Većina cjepiva, od ospica do onih za Covid-19, zahtijeva niz višestrukih cijepljenja. Kako bi se to lakše postiglo, istraživači MIT-a razvili su mikročestice koje se mogu podesiti da isporučuju svoj teret u različitim vremenima i tako koriste za stvaranje "samopojačavajućih" cjepiva.

Cjepiva na otpuštanje

U novoj studiji, objavljenoj u časopisu Science Advance, znanstvenici opisuju kako se te čestice razgrađuju tijekom vremena i kako se mogu podesiti da otpuštaju svoj sadržaj u različitim vremenskim razmacima. Studija također nudi uvid u to kako se sadržaj može zaštititi od gubitka stabilnosti.

Koristeći ove čestice, istraživači bi mogli dizajnirati cjepiva koja bi se trebala dati samo jednom i potom otpuštaju s vremenom, a ova vrsta isporuke cjepiva mogla bi biti osobito korisna za cijepljenje djece u područjima u kojima ljudi imaju otežan pristup medicinskoj skrbi.

Terapeutski lijekovi

"Ova platforma može se široko primijeniti na sve vrste cjepiva, uključujući cjepiva na bazi rekombinantnih proteina, cjepiva na bazi DNK, čak i cjepiva na bazi RNK", kaže Ana Jaklenec, znanstvenica na Kochovom institutu za integrativno istraživanje raka u sklopu MIT-a. "Razumijevanje procesa oslobađanja cjepiva, opisano u radu, omogućilo nam je da radimo na formulacijama koje rješavaju neke nestabilnosti koje bi se mogle inducirati s vremenom."

Ovaj bi se pristup također mogao koristiti za isporuku niza drugih terapeutskih lijekova, uključujući lijekove protiv raka, hormonsku terapiju i biološke lijekove, kaže Jaklenec, rođena Zagrepčanka koja je školu pohađala u Rakovom Potoku.
Jaklenec koja danas vodi vlastitu istraživačku grupu u sklopu Langer Laba, jedna je od starijih istraživača koji su tehniku ​​mikrofabrikacije za izradu ovih šupljih mikročestica prvi put objasnili u znanstvenom radu iz 2017. godine.

Stabilizacija lijekova

Čestice su izrađene od PLGA, biokompatibilnog polimera odobrenog za upotrebu u medicinskim uređajima: implantatima i protetskim uređajima.
Tehnika, nazvana SEAL (StampEd Assembly of polymer Layers), može se koristiti za proizvodnju čestica bilo kojeg oblika ili veličine.

U novoj studiji istraživači su htjeli saznati više o tome kako se čestice razgrađuju tijekom vremena, što uzrokuje otpuštanje sadržaja iz čestica i je li moguće poboljšati stabilnost lijekova ili cjepiva koja se nalaze u česticama.

"Željeli smo mehanički razumjeti što se događa i kako se te informacije mogu upotrijebiti za pomoć pri stabilizaciji lijekova i cjepiva i optimiziranju njihove kinetike", kaže Jaklenec.

PLGA polimeri

Njihova istraživanja mehanizma otpuštanja otkrila su da se PLGA polimeri koji čine čestice postupno cijepaju vodom, a kada se dovoljno tih polimera razgradi, poklopac postaje vrlo porozan. Vrlo brzo nakon što se te pore pojave, poklopac se raspada, izlijevajući sadržaj.

Na svoje iznenađenje, istraživači su otkrili da veličina i oblik čestica imaju mali učinak na kinetiku oslobađanja lijeka. Za razliku od većine drugih vrsta čestica za isporuku lijeka, kod kojih značajnu ulogu u vremenu otpuštanja lijeka ima veličina, PLGA čestice otpuštaju svoj teret u različitim vremenima na temelju razlika u sastavu polimera i kemijskih skupina.

Računalni model

Kad voda razgrađuje PLGA polimere, nusproizvodi poput mliječne glikolne kiseline okolinu čine kiselijom, to pak može oštetiti lijekove unutar čestica, obično proteina ili nukleinskih kiselina koje su osjetljive na pH. Istraživači sada rade na načinima za suzbijanje ovog povećanja kiselosti kako bi poboljšali stabilnost tereta.

Razvili su i računalni model u obzir uzima različite parametre dizajna i predviđa kako će se određena čestica razgraditi u tijelu. Ova vrsta modela mogla bi se koristiti za usmjeravanje razvoja PLGA čestica, ali i drugih vrsta mikrofabriciranih ili 3D ispisanih čestica ili medicinskih uređaja.