Сотня исчезающих иголок доставила вакцину по назначению

Массив микроскопических иголок может ввести лекарство в тело человека безболезненным способом. Он также лучше таблетки – не раздражает желудочно-кишечный тракт. Мало того, американские учёные сделали иглы исчезающими и экспериментально доказали, что использование такого способа ввода вакцины повышает эффективность прививки.

Исследователи из университета Эмори (Emory University) и технологического института Джорджии (Georgia Tech) уже несколько лет работают над созданием устройства для введения лекарства через кожу.

Нынешняя разработка представляет собой квадратный "лоскут", на котором расположена сотня микроигл длиной около 650 микрометров. "Мини-шприцы" проникают в верхние слои кожи и там постепенно рассасываются. Остаётся лишь водорастворимая подложка, которую можно снять и выбросить. Самое удивительное в разработке – препарат находится непосредственно в составе материала иглы, а не на её поверхности.

Прототип нынешнего устройства и его "отпечаток" на коже. 50 микроигл длиной 620 микрометров и диаметром 160 мкм (у основания) вводят действующее вещество под кожу, где оно просачивается к капиллярам и, в конце концов, попадает в основной кровоток (фото PNAS).

"Кожа – чрезвычайно привлекательное место для введения вакцины, так как она богата разными типами клеток, которые помогают выработать иммунный ответ организма", — рассказывает в пресс-релизе университета Эмори Ричард Компанс (Richard Compans), профессор микробиологии и иммунологии.

Компанс (справа) и профессор Марк Праушниц (Mark Prausnitz) – главные идейные вдохновители нынешней разработки (фото Gary Meek).

Учёные проверили работу массива микроигл в следующем эксперименте. Лабораторных мышей разделили на три группы: одной вакцину против гриппа ввели при помощи традиционного шприца внутримышечно, второй – с использованием того самого "лоскута", третьей – к коже прижали "пустой" массив микроигл.
Спустя 30 дней грызунов заразили вирусом гриппа. Обе привитые группы остались здоровыми, в контрольной же мыши подхватили инфекцию и погибли.

Через три месяца после вакцинации биологи снова подвергли грызунов испытанию вирусом гриппа. Выяснилось, что та группа, которой вакцину вводили через кожу, быстрее справилась с инфекцией (патоген был быстрее уничтожен в лёгких мышей).

Последовательность фотографий демонстрирует, как массив микроигл (на верхнем фото) исчезает в коже свиньи прямо на глазах: вторая фотография сделана через минуту после того, как "лоскут" с иглами прижали к коже, третья – через 5 минут (фото Emory University).

Получается, что новый способ введения вакцины не только удобнее (для пациента), но и сравним, а возможно, даже более эффективен, чем традиционные прививки, – такой вывод делают учёные в своей статье в журнале Nature Medicine.

 Микроиглы в сравнение с обычным шприцом, на врезке: увеличенная микрофотография одной из микроигл (фото PNAS).

Среди несомненных плюсов новинки можно назвать, во-первых, отсутствие сильной боли от укола (ведь проколы кожи меньше, как и объём вводимого в каждую "дырочку" лекарства), во-вторых, то, что для использования устройства нет необходимости проходить медицинскую подготовку, а в-третьих, в развивающихся странах новинка могла бы решить ещё одну проблему – повторного использования шприцов.

Дело в том, что во многих странах мира медицинская инфраструктура развита слабо, катастрофически не хватает докторов, медикаментов и оборудования. В результате шприцы и иглы идут в ход по несколько раз, способствуя распространению таких страшных болезней, как СПИД и гепатит B. Рассасывающиеся микроиглы не дают возможности повторного применения.

Новый "шприц" в сравнении с американскими пятью центами (вверху) и монетой в один цент (фото Sean Sullivan, Georgia Tech и Jeong-Woo Lee).

Кстати, ещё одно преимущество "лоскута" перед обычными вакцинами – сухое состояние ослабленного вируса. В процессе создания прививочных микроигл исследователи смешивают винилпирролидоновый мономер с вакциной, высушенной сублимацией.

Далее смесь помещается в заготовки для микроигл и при комнатной температуре полимеризуется при помощи ультрафиолета (мономер превращается в безопасный для организма поливинилпирролидон). Такую "сухую" вакцину гораздо легче распространять и хранить.

Массив из 36 игл на кончике пальца. Что может быть проще? Даже для человека, никогда не сталкивавшегося с необходимостью сделать укол (фото Jeong-Woo Lee).


Простота использования "устройства" позволяет каждому желающему привиться самостоятельно. Например, в период пандемии, когда профилактические прививки необходимо сделать сразу большому количеству людей. "Мы представляем себе, как люди получают вакцину по почте или же покупают её в аптеке", — говорит другой автор исследования Шон Салливан (Sean Sullivan) из Эмори.

Кстати, такой подход (когда отпадает необходимость в обучении и содержании медицинского персонала) удешевляет вакцинирование населения. Плюс ко всему при массовом производстве растворяющиеся микроиглы будут стоить не дороже обычных шприцов, да и утилизировать водорастворимые подложки проще пластиковых шприцов и металлических игл.

Американские учёные уже довольно давно "играют" с различными формами и размерами микроигл, а также оттачивают процесс "шлифовки" их поверхности при помощи разных агентов (фото Journal of Controlled Release).

Хотя пока безопасность и эффективность использования исчезающих микроигл доказана лишь в случае с вирусом гриппа и только на мышах, биологи осторожно надеются, что другие вакцины и лекарства покажут похожий результат, в том числе в ходе клинических испытаний на людях.

Но это в будущем. Пока же учёные планируют тщательно разобраться, отчего вакцина, введённая в организм при помощи микроигл, предоставляет лучшую защиту от инфекции, нежели в случае традиционного внутримышечного укола.

Источник: Membrana