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特殊的染料与疫苗一起提供 可以实现住院疫苗接种史的存储

每年缺乏疫苗接种可导致约150万例可预防的死亡,主要是在发展中国家。使这些国家的疫苗接种运动更加困难的一个因素是,用于存储病历的基础设施很少,因此通常没有容易的方法来确定谁需要特定的疫苗。

麻省理工学院的研究人员现在已经开发出一种新颖的方式来记录患者的疫苗接种历史:以肉眼看不见的染料形式存储数据,该染料与疫苗同时在皮肤下传递。

特殊的染料与疫苗一起提供 可以实现住院疫苗接种史的存储

凯文·麦克休(Kevin McHugh)表示:“在纸质疫苗接种卡经常丢失或根本不存在,或者根本没有听说过电子数据库的地区,该技术可以快速,匿名地检测患者的疫苗接种史,以确保每个孩子都接种了疫苗。”曾任麻省理工学院的博士后,现在是莱斯大学生物工程的助理教授。

研究人员表明,他们的这种新型染料由称为量子点的纳米晶体组成,可以在皮肤下保留至少五年,在那里它会发出近红外光,而这种红外光可以通过专门配备的智能手机进行检测。

McHugh和前来访的科学家Lihong Jing是这项研究的主要作者,该研究今天发表在《科学转化医学》上。麻省理工学院科赫综合癌症研究所的研究科学家安娜·雅克伦奈克(Ana Jaklenec)和麻省理工学院戴维·科赫研究所教授罗伯特·兰格(Robert Langer)是该论文的高级作者。

几年前,麻省理工学院(MIT)团队着手设计一种无需集中数据库或其他基础结构即可记录疫苗接种信息的方法。许多疫苗,例如麻疹,腮腺炎和风疹(MMR)疫苗,需要以一定间隔隔开多个剂量。没有准确的记录,儿童可能无法获得所有必要的剂量。

Jaklenec说:“为了保护免受大多数病原体的侵害,需要多次接种疫苗。” “在发展中国家的某些地区,这样做非常具有挑战性,因为缺乏有关谁接种了疫苗以及他们是否需要额外注射的数据。”

为了创建“住院时”的分散医疗记录,研究人员开发了一种新型的铜基量子点,该量子点发射近红外光谱的光。这些点的直径仅约4纳米,但它们被封装在生物相容性微粒中,形成直径约20微米的球体。这种包封可以使染料在注射后保留在皮肤下。

研究人员将染料设计为通过微针贴片而不是传统的注射器和针头来递送。现在正在开发这种补丁,以提供针对麻疹,风疹和其他疾病的疫苗,研究人员表明,它们的染料很容易掺入这些补丁中。

给药后0周和12周,啮齿动物皮肤中量子点标记的智能手机图像。图片来源:KJ McHugh等人,《科学转化医学》(2019年)

本研究中使用的微针是由可溶性糖和称为PVA的聚合物的混合物,以及量子点染料和疫苗制成的。当将贴剂应用到皮肤上时,长1.5毫米的微针会部分溶解,并在约两分钟内释放出有效载荷。

通过有选择地将微粒加载到微针中,贴剂可以在皮肤上提供肉眼看不到的图案,但是可以使用去除了红外滤光片的智能手机进行扫描。可以对贴剂进行定制,以印上与所递送疫苗类型相对应的不同图案。

朗格说:“ 有一天,这种“隐形”方法可能会为数据存储,生物传感和疫苗应用创造新的可能性,从而改善医疗服务的提供方式,尤其是在发展中国家。”

有效免疫

使用人体尸体皮肤进行的测试表明,经过长达五年的模拟日晒后,智能手机相机可以检测到量子点图案。

研究人员还使用微针贴片在脊髓灰质炎疫苗中传递了量子点,从而在大鼠中测试了这种疫苗接种策略。他们发现这些老鼠产生的免疫反应类似于接受传统注射脊髓灰质炎疫苗的老鼠的免疫反应。

Jaklenec说:“这项研究证实,将疫苗与染料掺入微针贴片中不会影响疫苗的功效或我们检测染料的能力。”

研究人员现在计划对非洲发展中国家的卫生保健工作者进行调查,以获取实施此类疫苗接种记录保存的最佳方法的意见。他们还致力于扩大可以以单一模式编码的数据量,从而使他们能够包括诸如疫苗接种日期和疫苗批号之类的信息。

研究人员认为,由于量子点被封装在生物相容性聚合物中,因此可以安全使用,但是他们计划在对患者进行测试之前进行进一步的安全性研究。

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