微粒可以用来制造“自我增强”疫苗
大多数疫苗，从麻疹到COVID-19，都需要一系列多次注射，才能被认为是完全接种。为了更容易实现这一目标，麻省理工学院的研究人员开发出了可以调节的微粒，可以在不同的时间点提供有效载荷，这可以用于制造“自我增强”疫苗。
在一项新的研究中，研究人员描述了这些粒子是如何随着时间的推移而降解的，以及如何调整它们以在不同的时间点释放其内容物。该研究还为如何保护内容在等待发布时不失去稳定性提供了见解。
利用这些类似盖上盖子的微型咖啡杯的颗粒，研究人员可以设计出只需要注射一次的疫苗，然后在未来的特定时间“自我增强”。这些颗粒可以留在皮肤下，直到疫苗被释放，然后分解，就像可吸收缝合线一样。
这种类型的疫苗交付可能对在人们不经常获得疫苗的地区进行儿童疫苗接种特别有用医疗保健研究人员说。
麻省理工学院科赫综合癌症研究所的研究科学家Ana Jaklenec说:“这个平台可以广泛应用于所有类型的疫苗，包括重组蛋白疫苗、基于dna的疫苗，甚至基于rna的疫苗。”“了解疫苗释放的过程，也就是我们在这篇论文中所描述的，使我们能够研究配方，解决随着时间推移可能引起的一些不稳定性。”
这种方法也可以用于交付一系列其他疗法,包括抗癌药物荷尔蒙疗法，以及生物药物研究人员说。
Jaklenec和Robert Langer是麻省理工学院David H. Koch研究所的教授，也是Koch研究所的成员，他们是这项新研究的资深作者科学的进步．科赫研究所的研究专家、最近获得麻省理工学院博士学位的Morteza saradi是这篇论文的主要作者。
交错释放药物
研究人员首先描述了他们的新精密加工技术在2017年制造这些空心微粒科学纸。这些粒子是由PLGA制成的，PLGA是一种生物相容性聚合物，已经被批准用于医疗设备比如植入物，缝合线和假体装置。
为了制造杯子形状的粒子，研究人员创建了用于塑造PLGA杯子和盖子的硅模具阵列。当聚合物杯阵列成型后，研究人员使用定制的自动配药系统在每个杯子中装满药物或疫苗。杯子装满后，将杯盖对准并放到每个杯盖上，系统稍微加热，直到杯盖和杯盖融合在一起，将药物密封在里面。
这种技术被称为SEAL(聚合物层的冲压装配)，可用于生产任何形状或大小的颗粒。在一个纸最近发表在杂志上小方法该研究的第一作者、麻省理工学院博士后Ilin Sadeghi等人创造了该技术的新版本，允许简化和大规模制造粒子。
在新的时代科学的进步在研究中，研究人员想了解更多关于颗粒如何随着时间的推移降解，是什么原因导致颗粒释放其内容物，以及是否有可能提高颗粒中携带的药物或疫苗的稳定性。
Jaklenec说:“我们想了解发生了什么机制，以及如何利用这些信息来帮助稳定药物和疫苗，优化它们的动力学。”
他们对释放机制的研究显示，组成颗粒的PLGA聚合物逐渐被水分解，当这些聚合物分解到足够多时，盖子就会变得非常多孔。这些毛孔出现后不久，盖子就会破裂，里面的东西就会溢出来。
萨尔马迪说:“我们意识到，在释放时间点之前突然形成的孔隙是导致这种脉动释放的关键。”“我们在很长一段时间内都看不到孔隙，然后突然之间，我们发现系统的孔隙度显著增加。”
然后，研究人员开始分析各种设计参数，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，如何影响药物释放的时间。
令他们惊讶的是，研究人员发现颗粒的大小和形状对药物释放动力学几乎没有影响。这将颗粒与大多数其他类型的给药颗粒区别开来，后者的大小在药物释放的时间方面起着重要作用。相反，PLGA粒子在不同的时间释放它们的负载，这取决于聚合物的组成和附着在聚合物末端的化学基团的不同。
sarmardi说:“如果你想让这种颗粒在六个月后释放，用于某种用途，我们就使用相应的聚合物，或者如果我们想让它在两天后释放，我们就使用另一种聚合物。”“这一观察结果可以带来广泛的应用。”
稳定有效载荷
研究人员还调查了环境pH值的变化如何影响颗粒。当水分解PLGA聚合物时，副产品包括乳酸还有乙醇酸，它使整个环境更酸。这可能会破坏微粒中携带的药物，这些药物通常是对pH值很敏感的蛋白质或核酸。
在一项正在进行的研究中，研究人员正在研究抵消酸度增加的方法，他们希望这将提高粒子内携带的有效载荷的稳定性。
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，可以考虑许多不同的设计参数，并预测特定粒子在体内的降解方式。这种类型的模型可以用来指导研究人员在这项研究中关注的PLGA颗粒类型的开发，或其他类型的微制造或3d打印颗粒或医疗设备。
该研究小组已经使用这种策略设计了一种自我增强的脊髓灰质炎疫苗，目前正在动物身上进行试验。通常，脊髓灰质炎疫苗必须连续注射2到4次。
“我们相信，这些核壳颗粒有潜力创造一种安全的、单次注射的、自我增强的疫苗，通过改变成分可以产生不同释放时间的颗粒混合物。这种单次注射方法不仅有可能提高患者的依从性，也有可能增加细胞和体液免疫反应疫苗兰格说。
这种药物输送方式也可用于治疗癌症等疾病。2020年科学转化医学在该研究中，研究人员发表了一篇论文，在论文中他们表明，他们可以在几个癌症小鼠模型中提供刺激STING通路的药物，该通路在肿瘤周围的环境中促进免疫反应。注射到肿瘤后粒子注射了几剂药物几个月后，它抑制了肿瘤生长，减少了治疗动物的转移。
