Οι ερευνητές με επικεφαλής μια ομάδα στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) δημιούργησαν μια πλατφόρμα microneedle ( Μικροβελόνες ) χρησιμοποιώντας φθορίζοντα μικροσωματίδια που ονομάζονται κβαντικές κουκίδες (QD), η οποία μπορεί να χορηγήσει εμβόλια και ταυτόχρονα να κωδικοποιήσει αόρατα το ιστορικό εμβολιασμού απευθείας στο δέρμα. Οι κβαντικές κουκίδες αποτελούνται από νανοκρυστάλλους, οι οποίοι εκπέμπουν φως υπερύθρων (NIR) που μπορεί να ανιχνευθεί από ένα ειδικά εξοπλισμένο smartphone. Οι δοκιμές που χρησιμοποίησαν την πλατφόρμα έδειξαν ότι τα QD που παραδόθηκαν σε δείγματα ανθρώπινου δέρματος ήταν ακόμη ανιχνεύσιμα μετά από φωτολευκαντική επεξεργασία που προσομοιώνουν πέντε χρόνια έκθεσης στο ηλιακό φως και παρέμειναν ανιχνεύσιμα για έως εννέα μήνες όταν δοκιμάστηκαν σε αρουραίους.
κβαντικές τελείες
Οι ερευνητές ενθυλάκωσαν τις κβαντικές κουκκίδες τους σε μικροσφαιρίδια από PMMA, ένα υλικό που βελτιώνει τη βιοσυμβατότητα. [KJ McHugh et al. Επιστημονική Μεταφραστική Ιατρική (2019)]
Πειράματα σε ζωντανούς αρουραίους επιβεβαίωσαν ότι τα επιθέματα μικρονημάτων θα μπορούσαν επίσης να χορηγήσουν επιτυχώς ένα εμβόλιο πολιομυελίτιδας σε ποσότητες που παρήχθησαν επίπεδα θεραπευτικών αντισωμάτων. «Είναι πιθανό κάποια μέρα αυτή η« αόρατη »προσέγγιση να δημιουργήσει νέες δυνατότητες για την αποθήκευση δεδομένων, τη βιοαισθητοποίηση και τις εφαρμογές εμβολίων που θα μπορούσαν να βελτιώσουν τον τρόπο παροχής ιατρικής περίθαλψης, ιδιαίτερα στον αναπτυσσόμενο κόσμο», δήλωσε ο ανώτερος ερευνητής Robert Langer, PhD, ο David H Καθηγητής του Ινστιτούτου Koch στο MIT. «Αυτή η μελέτη επιβεβαίωσε ότι η ενσωμάτωση του εμβολίου με τη χρωστική ουσία στα μπαλώματα microneedle δεν επηρέασε την αποτελεσματικότητα του εμβολίου ή την ικανότητά μας να ανιχνεύσουμε τη βαφή», πρόσθεσε η Ana Jaklenec, ερευνητής στο Ινστιτούτο Koch Institute for Integrative Research του MIT. Οι Langer και Jaklenec είναι από κοινού συντάκτες του δημοσιευμένου εγγράφου της ομάδας στο Η Επιστημονική Μεταφραστική Ιατρική , με τίτλο, " Βιοσυμβατές κβαντικές κουκκίδες με υπέρυθρες ακτινοβολίες που παραδίδονται στο δέρμα με έμπλαστρα μικρονημάτων καταγράφουν τον εμβολιασμό ."
Τα εμβόλια σώζουν περίπου 2-3 εκατομμύρια ζωές κάθε χρόνο, αλλά άλλοι 1,5 εκατομμύρια θάνατοι που μπορούν να προληφθούν από εμβόλιο συμβαίνουν κάθε χρόνο λόγω υποεμβολιασμού, κυρίως στις αναπτυσσόμενες χώρες, σχολίασαν οι συγγραφείς. Ένας παράγοντας που καθιστά τις εκστρατείες εμβολιασμού πιο δύσκολη σε αυτά τα έθνη είναι ότι υπάρχει μικρή υποδομή για την αποθήκευση ιατρικών αρχείων, οπότε συχνά δεν υπάρχει εύκολος τρόπος να προσδιοριστεί ποιος χρειάζεται ένα συγκεκριμένο εμβόλιο. Το πρόβλημα επιδεινώνεται επειδή πολλά εμβόλια, όπως το εμβόλιο για ιλαρά, παρωτίτιδα και ερυθρά (MMR), απαιτούν πολλαπλές δόσεις σε απόσταση ανά διαστήματα. «Προκειμένου να προστατευθεί από τα περισσότερα παθογόνα, κάποιος χρειάζεται πολλαπλούς εμβολιασμούς», δήλωσε ο Jaklenec. «Σε ορισμένες περιοχές στον αναπτυσσόμενο κόσμο, μπορεί να είναι πολύ δύσκολο να το κάνουμε αυτό,
Αλλά αυτά τα προβλήματα δεν είναι μοναδικά στον αναπτυσσόμενο κόσμο. Όπως έγραψαν οι συγγραφείς, «… τα κρούσματα ιλαράς και παρωτίτιδας στις Ηνωμένες Πολιτείες, την Αυστραλία και την Ιταλία έχουν επισημάνει ότι η κακή τήρηση αρχείων ανοσοποίησης δεν είναι μοναδική για τις αναπτυσσόμενες χώρες». Χωρίς ακριβή αρχεία εμβολιασμού, επεσήμαναν ότι οι επαγγελματίες της υγειονομικής περίθαλψης δεν έχουν όλα τα δεδομένα που χρειάζονται για να λάβουν ενημερωμένες αποφάσεις σχετικά με τη χορήγηση εμβολίων και ίσως χρειαστεί να βασίζονται στη γονική ανάκληση. "Αυτό μπορεί να οδηγήσει στην εφαρμογή πρόσθετων, περιττών δόσεων εμβολίου και, ως εκ τούτου, αδικαιολόγητου κόστους ή, πιο προβληματικά, χαμένων ευκαιριών εμβολιασμού, οι οποίες αφήνουν το παιδί σε κίνδυνο προσβολής από μολυσματικές ασθένειες."
Πριν από αρκετά χρόνια, η ομάδα του MIT ξεκίνησε να επινοήσει μια μέθοδο καταγραφής πληροφοριών εμβολιασμού με τρόπο που δεν απαιτεί κεντρική βάση δεδομένων ή άλλη υποδομή. Για να δημιουργήσουν ένα αποκεντρωμένο ιατρικό αρχείο "on-patient"(πάνω σε ασθενή) οι ερευνητές έχουν πλέον αναπτύξει έναν νέο τύπο κβαντικής κουκκίδας με βάση το χαλκό, ο οποίος εκπέμπει φως στο φάσμα εγγύς υπέρυθρων. Οι κουκίδες έχουν διάμετρο περίπου 4 nm και εγκλείονται σε βιοσυμβατά μικροσωματίδια που σχηματίζουν σφαίρες διαμέτρου περίπου 20 μm. Αυτή η ενθυλάκωση επιτρέπει στη βαφή να παραμείνει στη θέση της, κάτω από το δέρμα, μετά την ένεση.
Οι ερευνητές σχεδίασαν τη χρωστική τους ώστε να παραδίδεται με έμπλαστρο μικροβελόνας αντί να χρησιμοποιούν παραδοσιακή σύριγγα και βελόνα.
Τέτοια επιθέματα αναπτύσσονται τώρα για τη χορήγηση εμβολίων για ιλαρά, ερυθρά και άλλες ασθένειες. «Χρησιμοποιώντας έναν παράγοντα μορφής μικροβελόδοντος, αυτή η πλατφόρμα θα πρέπει εύκολα να αφομοιωθεί στο μελλοντικό τοπίο εμβολιασμού, επειδή οι μικροβελόνες βρίσκονται επί του παρόντος σε εξέλιξη για πολλά εμβόλια και έχουν δείξει πλεονεκτήματα όπως η εξοικονόμηση δόσης αντιγόνου, η βελτιωμένη σταθερότητα αντιγόνου και η ευκολία (αυτο-) χορήγησης σε σύγκριση σε παραδοσιακές διαλυτές ενέσεις »σχολίασαν οι ερευνητές.
Η ανίχνευση των microdots είναι δυνατή χρησιμοποιώντας ειδικά προσαρμοσμένα smartphone που μπορούν να ανιχνεύσουν τον σχεδόν υπέρυθρο φθορισμό. "Επειδή αυτά τα τηλέφωνα προσφέρουν ενσωματωμένη ισχύ επεξεργασίας, εφαρμογές κάμερας και φθηνές μονάδες κάμερας ποιότητας καταναλωτή, επιλέξαμε να προσαρμόσουμε ένα υπάρχον smartphone για να επιτρέψουμε την απεικόνιση NIR αντί να δημιουργήσουμε ένα εντελώς νέο σύστημα απεικόνισης", έγραψαν. "Επιπλέον, πιστεύουμε ότι η εξοικείωση με τη λειτουργία αυτών των συσκευών θα μειώσει την καμπύλη εκμάθησης για την απεικόνιση NIR σε ένα πεδίο."
Οι microneedles - μικροβελόνες που χρησιμοποιήθηκαν στην αναφερθείσα μελέτη παρασκευάζονται από ένα μείγμα διαλυτού σακχάρου και ενός πολυμερούς που ονομάζεται PVA, καθώς και από την κβαντική κουκκίδα και, εάν απαιτείται, από το εμβόλιο. Όταν το επίθεμα εφαρμόζεται στο δέρμα, οι μικροί σπόροι, μήκους 1,5 mm, διαλύονται μερικώς, απελευθερώνοντας το ωφέλιμο φορτίο τους εντός περίπου δύο λεπτών.
Οι κβαντικές κουκίδες μετά τη χορήγηση στο δέρμα των τρωκτικών. [KJ. Οι McHugh et al. Επιστημονική Μεταφραστική Ιατρική (2019)]
Με την επιλεκτική φόρτωση μικροσωματιδίων σε μικροβελόνες, τα επιθέματα παρέχουν ένα μοτίβο στο δέρμα που είναι αόρατο με γυμνό μάτι, αλλά μπορεί να σαρωθεί με ένα smartphone που έχει αφαιρέσει το φίλτρο υπερύθρων. Το επίθεμα μπορεί να προσαρμοστεί για να αποτυπώσει διαφορετικά μοτίβα που αντιστοιχούν στον τύπο του εμβολίου που χορηγείται.
Δοκιμές με χρήση σε δέρμα ανθρώπινου πτώματος έδειξαν ότι τα κβαντικά μοτίβα κουκίδων θα μπορούσαν να εντοπιστούν από κάμερες smartphone μετά από πέντε χρόνια προσομοίωσης έκθεσης στον ήλιο.
Οι ερευνητές δοκίμασαν επίσης τη στρατηγική εμβολιασμού σε αρουραίους, χρησιμοποιώντας επιθέματα μικροβελόνας που έδωσαν τις κβαντικές κουκίδες μαζί με ένα εμβόλιο πολιομυελίτιδας. Διαπίστωσαν ότι αυτοί οι αρουραίοι δημιούργησαν μια ανοσοαπόκριση παρόμοια με την απόκριση των αρουραίων που έλαβαν ένα παραδοσιακό εμβόλιο με ένεση κατά της πολιομυελίτιδας. «… Τα εξουδετερωτικά αντισώματα που επιτεύχθηκαν ήταν πολύ πάνω από το όριο που θεωρούνταν προστατευτικό από τα Κέντρα Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων των ΗΠΑ », δήλωσαν οι ερευνητές.
Η πλατφόρμα θα μπορούσε εύλογα να παρέχει στους κλινικούς ιατρούς έναν πιο αξιόπιστο τρόπο τήρησης ακριβών ιατρικών αρχείων. «Σε περιοχές όπου οι χάρτινες κάρτες εμβολιασμού συχνά χάνονται ή δεν υπάρχουν καθόλου, και οι ηλεκτρονικές βάσεις δεδομένων είναι άγνωστες, αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να επιτρέψει την ταχεία και ανώνυμη ανίχνευση του ιστορικού εμβολιασμού των ασθενών για να διασφαλίσει ότι κάθε παιδί εμβολιάζεται», δήλωσε ο Kevin McHugh, πρώην MIT postdoc που είναι τώρα επίκουρος καθηγητής βιοτεχνολογίας στο Πανεπιστήμιο Rice.
Οι ερευνητές σκοπεύουν να συνεργαστούν με εργαζόμενους στον τομέα της υγειονομικής περίθαλψης στις αναπτυσσόμενες χώρες της Αφρικής για να λάβουν πληροφορίες σχετικά με τον καλύτερο τρόπο εφαρμογής αυτού του τύπου τήρησης αρχείων εμβολιασμού. Εργάζονται επίσης για την επέκταση του όγκου δεδομένων που μπορούν να κωδικοποιηθούν σε ένα μόνο μοτίβο, επιτρέποντάς τους να συμπεριλάβουν πληροφορίες όπως η ημερομηνία χορήγησης εμβολίου και ο αριθμός παρτίδας της παρτίδας εμβολίου.
@ΔΩΣΤΕ ΙΔΙΑΙΤΕΤΗ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΤΑ ΠΑΡΑΚΑΤΩ.....
Ενώ οι ερευνητές πιστεύουν ότι οι κβαντικές κουκκίδες είναι ασφαλείς για χρήση με αυτόν τον τρόπο επειδή είναι εγκλωβισμένες σε βιοσυμβατό πολυμερές, προγραμματίζονται περαιτέρω μελέτες ασφάλειας πριν προχωρήσουν σε δοκιμές σε ανθρώπους. «Εκτός από την αυτόνομη τιμή μιας πλατφόρμας κωδικοποίησης και ανίχνευσης ενδοδερμικής πληροφορίας, αυτό το σύστημα μπορεί να προσφέρει μεγαλύτερα πλεονεκτήματα όταν συγχορηγείται με εμβόλια», δήλωσαν.
«Με την παράδοση και των δύο παραγόντων στο ίδιο επίθεμα με μικροβελόνες microneedle, υπάρχει η δυνατότητα πραγματοποίησης πλεονεκτημάτων κόστους παραγωγής και εξάλειψης της πιθανότητας κακής χρήσης (όπως η εφαρμογή του επιθέματος κωδικοποίησης χωρίς το εμβόλιο)… Τελικά, πιστεύουμε ότι αυτό είναι αόρατο,« στο σώμα «Η τεχνολογία ανοίγει νέους δρόμους για αποκεντρωμένες εφαρμογές αποθήκευσης δεδομένων και βιοαισθητοποίησης που θα μπορούσαν να επηρεάσουν τον τρόπο παροχής ιατρικής περίθαλψης, ειδικά στον αναπτυσσόμενο κόσμο».
ΠΗΓΗ
