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# Biologia # Bioengenharia

Microneedles: O Futuro da Vacinação?

Descubra como microneedles podem transformar a entrega de vacinas.

Aidan Leyba, Alexandra Francian, Mohammad Razjmoo, Amelia Bierle, Ranjith Janardhana, Nathan Jackson, Bryce Chackerian, Pavan Muttil

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Microneedles Transformam Microneedles Transformam a Vacinação vacinas são aplicadas pra sempre. Agulhinhas podem mudar a forma como as
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A vacinação tem sido super importante pra proteger a galera de doenças infecciosas há mais de 200 anos. Salvou muitas vidas e diminuiu a propagação de doenças tipo sarampo, poliomielite e varíola. Mas, com o surgimento de novas vacinas, o processo de levar essas vacinas pra galera ficou complicado. Isso envolve guardar elas nas condições certas, transportar de maneira segura e garantir que sejam aplicadas do jeito certo.

A maioria das vacinas precisa ser mantida no frio pra continuar eficaz. Isso é chamado de “gestão da cadeia do frio”. Exige equipamentos especializados e pessoal treinado pra manter as vacinas nas temperaturas certas desde que saem do fabricante até serem aplicadas. Por exemplo, durante a pandemia de COVID-19, muitos países tiveram dificuldade em armazenar e distribuir as novas vacinas mRNA, especialmente os que tinham menos recursos.

Os Problemas com Agulhas

O jeito tradicional de aplicar vacinas é com agulhas. Infelizmente, esse método traz seus próprios problemas. Primeiro, precisa de profissionais de saúde que sejam bem treinados. Em muitos países com menos recursos, frequentemente falta esses profissionais. Isso pode causar acidentes com agulhas, onde os trabalhadores da saúde podem acabar se furando ou furando outras pessoas, correndo o risco de espalhar infecções.

Além disso, muita gente tem medo de agulhas. Só nos Estados Unidos, milhões de pessoas têm essa fobia, fazendo com que evitem a vacinação. Se os métodos de vacinação não mudarem, países com recursos limitados vão ter dificuldade em vacinar sua população de forma eficaz. O crescimento populacional, junto com opções de transporte ruins, dificulta a entrega de vacinas em áreas remotas.

Alternativas à Vacinação Tradicional

Os pesquisadores estão sempre buscando novas maneiras de aplicar vacinas que não envolvam agulhas. Algumas alternativas sendo exploradas incluem vacinas orais, adesivos que se dissolvem na pele e até vacinas inaláveis. Uma opção empolgante é usar microneedles, que são agulhas minúsculas que conseguem entregar vacinas pela pele com pouco desconforto.

Microneedles (MNs) são bem menores que agulhas normais e podem ser projetadas pra não causar dor. Elas vêm em várias pontas pequenas, tornando o uso mais fácil e potencialmente mais seguro. Como muita gente tem medo de agulhas, as MNs oferecem uma forma de entregar vacinas sem o medo associado às agulhas tradicionais. Elas podem até ser desenhadas pra serem autoaplicadas, o que significa que profissionais treinados podem não ser necessários para aplicar a vacina.

Um dos benefícios das MNs é que elas podem ser feitas de materiais que não exigem controle rigoroso de temperatura. Isso significa que podem ser armazenadas mais facilmente e têm menos probabilidade de perder eficácia mesmo em condições mais quentes. Pesquisas mostraram que vacinas entregues usando MNs podem manter sua potência por longos períodos, mesmo em temperatura ambiente.

A Ciência por trás das Microneedles

As microneedles funcionam fazendo microfuros na camada externa da pele, permitindo que a vacina alcance as células imunológicas por baixo. Essas células são responsáveis por reconhecer a vacina, produzir anticorpos e combater infecções. Ao entregar a vacina logo abaixo da pele, consegue-se estimular uma forte resposta imune.

Existem diferentes tipos de MNs para entrega de vacinas:

  • Microneedles Sólidas: Criam micro-poros na pele pra permitir a entrada da vacina.
  • Microneedles Ocultas: Liberam a vacina através de aberturas minúsculas nas pontas.
  • Microneedles Dissolvíveis: Feitas de materiais que derretem e se dissolvem sob a pele, liberando seu conteúdo.

As microneedles dissolvíveis são particularmente promissoras porque não geram resíduos cortantes após o uso. Isso as torna mais seguras e fáceis de gerenciar depois da vacinação.

Criando um Novo Sistema de Entrega de Vacinas

Em estudos recentes, pesquisadores têm trabalhado no desenvolvimento de microneedles que podem armazenar e entregar um novo tipo de vacina. Essas microneedles podem se dissolver sob a pele e liberar a vacina nas células imunológicas próximas, maximizando a resposta imunológica.

A equipe usou uma técnica especial pra criar essas microneedles, que envolveu uma mistura cuidadosa da vacina com um polímero. Depois de criar a mistura, ela foi colocada em moldes pra formar as microneedles. Após secar, as agulhas foram testadas pra garantir que eram afiadas o suficiente pra penetrar a pele efetivamente.

Testando a Eficácia das Microneedles

Os pesquisadores conduziram experimentos pra ver quão bem essas microneedles funcionam na entrega da vacina. Eles garantiram que as microneedles eram afiadas e conseguiam penetrar a pele efetivamente. Também checaram se a vacina permanecia estável depois de ser carregada nas microneedles.

Pra garantir que as vacinas fossem liberadas direitinho, mediram a rapidez com que as microneedles se dissolvem sob a pele. Nas experiências, descobriram que as agulhas se dissolviam eficientemente e liberavam a vacina em minutos. Essa ação rápida é importante pra garantir que o sistema imunológico consiga responder de forma eficaz.

Eles também descobriram que as microneedles mantêm a integridade da vacina mesmo depois de serem armazenadas por um período prolongado em altas temperaturas. Isso é um grande benefício, especialmente em regiões onde é desafiador manter vacinas em temperaturas muito baixas.

Sendo Criativo na Entrega de Vacinas

Uma das partes inovadoras da pesquisa foi carregar as microneedles com um tipo específico de vacina chamada partícula semelhante a vírus (VLP) que mira um peptídeo importante envolvido na transmissão de doenças por mosquitos. Essa abordagem pode ajudar a proporcionar imunidade contra doenças transmitidas por mosquitos, como dengue e Zika.

Os pesquisadores testaram quão bem as microneedles funcionavam em camundongos. Descobriram que, além dos camundongos responderem bem à vacina, a resposta imunológica durou bastante. No geral, as microneedles entregaram as vacinas tão eficazmente quanto agulhas tradicionais, mas com algumas vantagens a mais, como menos dor e menos medo.

Armazenamento, Estabilidade e Imunogenicidade

Um foco importante foi ver como as microneedles conseguiam segurar a vacina quando armazenadas em várias condições. Eles armazenaram em temperatura ambiente, em temperaturas um pouco mais quentes e até em condições refrigeradas. Notavelmente, as microneedles e as vacinas permaneceram estáveis sob todas essas condições.

Os camundongos vacinados com as microneedles mostraram fortes respostas imunológicas. Quando testados quanto aos níveis de anticorpos, os resultados foram comparáveis aos obtidos por métodos tradicionais de vacinação. Em resumo, as novas microneedles entregaram uma vacina que permaneceu potente mesmo quando não mantida em armazenamento frio rigoroso.

Superando o Medo de Agulhas

Pesquisas mostram que muita gente evita vacinas porque tem medo de agulhas. As microneedles podem aliviar esse medo. Como são menores e podem ser projetadas pra não causar dor, muitos podem ficar mais dispostos a se vacinar com elas. Isso poderia ajudar muito a aumentar as taxas de vacinação, especialmente em populações onde a hesitação vacinal é comum.

Vantagens da Abordagem das Microneedles

O sistema de microneedles apresenta várias vantagens em relação ao método tradicional de agulhas:

  1. Menos Dor: Como as agulhas são minúsculas, causam menos desconforto.
  2. Autoaplicação: As pessoas podem, potencialmente, aplicar essas vacinas sozinhas.
  3. Menos Resíduos: Agulhas dissolventes significam que não há resíduos cortantes pra descartar.
  4. Flexibilidade de Armazenamento: Essas microneedles podem ser armazenadas em temperaturas mais altas sem perder eficácia.
  5. Produção Mais Fácil: O processo de fabricação das microneedles pode ser relativamente rápido.

Todas essas características fazem da abordagem das microneedles uma candidata fantástica pra melhorar os esforços de vacinação, especialmente em países de baixa renda.

Desafios a Considerar

No entanto, há alguns desafios que precisam ser resolvidos antes que as microneedles possam ser usadas amplamente:

  • Limitações de Dosagem: Quanto de vacina pode ser armazenada nessas agulhas minúsculas? Doses mais altas podem exigir designs de agulhas maiores.
  • Preocupações com Armazenamento: Embora as microneedles se mantenham bem, garantir que sejam armazenadas corretamente pra evitar danos por umidade é crucial.
  • Necessidade de Ensaios Clínicos: Como qualquer nova tecnologia médica, testar em humanos é essencial pra garantir sua segurança e eficácia.

Direções Futuras em Vacinação

Olhando pra frente, os pesquisadores estão otimistas com o potencial das microneedles na vacinação. Elas não são só pra novas vacinas; vacinas já existentes podem ser reformuladas pra esse método de entrega. Isso poderia permitir uma administração mais fácil e um acesso mais amplo às imunizações.

Conforme o mundo continua lidando com os desafios de distribuição de vacinas, o desenvolvimento de sistemas de entrega robustos como as microneedles poderia levar a uma maneira mais eficiente e eficaz de gerenciar as campanhas de vacinação. Especialmente em áreas remotas ou de difícil acesso, as microneedles poderiam oferecer uma solução viável pras necessidades de imunização.

Conclusão

A vacinação evoluiu bastante e continua mudando. A introdução das microneedles traz grande promessa pro futuro da entrega de vacinas, oferecendo uma opção menos dolorosa, mais eficiente e flexível. Ao tornar a imunização mais acessível, especialmente pra aqueles que podem evitar agulhas tradicionais, conseguimos melhorar a saúde pública nas comunidades. Seja lutando contra doenças existentes ou se preparando pra futuras pandemias, essas agulhinhas minúsculas podem ser os heróis que nem sabíamos que precisávamos!

Fonte original

Título: Formulation, Characterization, and in vivo Immunogenicity of Heat-Stabilized Dissolvable Microneedles Containing a Novel VLP Vaccine

Resumo: Since its introduction, vaccination has heavily improved health outcomes. However, implementing vaccination efforts can be challenging, particularly in low and middle-income countries with warmer climates. Microneedle technology has been developed for its simple and relatively painless applications of vaccines. However, no microneedle vaccine has yet been approved by the FDA. A few hurdles must be overcome, including the need to evaluate the safety and biocompatibility of the polymer used to fabricate these microneedles. Additionally, it is important to demonstrate reliable immune responses comparable to or better than those achieved through traditional administration routes. Scalability in manufacturing and the ability to maintain vaccine potency during storage and transportation are also critical factors. In this study, we developed vaccine-loaded dissolvable microneedles that showed preclinical immunogenicity after storage in extreme conditions. We developed our microneedles using the conventional micromolding technique with polyacrylic acid (PAA) polymer, incorporating a novel virus-like particle (VLP) vaccine targeting arboviruses. We performed characterization studies on these microneedles to assess needle sharpness, skin insertion force, and VLP integrity. We also investigated the thermostability of the vaccine after storing the microneedles at elevated temperatures for approximately 140 days. Finally, we evaluated the immunogenicity of this vaccine in mice, comparing transdermal (microneedle) with intramuscular (hypodermic needle) administration. We successfully fabricated and characterized VLP-loaded microneedles that could penetrate the skin and maintain vaccine integrity even after exposure to extreme storage conditions. These microneedles also elicited robust and long-lasting antibody responses similar to those achieved with intramuscular administration.

Autores: Aidan Leyba, Alexandra Francian, Mohammad Razjmoo, Amelia Bierle, Ranjith Janardhana, Nathan Jackson, Bryce Chackerian, Pavan Muttil

Última atualização: 2024-12-20 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.16.628763

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.16.628763.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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