольких месяцев или даже лет, технологию можно будет использовать для большинства детских вакцин, требующих многократного введения. Кроме того, ученые считают, что разработанные ими микрочастицы могут быть полезны и для доставки других типов лекарств, особенно чувствительных к кислотности.
