摘要：新的聚合物微粒可用于在不同时间输送疫苗。这项工作可能只会导致一次童年疫苗，从而消除了助推剂量的需求。...

在世界范围内，有20％的儿童没有完全免疫，导致每年可通过疫苗接种预防的疾病而导致150万儿童死亡。大约一半的减肥儿童至少接受了一种疫苗剂量，但没有完成疫苗接种系列，而其余的则根本没有接种疫苗。

为了使儿童更容易接收所有疫苗，麻省理工学院的研究人员正在努力开发可以在注射后数周或几个月释放其有效载荷的微粒。这可能会导致一次只能服用一次疫苗，并在不同的时间点发布几种剂量。

在今天出现在日记中的一项研究中高级材料，研究人员表明，他们可以使用这些颗粒传递两剂白喉疫苗 - 一种立即释放，第二个两周后释放。接受这种疫苗的小鼠产生的抗体与小鼠一样多，这些抗体分别接受了两周的两周。

现在，研究人员希望扩展这些间隔，这可能会使颗粒可用于输送几个月内几种剂量的儿童疫苗，例如脊髓灰质炎疫苗。

“这项工作的长期目标是开发使免疫接种更容易获得的疫苗 - 尤其是对于生活在很难到达医疗保健设施的儿童中。这包括美国的农村地区以及发展中国家的部分基础设施和医疗诊所的部分，” Ana Jaklenec说。

MIT的David H. Koch研究所教授Jaklenec和Robert Langer是该研究的高级作者。本文的主要作者是MIT研究生Linzixuan（Rhoda）Zhang，她最近获得了化学工程博士学位。

自我增强疫苗

近年来，Jaklenec，Langer及其同事一直在研究由PLGA的聚合物制成的疫苗输送颗粒。在2018年，他们表明他们可以使用这些类型的颗粒传递两剂脊髓灰质炎疫苗，这些脊髓灰质炎疫苗相距约25天。

PLGA的一个缺点是，随着颗粒在体内缓慢分解时，直接环境可能会变成酸性，这可能会损害颗粒中包含的疫苗。

麻省理工学院团队现在正在研究克服PLGA颗粒中该问题的方法，并且还探索会产生酸性环境较少的替代材料。在Zhang领导的新研究中，研究人员决定专注于另一种类型的聚合物，称为聚苯二氢基因。

Jaklenec说：“这项工作的目的是通过探索应对关键挑战的新策略，尤其是与pH敏感性和抗原降解相关的策略来推进该领域。”

多酸酯是40多年前用于药物输送的Langer开发的可生物降解聚合物，非常疏水。这意味着，随着聚合物在体内逐渐侵蚀，分解产物几乎不会溶解在水中并产生酸性的环境。

聚酸酯通常由两个不同单体的链组成，这些链可以组装成大量可能的组合。在这项研究中，研究人员创建了一个由23个聚合物组成的库，该图书馆根据单体构建块的化学结构以及进入最终产品的两个单体的比率彼此不同。

研究人员根据这些聚合物的能力来承受至少104华氏度的温度（40摄氏度或略高于体温）的能力，以及它们在整个过程中是否可以保持稳定，以形成它们进入微粒。

为了制作颗粒，研究人员开发了一种称为聚合物层或密封的工艺。首先，他们使用硅霉菌形成可以用疫苗抗原填充的杯形颗粒。然后，使用热量施加和密封由同一聚合物制成的盖。证明过于脆弱或没有完全密封的聚合物被从游泳池中淘汰，留下了六名顶级候选人。

研究人员使用这些聚合物来设计可在注射后两周输送白喉疫苗的颗粒，并将其与立即释放的疫苗一起给小鼠。初次注射后四个星期，这些小鼠表现出对小鼠的抗体水平可比水平，这些抗体相距两周两周。

扩展版本

作为他们研究的一部分，研究人员还开发了一种机器学习模型，以帮助他们探索确定粒子在体内降解需要多长时间的因素。这些因素包括进入材料的单体的类型，单体的比率，聚合物的分子量以及负载能力或可以进入颗粒的疫苗。

使用此模型，研究人员能够快速评估近500个可能的粒子并预测其释放时间。他们用受控缓冲液测试了这些颗粒中的几个，并表明该模型的预测是准确的。

在将来的工作中，该模型还可以帮助研究人员开发材料，这些材料会在较长的时间间隔（甚至数年）之后释放其有效载荷。这可能使它们对于传送许多童年疫苗有用，这些疫苗需要多年的多年剂量。

“如果我们想将其扩展到更长的时间点，可以说一个月或更远的是，我们绝对有一些方法可以做到这一点，例如增加分子量或聚合物的疏水性。我们也可以进行一些交联。这些是对聚合物的化学反应的进一步变化，以减慢释放动力学的释放动力学或延长ZHANG的保留时间。

现在，研究人员希望使用这些递送颗粒作为其他类型的疫苗进行探索。他们说，这些颗粒还可以证明可用于输送对酸度敏感并且需要多种剂量的其他类型的药物。

Jaklenec说：“这项技术对单注射疫苗具有广泛的潜力，但也可以调整为提供小分子或其他需要耐用性或多种剂量的生物制剂。此外，它可以容纳具有pH值敏感性的药物。”

这项研究部分由科赫研究所支持（CORE）的赠款资助。