3D-gedruckte Impfstoff-Hautpflaster werden entwickelt

Um die Verbrauchernachfrage nach COVID-19-Impfungen zu steigern, haben Forscher einen Impfstoffdrucker entwickelt, der COVID-Messenger-RNA (mRNA)-Hautpflaster in großen Mengen drucken und so bis zu 100 Pflaster in 48 Stunden produzieren kann. Die Mikronadelpflaster, die mRNA-Moleküle in Lipid-Nanopartikeln enthalten, könnten den Weg für eine unbegrenzte Verbreitung des Biologikums ebnen, da Ärzte die Injektionen nicht mehr verabreichen, Nadeln entsorgen und das Produkt im Kühlschrank lagern müssen. Die Mikronadelpflaster sehen aus wie durchsichtige Pflaster und werden selbst auf die Haut aufgetragen, während die mikroskopisch kleinen Nadeln die Hautbarriere durchbrechen und die mRNA-Technologie abgeben, ohne dass ein medizinisches Fachpersonal für die Verabreichung erforderlich ist. ¹

Die Mikronadelpflaster haben eine Länge von etwa einem Zentimeter und enthalten ein 10 x 10 großes Raster aus Mikronadeln unterschiedlicher Größe, um ein leichteres Eindringen in die Haut zu ermöglichen. Die Mikronadeln wurden in eine Zuckerlösung des COVID-Biologika getaucht. Der Entwickler des Mikronadelpflasters erklärt, dass die Haut 100 bis 1.000 Mal mehr wandernde Immunzellen aufweist als Muskeln, sodass das Hautpflaster deutlich mehr Immunzellen treffen kann als ein herkömmlicher Impfstoff. ²

Diese neue Technologie hat das Potenzial, den Kauf und die Verwendung von mRNA-Biologika weltweit stark auszuweiten. „Mit der Möglichkeit, die Impfstoffherstellung zu steigern und die Stabilität bei höheren Temperaturen zu verbessern, können Impfstoffdrucker einen breiten Zugang zu mRNA-Impfstoffen erleichtern“, ³ sagte Joseph DeSimone, PhD, Professor für translationale Medizin und Chemieingenieurwesen an der Stanford University,

3D-Mikronadel-Impfpflaster erzeugt eine Hyperimmunreaktion

Das 3D-gedruckte Impfstoffpflaster machte erstmals im Jahr 2021 Schlagzeilen, als eine in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichte Studie zeigte, dass das Mikronadelpflaster eine zehnmal stärkere Immunantwort hervorrief als ein herkömmlicher nadelinjizierbarer Impfstoff. Berichten zufolge war die T-Zell- und Antigen-spezifische Antikörperreaktion 50-mal höher als bei herkömmlichen Impfstoffen. ⁴

Während Mikronadelpflaster in der Vergangenheit als praktikable Impfstoffalternativen angesehen wurden, ermöglicht der Einsatz des 3D-Drucks dem Mikronadelpflaster die Überwindung von Hürden, die die Verwendung von Mikronadelpflastern für verschiedene Impfstofftypen verhinderten. Die Verwendung von Formen zur Herstellung der Pflaster verhinderte in der Vergangenheit, dass die Mikronadeln im Laufe der Zeit scharf blieben, während die Verwendung des 3D-Druckers dafür sorgt, dass die Mikronadeln dauerhaft scharf genug sind, um in die Haut einzudringen. ⁵

Im Gegensatz zu den aktuellen COVID-mRNA-Biologika müssen die COVID-mRNA-Mikronadelpflaster nicht gekühlt werden und könnten einfacher in Entwicklungsländer verschickt werden. Die Forscherin Ana Jaklenec, PhD vom Massachusetts Institute of Technology, schlägt vor, dass der 3D-Drucker selbst in abgelegene Dörfer und Flüchtlingslager geschickt werden könnte, damit die gesamte Bevölkerung schnell geimpft werden könnte. ⁶

Die Entwickler von Impfpflastern gehen davon aus, dass die Impfraten durch den Einsatz dieser 3D-Technologie erhöht werden können. Dr. DeSimone sagte:

Mit der Entwicklung dieser Technologie hoffen wir, den Grundstein für eine noch schnellere weltweite Entwicklung von Impfstoffen in niedrigeren Dosen und auf schmerz- und angstfreie Weise zu legen. ⁷

Robert Langer, ScD, einer der Autoren der Mikronadelpflaster-Studie und Mitbegründer des mRNA-COVID-Biologika Spikevax von Moderna, sagte, er hoffe, dass der 3D-Drucker und das Mikronadelpflaster für das „nächste COVID oder welche Krise auch immer auftreten“ eingesetzt werden könnten.

Die 3D-gedruckten Mikronadel-Patches werden frühestens in zwei Jahren verfügbar sein. ⁸

Lebendimpfstoffe werden auf die Verabreichung von Hautpflastern getestet

Hautpflaster, die als Methode zur Impfstoffabgabe eingesetzt werden, werden neben COVID-Impfungen auch für andere Biologika untersucht. Micron Biomedical, Inc. aus Atlanta, Georgia, gab kürzlich bekannt, dass die klinische Studie mit einem Mikronadelpflaster für den abgeschwächten Lebendimpfstoff gegen Masern, Mumps und Röteln (MMR) Phase 1/2 abgeschlossen hat. Die klinischen Studien wurden in Indien an Babys im Alter von neun Monaten und älter durchgeführt. Für das MMR-Impfstoffpflaster sind zwei weitere klinische Studien der Phase 1/2 geplant. ⁹

Die MMR-Impfstoffpflaster erfordern keine Kühllagerung oder zusätzliche Vorräte wie Nadeln und Spritzen wie herkömmliche Impfstoffe, sind einfacher zu transportieren und die Anwendung erfordert keine fortgeschrittene medizinische Ausbildung, was möglicherweise einen besseren Zugang zu diesen Impfstoffen auf der ganzen Welt ermöglichen wird. ^10 11 Forderungen nach Investitionsmitteln für diese Technologie wurden von Gavi, der Vaccine Alliance und ihren Partnern, der Weltgesundheitsorganisation (WHO), UNICEF, der Bill & Melinda Gates Foundation, Path, CEPI und dem US-Verteidigungsministerium (DoD) gestellt ) und die Biomedical Advanced Research and Development Authority (BARDA). ¹²

Impfpflaster geben Anlass zur Sorge

Mit dieser neuen Technologie sind ernsthafte Fragen und Bedenken verbunden. Eine Frage ist, ob Empfänger (oder Erziehungsberechtigte der Empfänger) eines selbst aufgetragenen Pflasterimpfstoffs ausreichende Informationen erhalten würden, um eine fundierte Entscheidung treffen zu können. Wenn die Impfpflaster kommerziell erworben werden, wird ein Vaccine Information Statement (VIS) bereitgestellt, wie es im National Childhood Vaccine Injury Act (NCVIA) von 1986 für von der Regierung empfohlene Impfstoffe vorgeschrieben ist, und würden andere bundesstaatliche Sicherheitsinformations-, Aufzeichnungs- und Meldebestimmungen dieses Gesetzes gelten? Welche Voraussetzungen müssen vor dem Kauf oder der Verwendung des Impfpflasters erfüllt sein?

Eine weitere Sorge besteht darin, dass ein Arbeitgeber einen Arbeitnehmer dazu einschüchtern könnte, sofort ein Impfpflaster anzubringen, anstatt dem Einzelnen Zeit zu geben, Nutzen und Risiken abzuwägen und einen Termin mit einem privaten Arzt zu vereinbaren, um Fragen zur Impfung zu besprechen. Es ist viel einfacher, jemandem ohne seine Zustimmung ein Pflaster auf den Arm zu kleben, als jemandem eine Nadel zu injizieren.

Ein weiteres Risiko des Lebendimpfstoff-Hautpflasters könnte die Übertragung von Lebendimpfstoffviren durch kürzlich geimpfte Personen sein. Ähnlich wie wenn eine Person eine Virusinfektion hat und diese auf andere übertragen kann, die mit infiziertem Speichel, Körperflüssigkeiten und Hautläsionen in Kontakt kommen, kann eine Person, die kürzlich einen Lebendvirusimpfstoff erhalten hat, das Virus auf die Menschen in ihrer Umgebung übertragen.

Die Ausscheidung nach der Impfung kann Tage bis Monate dauern, abhängig vom Impfstoff und dem Gesundheitszustand der Person, die den Impfstoff erhält. Bei Personen mit geschwächtem Immunsystem ist die Ausscheidung über einen längeren Zeitraum möglich. ¹³ Jemand, der kürzlich den abgeschwächten Influenza-Lebendimpfstoff erhalten hat, kann das Virus beim Atmen über Atemwegssekrete ausscheiden.

Eine in PNAS veröffentlichte Studie aus dem Jahr 2018 zeigte, dass Personen, die die Grippeimpfung gegen die Nase erhielten, im Vergleich zu ungeimpften Personen sechsmal mehr Viren in die Luft ausstießen. ¹⁴ Ob ein geimpftes Hautpflaster das Potenzial hat, die Ausscheidung zu verstärken, weil es oberflächlich in die oberste Hautschicht injiziert wird, ist eine offene Frage.

Quelle