2026-04-27 17:21:06 环亚生物科技有限公司
近十年来,溶解微针阵列 (Dissolving microneedle arrays,dMNAs)用于透皮接种疫苗已取得极大发展。与传统的肌肉注射和皮下注射相比,dMNAs可诱导相似或更高水平的免疫反应,同时溶解在微针中的抗原疫苗更稳定,无需冷链运输,可自行完成接种,减少医疗压力。
目前,dMNAs主要通过抗原和构成微针的聚合物混合,浇筑模型后通过离心的方式进行制备。然而,该制备过程中的微针阵列背板中,存在大量的抗原残留,成本的增加限制了dMNAs技术的应用。
荷兰莱顿大学莱顿药物研究中心的一个研究团队于2021年在《International Journal of Pharmaceutics》杂志发表了一篇名为《Engineering of an automated nano-droplet dispensing system for fabrication of antigen-loaded dissolving microneedle arrays》的文章。在该研究中,研究团队使用自动纳升分液技术开发了一种新的dMNA制备工艺,不但保留了原有dMNA的优势,而且极大提升了抗原使用效率,大大降低了透皮接种疫苗成本。
实验流程与结果
以聚乙烯吡咯烷酮/聚乙二醇(PVP/PEG)、聚乙烯醇(PVA)、透明质酸 (HA)、羧甲基纤维素 (CMC)和明胶作为微针聚合物的候选材料,利用传统离心法制备dMNA,根据制备dMNA的热稳定性、脆性、粘度等因素筛选最为合适的聚合物候选材料。
测试结果表明,除部分配方不适合制备微针(如 3.25% (w/v)的 PVP/PEG会导致微针过脆而断裂,50% (w/v) PVA的粘度太高无法浇筑在模具上)外,其余均进入后续实验。
利用离体人体皮肤,测试上述不同配方制备的dMNAs穿透效果和溶解效果。
渗透实验结果表明,所有选定的dMNAs在人体腹部皮肤中都显示出优异的渗透效率,即使穿透效果最低的40% (w/v) 明胶 dMNAs,其穿透效果也达到了91.7,%,表明一个9微针的阵列中至少有8个针可以穿透皮肤。
溶解实验结果表明,在透皮5分钟后,不同材质的dMNAs溶解效率有较大差别,其中溶解效果最好的是6.5% (w/v) PVP/PEG。溶解的越充分,疫苗利用率越高,因此选用该材料作为后续微针制备的标准配方。
在选定聚合物候选材料后,研究团队搭建了一套全自动纳升级分液装置,其核心部件——德国Biofluidix公司的Pipejet全自动纳升级分液喷头。Pipejet可转移小至2nL的液滴,将其加入14nl的微针腔体内。该系统以Pipejet为核心,配套质控相机、真空室、XYZ移动平台等设备搭建完成。(图1)
图1 用于 微针dMNAs 制备的自动系统示意图(a)Pipejet纳升分液喷头,(b)喷头支架,(c)数码显微镜相机,(d)铝棒,(e)线性平台,(f)真空室,(g)真空泵,(h)将PDMS模具放置在真空室的顶部(分配器和载物台均由软件Python操作)微针制备过程:1)将聚合物溶液浇筑在构建好的微针模具中,制成具有空腔的微针;2)将代替抗原的荧光标记卵清蛋白通过Pipejet加入微针空腔;3)利用离心和负压排除空气,制成微针。
离体人体的皮肤测试效果表明,新方法制备的微针在穿透率和溶解效率上,与已有方法即全程离心法制备的微针相似(图2)。但是,新方法的抗原只存在微针处,且2nl抗原就可制备一个dMNAs,对比全程离心法需要90μL抗原,大大节省了抗原成本。
图2.荧光标记的卵清蛋白负载微针的显微镜图像(a) 在皮肤穿透前含有 AF647 标记卵清蛋白的微针,(b) 100% 的皮肤穿透效率 (n = 4), 表明微针具有足够的锋利度和机械强度,卵清蛋白的成功递送可从(c)穿透皮肤的荧光中显示,(d) 5 分钟和 (e) 15 分钟溶解后剩余微针的明场显微镜图像,f)溶解15分钟后剩余微针的荧光显微镜图像
综上所述,通过Pipejet压电式纳升点样分液喷头制备的微针,其效果与传统离心法相似,但大大降低了抗原损耗和成本,可进入更大范围的工业推广。
https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2021.120473
Biofluidix成立于2005年,位于德国,技术源自德国弗莱堡大学微量系统工程学院。
专注非接触式的精准纳升和皮升的超微量点样和分液;
点样喷头可第三方自动化整合;
提供微量分液、芯片点样设备与定制化服务
用于微孔板微量移液、微流控快检芯片、生物传感器芯片、电化学芯片、光电芯片以及微阵列生物芯片,包括:核酸芯片,基因芯片,蛋白芯片,多肽芯片、多糖芯片、小分子化合物芯片、细胞芯片。
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环亚生物科技有限公司(APG BIO Ltd)成立于2011年,专注于引进国外创新技术和高品质仪器设备。
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